I. Principes de la spectrophotométrie

PSI 1,2,*
TP de Chimie
Spectrophotométrie d’absorption
Révisions nécessaires : les notions de spectre d’émission et d’absorption.
I. Principes de la spectrophotométrie
1) L’absorbance d’une substance
Lorsque l’on éclaire, en lumière monochromatique, une substance en solution, on constate une
absorption partielle de cette lumière : I < I0 .
I0
I
On définit alors les grandeurs suivantes :
La transmittance T = I/I0 et l’absorbance A = − log10 T .
Ces grandeurs sont sans unité. On constate que l’absorbance dépend de la substance et de la longueur d’onde.
2) La loi de Beer-Lambert
La plupart des substances suivent la loi expérimentale de Beer-Lambert :
A = εLC
A : absorbance de la solution (sans unité)
L : longueur de la solution traversée par la lumière (en cm)
C : concentration de la solution (en mol · L−1 )
ε : coefficient d’extinction molaire (en L · mol−1 · cm−1 )
ε dépend de la nature de la solution et de la longueur d’onde. Lorsque la substance suit la loi de
Beer-Lambert, il est possible de déduire sa concentration de la mesure de l’absorbance. La résolution,
et donc la précision, sera d’autant meilleure que ε est élevée. Il faudra donc rechercher la longueur
d’onde correspondant au maximum d’absorption.
3) Principe de fonctionnement d’un spectrophotomètre
L’appareil comprend :
— un monochromateur à réseau permettant d’obtenir, à partir d’une source blanche, de la lumière
pratiquement monochromatique ;
— un porte cuve (pour l’échantillon) ;
— un détecteur ;
— un système affichant l’absorbance de l’échantillon.
Il est nécessaire de régler le zéro en utilisant une cuve identique contenant le solvant (la cuve s’appelle un « blanc »).
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TP de Chimie
Lycée Kléber
II Mesures
Elles seront faites avec des solutions de permanganate de potassium, de couleur magenta caractéristique. Cette substance absorbe dans la couleur complémentaire du magenta, le vert.
1) Recherche de la longueur d’onde du maximum d’absorption
Cette recherche sera effectuée à l’aide du spectrophotomètre SPID (Ulyce optique).
2) Courbe d’étalonnage
Il s’agit de tracer la courbe donnant l’absorbance A en fonction de la concentration C de la solution de permanganate. Pour chaque mesure il est nécessaire de régler le zéro. On dressera le tableau
suivant :
Solution
S1
S2
S3
S4
S5
S6
C(mol · L−1 )
5,0 · 10−4
2,5 · 10−4
1,0 · 10−4
7,5 · 10−4
5,0 · 10−5
2,5 · 10−5
A
La solution S1 est donnée ; les solutions S2 à S6 sont obtenues par dilutions successives selon le
mode opératoire suivant (les volumes V2 à V6 sont à calculer) :
7 mL de S1 + volume V2 d’eau distillée → S2
5 mL de S2 + volume V3 d’eau distillée → S3
6 mL de S2 + volume V4 d’eau distillée → S4
6 mL de S3 + volume V5 d’eau distillée → S5
5 mL de S5 + volume V6 d’eau distillée → S6 .
Tracer la courbe A = f (C), vérifier la loi de Beer-Lambert et déduire le coefficient d’extinction
molaire ε.
3 Mesure de la concentration d’une solution inconnue
Régler le zéro et mesurer l’absorbance de la solution et déduire sa concentration à l’aide de la
courbe d’étalonnage.
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