Spectrophotomètre USB Logiciel et Guide d`utilisation

Spectrophotomètre USB
Logiciel et Guide d’utilisation
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Spectroscopie
Un spectromètre est un appareil qui décompose
la lumière en différentes couleurs en étalant, ou
en dispersant les longueurs d'onde différentes.
C'est ce que fait la pluie, en réfractant la lumière
quand elle crée un arc en ciel qui va du violet au
jaune puis rouge. Cette gamme de couleurs est
appelée le spectre visible. Les êtres humains peuvent voir la lumière entre 380nm (Violet) et 780
nm (rouge foncé). D'autres créatures animales
peuvent voir différentes gammes de lumière.
Vous pouvez obtenir le même effet en réfléchissant la lumière avec un CD.
La surface du CD agit comme un réseau de diffraction. Ou plutôt un réseau de réfraction. Si
vous voulez savoir comment fonctionne une moto, la meilleure chose à faire est de le mettre en
pièces et de voir de quoi elles sont faites.
La même chose s'applique à la lumière en utilisant la réfraction ou de diffraction, nous pouvons
voir ce qui se passe à chaque longueur d'onde.
Spectres
Sur la droite, trois spectres vues à travers un
spectroscope traditionnel. Celle du haut est celui
d'une lampe à incandescence.
Spectre d’un lampe à incandescence
La suivante celui de la lumière du soleil. C'est un
spectre qui contient des fines lignes noires dues à
l'absorption de certaines longueurs d'onde présentes dans le soleil par l'atmosphères de la
Terre. Ce sont les lignes de Fraunhofer.
Spectre de la lumière solaire
La dernière est un spectre d'une émission à partir
d'un tube à décharge de gaz d'hydrogène. Il
montre que la gaz hydrogène n'émet de la lumière qu'à certaines longueurs d'onde. Il s'agit
d'un spectre d'émission
Spectre d’émission de l’hydrogène. Les atomes d’hydrogène excites emettent une série de fines lignes appelées series de Balmer.
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Principe.
Optical spectroscope view
Intensité
Regarder la lumière du soleil à travers le spectromètre
nous renseignera beaucoup sur la façon dont il fonctionne. Si vous avez un spectroscope de poche, vous
pouvez comparer ce que vous voyer à travers le spectroscope traditionnel avec ce qu'affiche le logiciel
d'analyse du spectrophotomètre USB quantum.
La lumière du soleil pénètre dans le spectromètre à
travers une fente de 50µ de large. Cela est très étroit;
5/100e de millimètre.
Longueur d’onde
Dans un spectroscope classiques, vous verrez un spectre et chaque ligne d'absorbance est représentées pas
un trait noir. Elles correspondent aux zones de faible
intensité sur le graphique quantum. La lumière passe à
travers un système optique permettant la focalisation
et la réflexion de la lumière incidente qui tombe sur un
réseau linéaire CCD avec des centaines de minuscules
capteurs dans une ligne de sorte que chaque capteur
(souvent appelé un pixel) dans le tableau correspond à
une longueur d'onde.
Le nombre de photons frappant chaque pixel est
convertie en une tension qui est elle même convertie
en une valeur ordonnée sur le graphique. L'axe des x
est adaptées au nombre de pixels qui indique la longueur d'onde.
CCD arra y
Limites Optiques
50µm slit
Résolution, 2nm (séparation entre deux longueurs
d’onde) qui elle même est limitée par différents facteurs:
•
•
•
•
Ici, un spectre d’émission. De l’hydrogène, avec
observation des Lignes de Balmer.
La largeur de la fente
Les spécifications et qualités du réseau
Le nombre de pixels du graphique
La taille du système.
Cela entraîne une dispersion apparente des raies
d'émissions et d'absorption dans l'affichage qui apparaissent sous forme de pics.
Dans les applications de chimie il n'est pas rare que les
pics d'absorption fassent une centaines de nanomètres
de large. En fait, il sera nécessaire de lisser le spectre.
Toujours en chimie, c'est la sensibilité qui est importante. Cette sensibilité permet au spectromètre de détecter de petits changements dans l'absorption sur l'axe
des y.
Quantum view
Optical spectroscope view
Les lignes d’émissions ressemblent à des pics très
aigues. Il est possible d’identifier l’élément en fonction de ses pics d’émission.
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Signification des Icones
Faire le zéro
Nouvelle fenètre
Faire le noir
Ouvrir un spectre enregistré
Intensité
Sauvegarder un spectre
Mode Absorbance
Imprimer le graphique
Mode Transmission
Capture d’écran
Concentration
Zoom Numérique
Cinétique
Zoom +
Graphe d’émission de référence
Zoom -
Couleurs
Copier les données
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Temps d’intégration
Spectre de référence
Le Temps d'Intégration est le temps d'exposition pour
chaque pixel de la matrice. Chacun des pixels est lu à
son tour et le temps entre les chaque lecture contrôles
la quantité de charge dans chaque capteur CCD. La
charge diminue a chaque photon, donc si il n'y a pas
beaucoup de photons le capteur prendra beaucoup de
temps pour réduire sa charge.
