Fiche de révision : Dosages spectrophotométriques

📋 Plan du Cours

1. Couleur et absorption des solutions
2. Absorbance et spectrophotomètre
3. Spectre d’absorption et maximum
4. Loi de Beer-Lambert
5. Dosage par étalonnage

📖 1. Couleur et absorption des solutions

★ À maîtriser

• Une solution colorée traversée par de la lumière blanche transmet certaines radiations et en absorbe d’autres.

📌 La couleur d’une solution est complémentaire de celle des radiations qu’elle absorbe principalement.

Compléments

• Une solution magenta de permanganate de potassium transmet les radiations bleues et rouges et absorbe les radiations vertes, complémentaires du magenta.

• Une solution de bleu de méthylène absorbe principalement les radiations orange, complémentaires de la couleur de la solution.

• Dans le cercle chromatique, les couleurs complémentaires sont diamétralement opposées.

💡 Astuce mémo

La couleur transmise s’oppose à la couleur absorbée.

📖 2. Absorbance et spectrophotomètre

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : L’absorbance mesure la capacité d’une solution à absorber une radiation de longueur d’onde λ qui la traverse.

★ À maîtriser

• Le spectrophotomètre envoie une radiation de longueur d’onde λ et d’intensité I₀ données, compare l’intensité I à la sortie de la solution à I₀, puis calcule et affiche l’absorbance A.

Compléments

• L’absorbance A est une grandeur sans unité et toujours positive.

📌 L’absorbance augmente avec la concentration et est nulle pour une solution transparente qui n’absorbe pas la lumière.

• L’absorbance dépend principalement de : la nature de la solution, sa concentration, la longueur d’onde λ de la lumière qui la traverse

📖 3. Spectre d’absorption et maximum

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectre d’absorption : Le spectre d’absorption est le graphique représentant l’absorbance d’une solution en fonction de la longueur d’onde.
• Longueur d’onde maximale : La longueur d’onde maximale λmax est la longueur d’onde à laquelle l’absorbance de la solution atteint son maximum.

📝 Points essentiels

• Le spectrophotomètre permet de mesurer l’absorbance d’une solution pour chaque longueur d’onde de la lumière visible, entre 400 nm et 800 nm.

• La longueur d’onde λmax correspond à la couleur la plus absorbée, complémentaire de la couleur de la solution.

📖 4. Loi de Beer-Lambert

🔑 Notions clés & Définitions

• Coefficient d’extinction molaire : Le coefficient d’extinction molaire ε caractérise la capacité d’une espèce à absorber la lumière d’une longueur d’onde donnée.

★ À maîtriser

📌 Pour une longueur d’onde donnée, la loi de Beer-Lambert indique que l’absorbance est proportionnelle à la concentration de la solution, tant que celle-ci n’est pas trop concentrée.

📐 Formule - La loi de Beer-Lambert s’écrit $A = k \times c$, où A est l’absorbance sans unité, k une constante en L·mol⁻¹ et c la concentration en mol·L⁻¹.

Compléments

📐 Formule - La loi de Beer-Lambert s’écrit aussi $A = \ell \times \varepsilon \times c$, où ℓ est la longueur de la cuve en cm, ε le coefficient d’extinction molaire en L·mol⁻¹·cm⁻¹ et c la concentration en mol·L⁻¹.

• Dans une boisson au sirop de menthe, une quantité croissante de sirop augmente la concentration, assombrit la boisson et accroît l’absorbance.

💡 Astuce mémo

Concentration croissante → absorbance croissante.

📖 5. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage : Doser une espèce chimique en solution consiste à déterminer sa concentration inconnue.

★ À maîtriser

• Le dosage spectrophotométrique par étalonnage consiste à choisir λmax, préparer des solutions étalons de concentrations connues par dilutions successives, tracer la droite A = f(c), mesurer l’absorbance A₀ de la solution inconnue, puis en déduire sa concentration c₀.

Compléments

📌 La longueur d’onde de travail λmax est choisie au maximum d’absorbance de l’espèce à doser afin d’obtenir une meilleure précision.

• La droite d’étalonnage représente l’absorbance A en fonction de la concentration c et passe par l’origine, car A et c sont proportionnelles selon la loi de Beer-Lambert.

📌 La concentration inconnue peut être déterminée par lecture graphique sur la droite d’étalonnage ou par calcul à partir de l’équation de cette droite.

📐 Formule - Pour une droite d’étalonnage passant par l’origine et de coefficient directeur k, la concentration inconnue se calcule par $c_0 = \frac{A_0}{k}$.

• Dans l’exemple d’étalonnage, le point M a pour coordonnées cM = 1,80 mol·L⁻¹ et AM = 0,3, et le coefficient directeur est k = 1,7 × 10⁻¹ L·mol⁻¹.

• Pour une solution inconnue dont l’absorbance mesurée est A₀ = 0,22, la concentration s’obtient avec la relation c₀ = A₀ / k.

💡 Astuce mémo

Choisir λmax, préparer les étalons, tracer, mesurer, déterminer.