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 monochroma-
tique, une substance en solution, on constate une
absorption partielle de cette lumière : I < I0.
I0I
On définit alors les grandeurs suivantes :
La transmittance T=I/I0et l’absorbance A=−log10 T.
Ces grandeurs sont sans unité. On constate que l’absorbance dépend de la substance et de la lon-
gueur 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)
εdépend 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 εest 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’ap-
pelle un « blanc »).
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II Mesures
Elles seront faites avec des solutions de permanganate de potassium, de couleur magenta caracté-
ristique. 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 Aen fonction de la concentration Cde la solu-
tion de permanganate. Pour chaque mesure il est nécessaire de régler le zéro. On dressera le tableau
suivant :
Solution S1S2S3S4S5S6
C(mol ·L−1)5,0·10−42,5·10−41,0·10−47,5·10−45,0·10−52,5·10−5
A
La solution S1est donnée; les solutions S2àS6sont obtenues par dilutions successives selon le
mode opératoire suivant (les volumes V2àV6sont à calculer) :
7 mL de S1+ volume V2d’eau distillée →S2
5 mL de S2+ volume V3d’eau distillée →S3
6 mL de S2+ volume V4d’eau distillée →S4
6 mL de S3+ volume V5d’eau distillée →S5
5 mL de S5+ volume V6d’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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