spectrophotométrie

On peut déterminer la concentration
d’une solution colorée à partir
de la mesure de son absorbance $A_\lambda$
à une certaine longueur d’onde $\lambda$
(donc pour une radiation donnée du spectre).

On utilise pour cela un spectrophotomètre
et la technique est appelée
spectrophotométrie UV-visible
(ultraviolet-visible).

Spectre d’absorption

L’absorbance $A_\lambda$ d’une solution quantifie la proportion d’un rayonnement incident $I_0$ monochromatique absorbée en mesurant l’intensité
du rayonnement transmis $I$.

Comment varie l’absorbance si $\ell$ augmente ?

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Pour faire des mesures au spectrophotomètre,
on utilise donc une cuve aux dimensions fixes.

En faisant varier $\lambda$, on obtient une courbe
appelée spectre d’absorption.

Comment peut-on relier un spectre d’absorption
à la couleur perçue de la solution ?

La solution agit comme un filtre. La couleur absorbée est donc complémentaire de la couleur perçue.

Quel devrait être le spectre d’un colorant vert ?

Il doit absorber le magenta
donc à la fois le rouge et le bleu.

Le spectre nous permet de déterminer $\lambda_{max}$,
la longueur d’onde où l’absorbance est maximum.

C'est en réglant le spectrophotomètre sur cette longueur d'onde $\lambda_{max}$ que l'on va pouvoir déterminer une concentration en utilisant la loi de Beer-Lambert.

Loi de Beer-Lambert

‼️ Remarques importantes : ‼️

• Se placer à $\lambda_{max}$ permet d'optimiser la sensibilité et la précision des mesures ainsi que de se prémunir des interférences éventuelles dues à d'autres espèces colorées.
  
  
• Le domaine de validité de la loi de Beer-Lambert suppose que l'absorbance et donc la concentration reste modérée.

Vérifions que l’absorbance
est proportionnelle à la concentration.

Un dosage spectrophotométrique
permet de déterminer la concentration
en quantité de matière d’une solution colorée.

Ce dosage repose sur la réalisation
d'une courbe d'étalonnage.

Protocole d’un dosage spectrophotométrique

• on réalise le spectre d'absorption de la solution
  et on détermine $\lambda_{max}$.


• on réalise une gamme étalon de solutions par dilution d'une solution mère de concentration connue contenant la même espèce colorée
  que la solution de concentration inconnue.

• on règle le spectrophotomètre
  sur la longueur d'onde $\lambda_{max}$.


• on mesure l'absorbance $A$ de chacune des solutions de concentration $C$ connue de la gamme.


• on trace la courbe $A=f(C)$.

• on mesure l'absorbance de la solution de concentration inconnue (si l'absorbance est supérieure à la plus grande de la gamme,
  on dilue la solution).


• on en déduit la concentration mystère
  par lecture graphique ou par calcul en utilisant
  la proportionnalité si la loi de Beer-Lambert
  est bien vérifiée.

Conditions pour pouvoir doser
une espèce par spectrophotmétrie

• L'espèce doit présenter un maximum d'absorption dans le domaine UV-visible (indice : elle donne une couleur à la solution).


• Il faut que l'espèce soit la seule à absorber à la longueur d'onde de son maximum d'absorption.