S'il y a de trop nombreux photons la décharge complète du capteur se fera en peu de temps. S'il ya trop de
photons, les capteurs saturent. Ceci n'endommage pas
le capteur, mais les données recueillies n'auront aucune valeur.
Cuve d’échantillon et cuve de reference.
Ensuite, il faut indiquer la source de comparaison.
C'est la référence. Généralement, ce serait une cuve
contenant le solvant incolore sans trace échantillon.
Configurez votre échantillon de référence de sorte que
le point le plus élevé sur l'axe Ysoit d'environ 85% de
la pleine échelle. Cliquez sur l'icône du spectre de référence. Vous verrez Pas de changement, mais votre
spectre de référence est maintenant stockées.
Soyez prudent. Si vous changer quelque chose a votre
référence, vous devez mémoriser une nouvelle référence. Vous pouvez cliquez sur l'icône pour mettre à
jour la référence autant de fois que vous le souhaitez.
Si vous modifiez le temps d'intégration, vous aurez
besoin de stocker nouvelle référence.
Pour les sources très faible un plus long temps d'intégration est nécessaires, ce qui entraîne plus de bruit
(parasite) pour moins signal. Le temps d'intégration
par défaut est 100 ms.
Le temps de l'intégration est définie dans le bas de la
fenêtre.
Mode Intensité
Le Mode INTENSITÉ est le mode par défaut
L'axe des y lit l'intensité, qui correspond au nombre de
photons qui ont frappé chaque pixel du réseau au cours
de un temps d'intégration. Il s'agit d'une mesure relative. L'intensité est le mode idéal pour la plupart des
applications de physique, utilisant simplement la fibre
optique.
Une fois le noir et la référence enregistrée, les mesures
sont réalisable et les modes transmission et Absorbance sont disponibles.
Affichage en couleur
Noir
Cette icône permet de superposer les couleurs de la
lumière visible au spectre obtenu. L'écran couleur couvre toute la gamme visible de 380nm à 780nm. En dehors de cette gamme les UV et NIR (proche infrarouge) ne sont pas visibles.
Avant de pouvoir faire quelques manipulations que ce
soient, il va falloir indiquer au spectro le ZÉRO.
Le Zéro s’obtient en bouchant tout simplement l’entrée de lumière dans l’appareil et en cliquant sur l’icone du NOIR.
Cette opération ne changera rien au spectre obtenu,
mais l’appareil aura un zéro enregistré pour chaque
longueur d’onde.
.
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Mode Transmission
Lissage
Les Modes Transmission et Absorbance ne sont
accessibles qu’une fois que le Noir et la reference
aient été enregistrés.
MOYENNE DES ENREGISTREMENTS
La transmission est la quantité de lumière transmise à
travers l'échantillon en pourcentage de la lumière
transmise au travers de la référence. Lorsque vous sélectionnez Transmission mode, les unités de l'axe y
sont des pourcentages.
Transmission % =
(
Eλ - Nλ
Rλ - Nλ
)
Cette méthode est utile pour de faible émission de lumière, de manière à niveler les bruit de fond.
Pour des intensité lumineuses important, cette technique na aucune incidence.
LISSAGE DES PIXELS
x 100
Avec :
Eλ = Intensité de l’échantillon (E) à la longueur d’onde λ
Nλ = Intensité du noir (N) à la longueur d’onde λ
Rλ = Intensité de la référence (R) à la longueur d’onde λ
Cette technique consiste en une moyenne des points
adjacent à la mesure. Pour une valeur de 6 pixels, la
mesure va être faite sur 3 points avant le mesure et 3
points après la mesure. Cette moyenne est faite pour
chaque point du graphique tout le long du balayage.
Plus cette valeur est grande, plus le graphique sera
lisse. Pour les manip de chimie, la valeur par défaut est
5, mais elle peut être change. Pour les mesure en absorbance, la haute résolution n’est pas utile. Le lissage
Sans une mesure de référence Rλ et de noir Nλ , le
clacul est impossible
Mode Absorbance
L’ Absorbance est la quantité de lumière absorbée
par l’échantillon en comparaison de la référence.
Copier dans le presse papier
L’Absorbance est l’inverse de la transmission sur
une échelle logarithmique.
En sélectionnant le mode Absorbance, l’axe des Y se
transforme en échelle log. De cette manière, une absorbance de 1 indique qu’il y a 10 fois moins de lumière qui traverse l’échantillon que lé référence, et
une Absorbance de 2, 100 x moins.
Absorbance = - log10
(
Eλ - Nλ
Rλ - Nλ
Copier les données dans le presse papier L'outil de copie de données prend un instantané des données spectrales pour l'exportation dans un fichier CSV dans Excel ou tout application Office. Les données sont exportées dans deux colonnes intitulées. La première colonne est la longueur d'onde et la seconde, mode. Ceci
pour les trois modes.
