Fiche de révision : Couleur et absorbance des solutions

📋 Plan du Cours

1. Spectre de la lumière blanche
2. Interaction entre lumière et objets
3. Perception et couleur des objets
4. Absorption des solutions colorées
5. Spectrophotomètre et absorbance
6. Loi de Beer-Lambert

📖 1. Spectre de la lumière blanche

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectre de la lumière blanche : Continu et contenant toutes les radiations visibles de longueur d’onde comprise entre 400 et 800 nm.

📝 Points essentiels

• Un prisme peut décomposer la lumière blanche pour obtenir son spectre.

📖 2. Interaction entre lumière et objets

★ À maîtriser

• Lorsqu’un objet reçoit de la lumière, il peut :

  • l’absorber
  • la transmettre s’il est transparent
  • la diffuser dans toutes les directions

• Un objet coloré absorbe sa couleur complémentaire.

Compléments

• Un objet opaque diffuse une partie de la lumière reçue et absorbe le reste, sans transmission.

• Une surface lisse, comme celle d’un miroir, peut réfléchir la lumière dans une direction particulière.

📖 3. Perception et couleur des objets

★ À maîtriser

• L’œil humain est sensible à trois couleurs grâce aux photorécepteurs de la rétine : cette vision est trichromatique.

• La couleur d’un objet dépend de la lumière incidente, de la lumière qu’il absorbe et de la synthèse des lumières reçues par l’œil.

Compléments

• La synthèse additive des trois couleurs auxquelles l’œil est sensible permet de voir toutes les autres couleurs.

• Un objet paraît blanc s’il diffuse de manière équivalente les radiations du spectre de la lumière blanche, et noir s’il absorbe toutes ces radiations.

📖 4. Absorption des solutions colorées

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : L’absorbance d’une solution colorée mesure sa capacité à absorber une partie de la lumière qui la traverse ; elle est positive, sans unité et mesurée au spectrophotomètre.
• Spectre d’absorption : Représentation de l’absorbance A en fonction de la longueur d’onde λ de la radiation qui traverse la solution.

📝 Points essentiels

• Lorsqu’elle est traversée par de la lumière blanche, une solution colorée absorbe certaines radiations et se comporte comme un filtre.

• Une solution qui n’absorbe aucune radiation visible est incolore.

• Une absorbance de 0 correspond à 0 % de lumière absorbée et à une transmittance de 100 %.

📖 5. Spectrophotomètre et absorbance

★ À maîtriser

• Un spectrophotomètre comporte : une source de lumière blanche, un monochromateur comprenant un réseau et une fente, une cuve contenant l’échantillon étudié, un photocapteur, un calculateur

📐 Formule - La transmittance est le rapport entre l’intensité lumineuse transmise et l’intensité incidente : $T = \frac{I}{I_0}$.

📐 Formule - L’absorbance est liée à la transmittance par $A = -\log T$.

Compléments

• Dans le monochromateur, le réseau décompose la lumière blanche et la fente isole une radiation de longueur d’onde donnée, en pratique une gamme très étroite.

• Le photocapteur convertit le signal lumineux transmis par la solution en signal électrique, puis le calculateur traite ce signal et fournit l’absorbance.

• Pour une transmittance de 15 %, soit 0,15, l’absorbance vaut $A = -\log(0{,}15) = 0{,}82$.

📖 6. Loi de Beer-Lambert

★ À maîtriser

📌 Quand la concentration d’une solution augmente, sa coloration et son absorbance augmentent, tandis que l’intensité lumineuse transmise diminue.

📐 Formule - Dans le domaine de validité de la loi de Beer-Lambert, l’absorbance est proportionnelle à la concentration molaire : $A = k \times C$.

📌 La loi de Beer-Lambert n’est valable que pour des solutions de faible concentration.

Compléments

• Le coefficient k dépend de l’épaisseur ℓ traversée et du coefficient d’absorption molaire ε, qui dépend de la nature du soluté et de la longueur d’onde utilisée.

📐 Formule - La loi de Beer-Lambert s’écrit aussi $A = \varepsilon \times \ell \times C$, avec ℓ en cm et ε en L·mol⁻¹·cm⁻¹.

• Lorsque ε n’est pas connu, il faut étalonner le spectrophotomètre pour établir le lien entre concentration et absorbance.

💡 Astuce mémo

Concentration ↑ → absorbance ↑ et lumière transmise ↓

📊 Tableaux de synthèse

Absorbance et lumière transmise