Fiche de révision : Solutions colorées et spectrophotométrie

📋 Plan du Cours

1. Spectre visible et absorbance
2. Couleurs complémentaires et perception
3. Loi de Beer-Lambert
4. Mesure et limites expérimentales
5. Dosage par étalonnage

📖 1. Spectre visible et absorbance

🔑 Notions clés & Définitions

• Absorbance : Proportion de lumière absorbée par une solution à une longueur d’onde donnée, notée A, sans unité et mesurée avec un spectrophotomètre.
• Couleur d’une solution : Résulte de la superposition des radiations non absorbées de la lumière blanche.

★ À maîtriser

• Le spectre de la lumière blanche contient toutes les radiations visibles de longueur d’onde comprise entre 400 et 750 nm.

Compléments

• Le spectre d’absorption d’une solution représente les variations de son absorbance en fonction de la longueur d’onde.

💡 Astuce mémo

Radiations absorbées → couleur perçue par la solution

📖 2. Couleurs complémentaires et perception

★ À maîtriser

📌 Une espèce incolore n’absorbe aucune radiation du spectre visible, tandis qu’une espèce chimique colorée en solution absorbe une ou plusieurs radiations visibles.

📌 Lorsqu’une espèce chimique n’absorbe que dans un domaine du visible, sa couleur est la couleur complémentaire des radiations absorbées.

Compléments

• Une solution qui absorbe au maximum dans le rouge-orangé à λmax = 660 nm est de couleur bleue.

• Les pigments végétaux absorbent dans le violet à λmax = 430 nm et dans l’orangé à λmax = 640 nm ; les couleurs complémentaires jaune-vert et bleu roi s’additionnent pour donner une solution verte.

💡 Astuce mémo

Couleur absorbée ≠ couleur perçue : elles sont complémentaires

📖 3. Loi de Beer-Lambert

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une longueur d’onde donnée, la loi de Beer-Lambert s’écrit $A = \varepsilon(\lambda) \times \ell \times c$, ou souvent $A = k \times c$.

• Dans la loi de Beer-Lambert, ε(λ) est le coefficient d’absorption molaire en L·mol⁻¹·cm⁻¹, ℓ est la largeur de cuve en cm et c est la concentration en mol·L⁻¹.

Compléments

• L’absorbance dépend notamment de:
  • la nature du solvant
  • la longueur d’onde
  • l’épaisseur de solution traversée
  • la nature chimique de l’espèce colorée
  • la concentration

📐 Formule — Pour deux espèces absorbantes qui ne réagissent pas entre elles, les absorbances sont additives : $A = A_1 + A_2 = \varepsilon_1(\lambda)\ell c_1 + \varepsilon_2(\lambda)\ell c_2$.

💡 Astuce mémo

A = εℓc : Absorbance, coefficient, largeur, concentration

📖 4. Mesure et limites expérimentales

★ À maîtriser

• Pour réaliser un blanc, on prépare une solution contenant toutes les espèces susceptibles d’interférer, souvent de l’eau distillée, puis on règle le spectrophotomètre à A = 0 avec cette solution.

📌 À des concentrations trop élevées, l’absorbance n’est plus proportionnelle à la concentration et la loi de Beer-Lambert n’est plus directement applicable.

Compléments

📌 Les solutions utilisées pour appliquer la loi de Beer-Lambert doivent être homogènes, sans suspension ni émulsion, et non fluorescentes.

💡 Astuce mémo

Blanc → solution homogène → mesure exploitable

📖 5. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage par étalonnage : Détermine la concentration d’une solution en comparant une grandeur physique caractéristique, comme l’absorbance, à celle de solutions étalons de concentrations connues.

★ À maîtriser

• 🔄 Un dosage par étalonnage se déroule en trois étapes:
  1. mesurer l’absorbance de plusieurs solutions étalons
  2. tracer la courbe A = f(C)
  3. déterminer la concentration inconnue par lecture graphique ou par calcul

📐 Formule — Pour des solutions diluées, la courbe d’étalonnage est une droite passant par l’origine et vérifie $A = k \times C$, avec k en L·mol⁻¹.

Compléments

📌 La concentration d’une solution ne peut être déterminée à partir de la droite d’étalonnage que si son absorbance appartient à la gamme de concentrations des solutions étalons.

💡 Astuce mémo

Étalons → droite A=f(C) → concentration inconnue