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Absorbance et spectre d’absorption

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L’absorbance

  • La puissance lumineuse totale reçue sur une surface est proportionnelle à la surface collectrice.
  • L’éclairement énergétique reçu sur une surface est le rapport de la puissance lumineuse reçue divisée par l’aire collectrice.
  • Il est mesuré en watt par mètre carré (Wm2\text{W}\cdot{\text{m}}^{-2}).
  • La transmittance TT d’un milieu, grandeur sans dimension, est le rapport de l’éclairement transmis à travers ce milieu II sur l’éclairement incident I0I_0 :

T=II0T=\dfrac{I}{I_{0}}

  • Ce facteur est défini à une longueur d’onde donnée.
  • L’absorbance AA d’un milieu, grandeur sans dimension, est le logarithme décimal de l’inverse de la transmittance TT :

A=log(1T)=log(I0I)=log(T)A=\log\Big(\dfrac{1}{T}\Big)=\log\Big (\dfrac{I_0}{I}\Big)=-\log(T)

Le spectre d’absorption

  • Le spectre d’absorption d’un milieu regroupe les valeurs de l’absorbance A(λ)A(\lambda) de ce milieu pour des valeurs de la longueur d’onde lambda décrivant l’ensemble du spectre visible et une partie du domaine ultraviolet (entre 200200 et 800 nm800\ \text{nm}).
  • Un milieu dont le spectre d’absorption présente un maximum apparaît de la couleur complémentaire de celle correspondant au maximum d’absorption.
  • Un spectrophotomètre est un appareil permettant de mesurer l’absorbance d’un milieu à une longueur d’onde donnée.
  • Il contient : une source de lumière blanche ; un réseau de diffraction pour décomposer la lumière ; un emplacement pour l’échantillon à tester, généralement une cuve contenant une solution de l’espèce chimique à tester ; un capteur de lumière.
  • La mesure de l’absorbance comporte plusieurs étapes :
  • Il faut d’abord procéder à l’étalonnage. Si on mesure l’absorbance d’une espèce en solution, il s’agit de mesurer l’absorbance du solvant.
  • Ensuite, on mesure l’absorbance de la solution testée.
  • Enfin, l’absorbance de l’espèce en solution est la différence de deux absorbances mesurées : A(solution)A(solvant)=A(soluteˊ)A(\text{solution}) - A(\text{solvant}) = A(\text{soluté})

Composition d’une solution colorée

  • La loi de Beer-Lambert énonce que l’absorbance AA d’une espèce chimique en solution est proportionnelle à la concentration molaire CC de celle-ci et à l’épaisseur bb de solution traversée.
  • Le facteur de proportionnalité ε\varepsilon (en Lmol1cm1\text{L}\cdot \text{mol}^{-1}\cdot \text{cm}^{-1}), mesuré à la longueur d’onde du maximum d’absorption, est appelé coefficient d’extinction molaire : Amax=ε×b×CA_\text{max} = \varepsilon \times b \times C.
  • Un composé de grand coefficient d’extinction molaire (supérieur à 1000 Lmol1cm1\,000\ \text{L}\cdot\text{mol}^{-1}\cdot \text{cm}) est dit fortement absorbant.
  • Une application de la loi de Beer-Lambert est la méthode de dosage par étalonnage.
  • Il s’agit de déterminer la concentration molaire d’un soluté coloré d’après la valeur de son absorbance maximale.