)
L’Absorbance se mesure normalement à la longueur
d’onde d’absorption maximale “Lambda Max”, notée
λ max
L’échelle d’absorbance va jusqu’à 3, au delà, la solution est tellement opaque. Qu’il n’y a plus de mesure
possible. 2.5 correspond à l’absorbance maximale
pour des résultats raisonnables.
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Capture d’écran
Nouvelle Fenêtre graphe
La capture d’écran vous permet de prendre un photo
de votre spectre pour une comparaison ultérieure. Les
information sont enregistrée sous forme d’image et
non sous forme de données.
Il est possible d’ouvrir simultanément deux graphiques, de manière à comparer, par exemple l’A et le T
en parallèle.
Curseur
Capture d’écran de spectre de LED montre le lien en tre longueur d’onde
et couleur.
Cliquer à n’importe quel endroit du graphe, fait apparaître le curseur en forme de croix. Les coordonnées
du curseur s’affichent dans la barre de statuts en bas à
droite de l’écran.
Appuyer sur ESC pour supprimer le curseur.
Zoom
Zoom + amène le plus grand pic, à la plus grande valeur de l’échelle de l’axe des y. Le zoom– annule cette
action.
Le zoom numérique quant à lui, jouera sur les deux
axes.
Il est intéressant de mètre la longueur d’onde minimale
à 400nm en mode absorbance et transmission de manière à éliminer le bruit du signal, qui n’est en général
visible aux faibles longueurs d’onde.
Le zoom numérique peut être utilise dans toutes les
configurations.
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Bibliothèque de spectre
Spectre de lampe à fluorescences et lignes de référence du mercure.,
Les lampes contiennent des vapeurs de mercure..
Les étudiants peuvent utiliser les spectres de référence
pour identifier certains éléments comme le mercure
présent dans les lampes ou les éléments métalliques
lors de test de flamme.
Les spectres standard sont issus de lla NIST (National
Institute for Standards and Technology). La hauteur
des lignes est proportionnelle à leur probabilité de rencontre. Seules les lignes d’émission les plus importantes sont représentées.
Sélectionner les spectres désirés en les faisant passer
dans le cadres de droite.
Helium emission lines
La fine ligne verte correspond au pic de référence de
l’He. La première chose à vérifier est que le spectromètre est bien calibré. Les lignes correspondent aux
pics.
La ligne de référence est très fine, alors que le pic obtenu l’est un peu moins. La raison de cet
”élargissement” est directement liée aux limites de résolution de l’appareil.
Neon emission lines
Les lignes d’émission du néon sont très étroitement
concentres dans le jaune et le rouge.
Différents gaz produisent différentes couleurs, une lumière bleue n’est pas du néon.
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Unité d’échantillonage
Pour les application de chimie, le bloc support de la
cuve est indispensable pour éclairer durablement l’échantillon et éviter toute lumière parasite potentielle..
L’unité d’échantillonnage comprend une lampe tungstène de manière à donner une lumière de référence la
plus lisse régulière possible. L’entrée optique située
dans l’axe est faite pour les mesures d’absorbance.
L’entrée latérale pour les mesures de fluorescence.
NE PERDEZ PAS CE PETIT ACCESSOIRE!
Le Miroir en forme de L maximise la lumière pour le
fluorescence, mais il doit toujours être utilise, il permet de maintenir la cuvette en place quelque soit le
type de mesures.
Tourner le miroir de 90° permet de faire la mesure
du noir.
La fibre optique pour la fluorescence se connecte sur
l’entrée latérale. Elle a un Ø de 400µ de manière à permettre un captage plus important de la fluorescence
émise. Le miroir permet d’amplifier l’effet de la fluorescence en réfléchissant la lumière dans l’échantillon.
Pour démonter l’enceinte, utiliser la clé Allen fournie.
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ÉTAPE 2
Enregistrer le spectre du Zéro
Concentration wizard
L'assistant concentration vous guide au travers du processus de mesure de l'absorbance pour différentes
concentrations et vous permet de tracer une courbe de
calibration. Il suffit alors d’utiliser la loi de BeerLambert pour mesurer des concentrations inconnues.
Bloquer la lumière incidente en tournant le miroir. Le
spectre sera plat et proche de l’axe des abscisses.
Cliquez sur l'icône « ampoule Noir ».
Le spectre du Zéro est enregistré.
ÉTAPE 3
Enregistrer le spectre de référence
Le spectromètre peut détecter de très petites variations
de concentration.
L’axe des ordonnées, représentant l’absorbance, varie
entre 0 et 3. La plage idéale de travail se situant entre
0,5 et 2,5.
ÉTAPE 1
Définir les paramètres d’intégration et de lissage
Mettez la cuve de référence au niveau de la source lumineuse.
Cliquez sur l'icône « ampoule allumée ».
Le spectre de référence est maintenant enregistré.
La cuve de référence doit contenir uniquement le solvant, généralement de l'eau ou un solvant tel que l'alcool.
Si vous utilisez un composé en solution le pic l'absorbance sera moins important.
Si vous modifiez le temps d'intégration ou quoi que ce
soit dans le dispositif expérimental, vous aurez besoin
de refaire un étalonnage en enregistrant de nouveaux
le zéro et la référence.
