Dosage de solutions colorées : Exemple de la spectrophotométrie
ALe spectrophotomètre
Définition
Spectrophotomètre
Permet l'étude de solutions colorées dans le proche infrarouge, dans le visible et dans l'ultraviolet.
Propriété
Spectrophotomètre
Permet de mesurer l’absorbance A (sans unité) de la solution à partir des flux lumineux incident et émergent :
on a la relation A=log10(ϕϕ0) ;
cette absorbance est mesurée à différentes longueurs d’onde grâce à un monochromateur.
Remarque
On choisira généralement une longueur d’onde où l’absorption de l’espèce chimique étudiée est maximale.
Remarque
Pour ne pas tenir compte de l’absorption du solvant, on réalise un « blanc » en début de TP avec une cuve ne contenant que le solvant utilisé.
BLoi de Beer-Lambert
Définition
Loi de Beer-Lambert
L’absorbance d’une solution à une longueur d’onde donnée est proportionnelle à la concentration de l’espèce qui absorbe et à la largeur de la cuve. Aλ,T=ϵλ,T×C×l
l longueur de la cuve en cm (1cm en général) ;
C concentration de la solution en mol/L ;
ϵ (epsilon) coefficient d'extinction molaire en L.mol-1.cm-1 qui dépend de la longueur d'onde, du solvant utilisé et de la température.
Propriété
Loi de Beer-Lambert
Conditions de validité de la loi de Beer-Lambert
la lumière utilisée est monochromatique ;
la concentration n'est pas trop élevée : C<10−1mol.L-1 en général pour que les interactions entre molécules soient négligeables.
Propriété
Additivité des absorbances
Si 2 solutions absorbent à la même longueur d’onde, l’absorbance du mélange est égale à la somme de leurs absorbances : A=(ϵ1C1+ϵ2C2)l=A1+A2
CDosage de solutions colorées par étalonnage
Propriété
Dosage par étalonnage
Repose sur l'utilisation de solutions (appelées solutions étalons) qui contiennent l'espèce chimique à doser en différentes concentrations connues proches de la concentration de la solution à doser.
Propriété
Préparation de la courbe d’étalonnage
En reportant sur un graphique des points dont l'abscisse correspond à la concentration des solutions connues et l'ordonnée à l’absorbance mesurée, on obtient alors une courbe d'étalonnage.
La loi de Beer Lambert indique une relation linéaire entre l'absorbance et la concentration ce qui implique que la courbe d'étalonnage est une droite et peut donc être tracée avec un nombre limité de points.
Propriété
Concentration inconnue à partir de la courbe d’étalonnage
La courbe expérimentale d'étalonnage permet de déterminer la concentration inconnue d'une solution de cette substance par simple mesure de son absorbance Alue et report sur le graphe A=f(C).
Détermination graphique : on reporte la valeur trouvée sur le graphique précédent pour déterminer la concentration inconnue.
Par le calcul : si à l’étape précédente, on a déterminé la valeur de k (pente de la droite d’étalonnage) telle que A=k.C, on détermine Cinconnue en écrivant Cinconnue=Alue/k.