Déposez la cuve de référence au niveau de la source
lumineuse.
Réglez le temps d'intégration de sorte que le pic soit à
environ 85% du maximum.
Le Bouton « Set Automatically » règle cette valeur de
manière automatique, notamment si le signal est trop
au-dessus ou trop en dessous de la valeur maximale
recommandée.
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La droite de régression peut être d'ordre 1 ou 2 et il est
possible de forcer son passage par l'origine. Les valeurs ε et R2 sont calculés .
ÉTAPE 4
Choisir Beer Lamber ou Étalonnage
Pour utiliser l'option liée à la loi de Beer-Lambert,
vous devez connaître le coefficient d'absorption molaire, ε, de l’échantillon utilisé.
Si vous ne connaissait pas l’absorption moléculaire ε,
vous devrez choisir l'option "Calibrer à partir de solutions de concentration connues."
ÉTAPE 5
Sélection de la gamme de Longueur d’onde
Le logiciel Quantum a besoin de connaître la longueur
d'onde utilisée pour la mesure de l'absorbance.
Sélectionnez une longueur d’onde (λ max) ou une
plage proche de λmax.
Vous pouvez constater que le spectre d'absorbance apparaît derrière la boîte de dialogue.
ÉTAPE 7
Mesure de la concentration
Vous pouvez maintenant placer n'importe quelle solution de concentration inconnue dans le support de
cuve. Le logiciel Quantum vous donnera une lecture
instantanée de la concentration et vous indiquera où
elle se situe que la courbe d’étalonnage. Cette position
sera repérée par un marqueur rouge en forme de losange.
Aucune unité n’apparait sur cet écran car vous devez
savoir avec lesquelles vous travaillez.
Vous pouvez prendre des notes à l'étape 6 et noter l’unité utilisée sur le graphique.
STEP 6
Créer une courbe de calibration
Prendre au moins trois échantillons de concentration
connue.
Vous pouvez soit entrer l'absorbance au clavier soit la
faire déterminer par l’appareil en appuyant sur le bouton « Scan Now ».
Lorsque vous renseignez le troisième échantillon, une
courbe de régression apparait
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ÉTAPE 3
Enregistrer les spectre de référence
Assistant Cinétique
L'assistant « cinétique » vous guide pour la réalisation
de mesures de l'absorbance en fonction temps.
Avant de commencer, vous devez effectuer des essais
pour déterminer :
1. Combien de temps prendra la réaction.
2. Quelle est la longueur d’onde maximale d'absorption
ÉTAPE 1
Définir le temps d’intégration pour la référence
ÉTAPE 4
Règlage de la cinétique
L’affichage de la courbe de l’absorbance en fonction
du temps est actualisé régulièrement.
Pour la plupart des réactions, une actualisation de l’affichage toute les secondes suffit largement.
Réglez la valeur de l’actualisation de l’affichage et la
plage de longueurs d’onde que vous souhaitez suivre
pour les absorbances.
La plage des longueurs d’onde est celle autour de la
longueur d’onde maximale.
À partir de la cuve de référence, que vous aurez placée
au niveau de la source lumineuse, cliquez sur le bouton « Set Automatically » pour déterminer la valeur
optimale du temps d'intégration.
Si le signal est en dehors de la plage de réglage, il
vous sera demandé de renseigner le temps d'intégration manuellement.
Réglez le lissage sur 3 ou 4.
ÉTAPE 2
Enregistrer le spectre du noir
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Agrandir le graphique du haut pour avoir une meilleure vue de l’ensemble.
Utiliser la command imprimer pour imprimer le
graphique.
ÉTAPE 5
Démarrage
Par défaut L'écran cinétique se compose de deux fenêtres. Le graphique de l'absorbance en fonction du
temps en haut et le spectre d’absorbance au bas. Définir l'échelle de temps de l’axe X dans la liste déroulante en fonction de votre temps de réaction attendue.
Débuter la réaction avec le bouton de démarrage vert.
Astuces pour réussir une Cinétique
ÉTAPE 5
Arrèter l’enregistrement lorsque la réaction est finie
• Manipuler les produits chimiques à distance du
•
•
•
•
Finished. The absorbance peak at lambda max has flattened as the reaction progressed
•
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spectro.
Vérifier l’absorbance de votre échantillon avant de
lancer l’expérience, si la valeur de l’absorbance est
supérieure à 2.5, diluer l’échantillon.
Faites un essai de la réaction pour déterminer sa
vitesse, ceci vous permettra de bien calibrer votre
manipulation.
Si vous désirez refaire une expérience rapidement,
dans la même configuration, fermer la fenêtre graphique et cliquer sur l’icône “CINÉTIQUE”; ceci
vous évitera de refaire les lecture du noir et de la
référence.
Essayer de faire le même graphique manuellement
avec un chronomètre, en relevant les valeurs d’absorbance toute les x secondes. Vous aurez une vision plus réaliste de la manière dont se déroule la
réaction.
Utiliser le zoom numérique pour définir l’échelle
idéale de l’axe de Y. Si votre absorbance est par
exemple de 1.5, mètre 1.5 comme valeur d’échelle
pour avoir un bon rendu de la courbe.
En mode transmission même courbe, le pic s’est transformé en puit. Nous savons que l'énergie . lumineuse
va être absorbé dans la région de 450nm.
Fluorescence
La mesure de la fluorescence se fera par une fibre optique placée à 90° par rapport à la lumière incidente..
Lumière provenant de l'échantillon à 90 degrés a soit
été dispersée soit elle résulte de la fluorescence émise
par l’échantillon. L'intensité de fluorescence la lumière
est beaucoup plus faible que la lumière directe utilisés
pour l'absorbance ou la transmission. En conséquence
vous avez besoin fibre optique d’un plus grand diamètre pour collecter plus de lumière. Le miroir permet
également à la lumière d’être redirigée dans l'échantillon et d’augmenter la fluorescence. La fibre optique
pour mesure de la fluorescence, est la réf. P400-2-VIS/
NIR. Elle peut être obtenue auprès de votre fournisseur
En mode Transmission un puit équivalent à 450nm
Le spectre ci-dessous est enregistré à partir de la sortie
latérale du support de cuve, avec la fibre à fluorescence, il montre un pic à 520nm .
Il existe donc un décalage de 70nm entre le pic de
fluorescence et le spectre classique d’absorbance. Le
colorant ré émet de la lumière à une longueur d’onde
supérieure.
Ce spectre a été obtenu à partir d’un colorant utilisé
dans un produit d’entretien des sols.
The signal from the side port in Intensity mode show light with a sharp
peak at about 510nm—a Stokes shift of 60 nm.
En mode Absorbance, un pic à 450nm
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Filtres, solutions et verres
Spectre d’absorption des proches UV à travers des lunettes de soleil, des filtres optiques ou des filtres interférentiels
Applications physiques
Le soleil
Le spectrophotomètre permet de mètre en évidence les
principales raies de Fraunhofer, et ce, quelque soient
les conditions météorologiques.
761n m
Effet de coupure d’un filter polymère sur un feu arrière d’auromobile.
Raies observées
nm
382
393
393
Raies connues
nm
382.5891
393.0308
393.3682
Élément
Fe I
Fe I
Ca II2
404
486
404.5825
486.1342
Fe I
H
590
588.9973
Na I(D2)
590
589.594
Na I(D1)
656
761
656.2808
761
H
O
These snapshot lines were taken by rotating a thin film interference filter
through 20 degrees and viewing the transmission of a collimated beam of
white light at 5 degree intervals. The optical path through the thin film
coating gets longer as the incident angle increases and the thin film interference maximum changes wavelength.
La plupart de ces raies sont issue de la chromosphère
solaire, mais la plus intense est cause par l’oxygène de
notre atmosphère.
Voir les annexes pour les autres raies.
Comparez les raies de Balmer avec les raies d’émission de l’hydrogène disponibles dans la bibliothèque.
Lampes à Fluorescence
Les lampes à fluorescence montrent les raies d’émission du mercure ainsi que une fluorescence.
Se référer à la bibliothèque pour repérer les raies spécifiques au mercure.
La ligne rouge correspond au spectre de la lumière du jour. Le spectre
coloré celui de cette même lumière à travers de lunette de soleil. Remarquez la transmission nulle en dessous de 400nm, d’où la qualité UV400 de
certains verres solaires.
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Réfle xion de la lumière à partir des surfaces de cou-
leur
L'émission spectrale de la lumière diffusée à partir des
surfaces montre comment la couleur de surface dépend
de la lumière absorbée et réfléchie.
Éclairage de la surface à 90 degrés et inclinaison de la
sonde à 45 degrés ou vice versa.
Gaz ionisé et vapeurs métalliques
Tubes et lampes produisent du spectre de raies. Les
raies peuvent être utilisées avec la constante de Planck
pour étudier les énergies de transition. Les phares à
décharge haute-intensité (HID ou High Intensity Discharge ) donnent un spectre d'émission du Xénon.
Doublet spécifique au potassium après
chauffage de la banane
Raies spectrales de l'hydrogène – Raies de Balmer
Calcul de la constante de Rydberg à partir de la série
de Balmer. Correspondance avec les raies de Fraunhofer.
Le spectrophotomètre peut aussi être utilisé lors des
tests de flamme et mettre en évidence que tout les éléments ont un spectre spécifique.
La question de contamination des différent spectre par
le sodium ne se pose pas, la raie du sodium est très
bien repérée et n’interfère pas avec les autres.
Même si vous avez l’impression que la lumière jaune
de la flamme est largement parasitante, Le spectrophotomètre, fera la différence, entre les différentes émissions.
Lasers possède une raie quasiment monochromatique.
Plus le pic sera fin, plus la lumière d’origine sera monochromatique.
Raies de Balmer d’une lampe spectrale à Hydrogène
Émission de Flamme
Chauffer de la nourriture qui contient du sodium ou du
potassium, avec un bec bunsen produit des spectre de
raie. Essayer avec de la banane ou des chips. Beaucoup de préparation culinaire contiennent du potassium, maintenant, il vous est possible de déterminer
lesquels par analyse du spectre.
Comparaison entre diode LASER et DEL
Quelle lumière est la plus monochromatique?
Une flamme créée un point chaud rouge sur la banane.
Le spectro y détecte une raie intense du potassium
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Chimie en bref
Loi de Beer avec du KMnO4
Détermination du pKa du vert de bromocrésol
Détermination du point isosbestique en utilisant les
captures d’écran.
Vous trouverez ci-dessous quelques expériences
parmi toutes celles réalisables avec le spectrophotomètre.
Cinétique de la réduction du bleu de méthylène par
l’acide ascorbique
Détermination de l’ordre de la réaction en utilisant le
graphique de la cinétique en fonction du temps.
Signatures spectrales
La Chlorophylle ainsi que les colorants alimentaires en
solution, peuvent être identifies par leur empreinte
spectrale.
Cinétique d’une réaction de décoloration
Détermination de l’ordre et du rendement d’une réaction de décoloration d’un colorant alimentaire par un
blanchisseur commercial.
Les huiles d’olive de différente qualité présentent des
spectres d’absorption très différents, en fonction de la
quantité de chlorophylle qu’elles contiennent.
Analyse du graphique Absorbance en fonction du
temps pour l’ordre, calculer le rendement.
Tests de flamme
Analyse d’aspirine commerciale.
L’ion complexe de l’acide acétyle salicylique, est obtenu par hydrolyse de l’aspirine dans une solution de
soude, et complexation avec les ions La Fe3+ en solution acide.
Le composé obtenu présente une absorption maximale
à la longueur d’onde de 530nm.
Le spectrophotomètre, détecte de très fin pic d’émission, même s’il sont invisibles par l’oeil.
Beaucoup d’éléments peuvent être étudiés de cette manière.
Les aliments communs permettent aussi de réaliser de
très beaux spectres d’émission. Avec la banana, on
obtiens un très beau spectre d’émission du potassium.
Les gâteaux apéritifs, le spectre du sodium, certains à
teneur réduite en sel montre une raie du potassium très
importante, le NaCl étant remplacé dans ces aliments
par du KCl
Détermination d’une constante d’équilibre.
Étude de la réaction entre une solution aqueuse de Nitrate de Fer (III) Fe(NO3)3 et du thiocyanate de potassium KSCN.
La réaction engendre un complexe rouge sang FeSCN2+.
La réaction s’équilibre et permet d’obtenir la constante
d’équilibre après plusieurs essais à différentes concentrations.
Le problème des contamination au Na n’existe pas, la
spectro est poly chromatique et peut distinguer toutes
les longueurs d’onde dans une même raie.
Détermination de la qualité de l’eau par indicateur
colorés
Les phosphates et les nitrates peuvent facilement être
évaluer de cette manière.
Transmission
Transmission % = (Eλ – Nλ / Rλ – Nλ) x 100
Absorbance = - log10 (Eλ – Nλ / Rλ – Nλ)
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Notes 1 - Loi de Beer, analyse du KMnO4
Vous avez Besoin :
Spectro USB Ocean Optic
Support de cuve.
Équipement nécessaire à la réalisation des différentes solutions de KMnO4
Cuves à faces parallèles.
Objectif
Utiliser la loi de Beer Lambert pour calibrer la courbe
et trouver le coefficient d’absorption molaire (ε) du
potassium permanganate, potassium manganate
(VII).
Détermination de la concentration d’une solution inconnue.
Spectre d’absorption du KMnO4, montrant un l max à 534 nm.
Notez le double pic caractéristique.
Régler le spectromètre en mode A (absorbance). Cliquez sur l'icône de l'assistant de concentration avant
d’effectuer les calibrations (ref et noir). L'assistant va
vous aider à définir le temps d'intégration correcte.
Dans l'Assistant de concentration. Sélectionnez
"Calibrer des solutions de concentration connue ".
Dans la sélection de plage définir la longueur d'onde à
λ max ou a défaut, faire une moyenne autour de la λ max.
À partir d'une solution de [C] connue en mol/L constituez, avec précision, une gamme de dilutions d'au
moins trois solutions .
Entrez au moins trois valeurs de concentration et de
effectuez les mesures d'absorbance pour chacune. À la
troisième mesure, l’assistant va tracer une ligne de
régression. Ajouter plus d'échantillons si vous en avez.
Utiliser des solutions qui ont des absorbances entre 0,5
et 2,5. Tester les. Le permanganate de Potassium ayant
un coefficient d’extinction molaire très élevée (ε) les
solutions doivent être très diluées. Si la valeur de l'absorbance atteint 3, La loi de Beers commence à devenir moins fiable.
En cliquant sur Terminer votre spectromètre va vous
permettre de mesurer les concentrations directement,
l'appareil s'appuie sur la courbe de régression pour mesure la concentration.
Vous pouvez maintenant connaître la concentration de
toute solution.
Trouver λmax. Pour le permanganate de potassium il
devrait être d'environ 534nm (vous pourrez voir deux
pics à 524 et 544nm)
Autres expériences :
• Évaluer la concentration de colorants dans les
produits alimentaires. Par exemple érythrosine B
dans les cerises au sirop.
• Utiliser les indicateurs colorés pour évaluer les
concentrations de nitrates dans l'eau.
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Notes 2 - Cinétique d’une réaction de décoloration
Vous aurez besoin de:
• spectromètre avec lampe/unité de support de
cuvette.
• colorant alimentaire et l'eau de Javel domestique
• Cuves Flacons, gobelets et pipettes pour la préparation.
Objectifs : Le colorant alimentaire réagit avec l'eau
de Javel au fil du temps et perd de sa couleur.
En affichant un graphique de l'absorbance en fonction
du temps on obtiendra la vitesse de réaction.
λmax est à 629,7 nm et l'axe du temps est fixé à 500 s.
Le spectro est prêt à être utilisé
Sur le graphique l'ordre de réaction peut être trouvée.
Cliquez sur l'icône de l'assistant cinétique avant d’étalonner l’appareil (ref et Noir). L'assistant cinétique
vous aidera à définir le temps d'intégration correct.
Réglez la Référence avec de l'eau.
Mettre en place des solutions diluées de colorant alimentaire avec une absorbance <2,5
Trouver λmax pour la coloration.
Courbe typique d’une réaction de décoloration de colorants
alimentaires
Exécuter un essai en utilisant l'eau de Javel à différentes concentrations de savoir quelle concentration donnera une réaction complète en 1 ou 2 minutes. Si la
réaction est trop rapide, vous n'aurez pas le temps de
mettre les réactifs dans un cuvette .
Mélanger les réactifs dans la verrerie et le transfert
dans la cuvette avec une micropipette.
TOUJOURS MANIPULER LES PRODUITS CHIMIQUES LOIN DU SPECTROPHOTOMÈTRE
Remplir la cuve, la placer dans son support et appuyez
sur START.
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Notes 3 - La chlorophylle dans différentes huiles d'olive
Vous aurez besoin de:
• spectromètre avec lampe/unité de support de
cuvette;
• Trois huiles d'olive différentes;
• Cuves Flacons, gobelets et pipettes pour la préparation.
Objectifs : Les huiles d'olive contiennent des quantités variables de chlorophylle, en fonction de leur qualité : vierge extra, standard et légère. Cette expérience
montre qualitativement comment les différentes qualité d'huiles sont définies, et par extension, faire la
comparaison avec l'extraction de la chlorophylle des
feuilles avec de l'isopropanol.
pics d'absorbance de la chlorophylle. Source:Wikipedia
Pour un spectre de référence, l'eau peut être utilisée.
Normalement, la référence correspond au solvant utilisé, dans le cas d'analyse d'huile, il n'y a pas de solvant
de référence.
Étalonner votre appareil. Si nécessaire, utilisez le
zoom numériques pour supprimer le bruit parasite en
dessous de 400 nm.
Les pics d'absorbance de la chlorophylle sont visibles
à: 413, 454, et 482nm, 631 et 669 nm. Voyez combien
de vous pouvez détecter.
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Application Notes 4 - Flame tests
Vous aurez besoin de:
Spectromètre, fibres optiques de 400µ
Pince, support statif, fil en öse et flamme
Banane ou de chips de banane séchée
Sels: LiCl, NaCl, SrCl2, CuCl2, BaCl2, CaCl2
HCl 1M pour le nettoyage du fil en öse
Objectifs: Pour montrer que les test d'émissions de
flammes donne des raies spectrales facilement identifiables.
Potassium K doublet from a hot flame applied to a banana
Préparer le spectromètre en mode d'intensité. Utilisez
une fibre optique ou 400 microns enlever la fibre optique de 50µ.
.
AVERTISSEMENT Si vous utilisez le spectromètre
sans câble à fibres optiques vous devez prendre des
mesures pour empêcher les produits chimiques d'entre
dans le spectro. Utiliser un petit morceau de film alimentaire pour couvrir l'orifice.
Maintenez la fibre dans une pince de laboratoire environ 30 cm du la flamme. Faites attention de ne pas
avoir de lampes à fluorescence parasite dans la pièce
ou du moins dans l'axe de la fibre un spectre du mercure apparaîtrait comme parasite. Utilisez les spectres
de référence du Mercury pour le vérifier . Utilisez
l'outil de capture instantanée de figer les raies spectrales. Puis superposer les lignes de référence pour identifier les éléments métalliques dans les sels
contamination par le sodium sera affiché comme une
ligne à 589nm. Vous pouvez essayer de nettoyer le fil
en öse de test HCl pour l'éliminer, ou tout simplement
savoir que la contamination est présente. contamination de sodium est un problème lors de la recherche
sur des flammes par les yeux parce que le jaune est si
brillante qu'elle couleurs pâles d'autres masques.
Le spectro ne rencontre pas ce problème car chaque
longueur d'onde est analysée séparément.
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Analyse d'une solution tampon
Entretien de la fibre
Point isosbestique
Mesurer et analyser le spectre d'absorption de la lumière visible d'une solution tampon d'acétate contenant du vert de bromocrésol.
La fibre optique est composée d’une Cœur en verre, il
ne faut jamais la plier à un rayon de courbure inférieur
à 10cm.
Comparer les spectres d'un échantillon de tampon acétate qui a été traitée à l'acide à un échantillon du tampon traités avec la base.
Si la fibre est sale, utiliser un chiffon ou papier optique
et de l’alcool pour la nettoyer délicatement.
Toujours remettre le capuchon de protection quand
vous ne l’utilisez pas..
Calculer le pH de la solution tampon
>10cm
Entretien du spectro
Le spectrophotometer portable Ocean Optics est un
instrument de précision.
Fluorescence
• Éviter les chocs et les éclaboussures;
• Éviter les temperatures extremes;
• Si l’appareil est soumis à des temperature
En utilisant l'entrée latérale de l'unité d'échantillonnage le déplacement de Stokes des composés fluorescents peut être mesurée.
inférieures à 0, laisser le à temperature ambiante
une heure avant de l’utiliser;
• Évitre les exposition prolongées au soleil;
• Toujours remettre en place les capuchon de
protection lorsque le spectro n’est pas utilisé.
En utilisant la fibre optique et une lampe UV, vous
pouvez détecter la fluorescence sur le coté de la cuve.
La fluorescence d'une solution de fluorescéine excitée
par une DEL UV, peut être mesurée directement. Ce
phénomène est utilisé par les opticiens pour voir les
plaies sur la cornée et est à la base de la microscopie
confocale qui permet de visualiser des échantillons
biologiques.
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Problèmes rencontrés
FAQs
Comment obtenir une mise à jour du logiciel ?
Elles sont disponibles chez votre distributeur. Elles
sont gratuites et sont aussi téléchargeable sur :
oceanoptics.eu/quantum
Les Icônes sont grisées.
Fermer le Logiciel
Vérifiez la connexion USB
Redémarrer le logiciel
Quelle est la résistance de la fibre optique ?
La fibre optique est composée d’une Cœur en verre, il
ne faut jamais la plier à un rayon de courbure inférieur
à 10cm.
La courbe est très basse.
Augmentez le temps d’intégration.
Essayer le Zoom+ ou le zoom numérique sur l’axe des
y.
Modifier la position de la fibre pour qu’elle récupère
plus de lumière..
Puis-je utiliser le spectro en extérieur ?
Oui, mais seulement si les conditions météo sont clémentes et qu’il ne pleut pas.
Ne pas exposer le spectro directement au soleil, le
spectro est un instrument de laboratoire et n’est pas
fait pour être utilisé dans un environnement hostile.
La trace sort de l’échelle d’intensité.
Il y a trop de lumière ou Zoom+ est activé.
Diminuer le temps d’intégration
Cliquez sur zoom Modifier la position de la fibre pour récupérer moins
de lumière.
J’ai renversé des produits chimiques dans le support pour cuve?
Démonter le module lampe avec la clé 6 pans fournie,
nettoyer l’ampoule avec un chiffon doux, rincer le
support de cuve avec de l’eau déminéralisée, sécher
l’ensemble.
Remonter le tout.
La courbe d’absorbance dans les faibles l sont irrégulières.
En dessous de 400nm l’intensité est trop faible pour
l’échantillonneur .le signal est trop perturbé par les
parasites. Utilisez le zoom numérique pour démarrer
l’axe des x à 450 nm
Où puis-je me procurer fibre optique de 400µ pour
la fluorescence?
Chez votre distributeur.
Il y a dans le spectre des pics non attendus.
Vérifiez qu’il n’y a pas de lampe fluorescente dans la
pièce, celle-ci émettent les raies spécifiques du mercure.
Comment augmenter la puissance de la lumière incidente ?
Utilisez la fibre optique de 400µ. Elle laisse passer 10
x plus de lumière que celle de 50µ.
Il est aussi possible d’utiliser le spectro sans fibre,
mais prenez soin à remettre systématiquement les capuchons lorsque le spectro n’est pas utilisé, pour éviter
que la poussière ne pénètre .
Le signal fluorescent est très faible.
Assurez vous que la fibre connectée sur la sortie latérale est bien le modèle P-400-2-VIS-NIR 400.
Les courbes de cinétiques sont très plates.
Utilisez le zoom numérique sur l’axe des x pour afficher l’absorbance de la zone dans laquelle vous travaillez.
Comment calibrer mon spectrophotomètre?
Les spectrophotomètre amadeus sont calibré en usine.
Dans le cadre d’une utilisation normale, aucune recalibration n’est nécessaire. Vous pouvez vérifier sa calibration en comparant un spectre obtenu pas expérience
avec les spectre présents en bibliothèque.
Contacter votre distributeur en cas de problème.
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