Chapitre 4   : Couleur et quantité de matière

Introduction :

On rappelle que l’absorbance est la quantité de lumière absorbée. Notée A, c’est un nombre sans unité. Elle est définie par rapport à l’absorption d’une solution de référence. Si l’absorbance est nulle pour une radiation de longueur d’onde donnée, c’est que l’espèce dissoute colorée n’absorbe pas plus cette radiation que le solvant.

Les radiations absorbées par un mélange de matière correspondent aux radiations de chacun des constituants du mélange. Il existe donc une relation entre l’absorbance et la quantité de matière de l’espèce colorée.

I) La loi de Bert Lambert Voir Tp

L’absorbance dépend du soluté, de la longueur d’onde de la radiation absorbée et de l’épaisseur de la solution.

On donne la relation suivante : ……………………………………………Avec : -  , ……………………………………………………………………………- l, ……………………………………………………………………………..- c, ……………………………………………………………………………

II) Dosage de solutions colorées par étalonnage   : dosage spectrophotométrique

Un dosage est une méthode de détermination de la ……………… d’une espèce en solution.

Le dosage spectrophotométrique est une technique utilisée lorsque l’espèce en solution est colorée. Elle consiste à mesurer………………………………………………………………………………………………………………………..…………………………………………………………………………………..

La courbe A=f(c) obtenue est modélisée par une droite, appelée ………………. Elle donne, par lecture graphique la concentration d’une solution inconnue à partir de la valeur de son absorbance.

Exercice sur l’expérience : n°8 p 102 et n°12 p103N°8 p103 Réalisation d’une courbe spectralea. Pour mesurer experimentalement une absorbance, il faut d’abord fixer la longueur d’onde puis faire le blanc. Cette etape consiste a mettre une cellule identique a celle utilisee pour la mesure et contenant le meme solvant, puis a regler l’absorbance a la valeur 0. Le spectrophotometre met cette valeur en memoire puis la soustrait a chaque mesure d’absorbance effectuee a cette longueur d’onde, afin de n’afficher que la contribution a l’absorbance du solute.b. La courbe spectrale represente les variations de l’absorbance A (en ordonnee) en fonction de la longueur d’onde λ (en abscisse).c. On obtient le graphe suivant :

n°12 p103Échelle de teintes et courbe d’étalonnage

a. Pour préparer 50mL d’une solution de concentration c’=4,0 mmol.L-1 à partir d’une solution de concentration c = 20 mmol.L-1,il faut prélever V= c’V’/c , soitV= 4,0x 50 /20 = 10 mL

b. Faire le blanc consiste a eliminer tout ce qui n’est pas du a l’absorbance du solute (solvant+ cuve) .c. On obtient la courbe suivante : échelle : Absorbance : 1 mm -> 0,0004

Concentration : 1 mm > 0,020 mmol.L-1

d. La collecte des absorbances a differentes concentrationsgagnerait a se faire a 550 nm, le maximum de la courbe. A cette valeur la sensibilite est maximale et la tangente a la courbe etant horizontale, une petite derive de la longueur d’onde a moins d’effet sur l’absorbance que si la longueur d’onde choisie se trouvesur la partie la plus pentue de la courbe spectrale.

Il s’agit d’une fonction lineaire : A est proportionnellea c.d. Apres report de A sur le graphique et lecture :cinc = 0.48 mmol.L–1.

Paramètre de la loi de bert lambert : n°4 p101 (coef de l’extinction molaire) , n°6 p101 (longueur d’onde et longueur de

traversé)n°6 p101 (longueur d’onde et longueur de traversé)Absorbance et longueur traverséea. Le trace des differentes valeurs de l’absorbance en fonction de la longueur d’onde s’appelle une courbe spectrale.b. D’apres la loi de Beer-Lambert, Aλ = ε l c, on trouve c

c. De meme, par application de la loi de Beer- Lambert et si la longueur l de la cuve est doublee, l’absorbance l’est aussi, soit A561 = 0,514.d. Les valeurs de ε sont differentes suivant la longueur d’onde car l’absorbance depend de λ par le coefficient ε. La valeur de l’absorbance n’est pasprevisible.

Bilan : n° 15 et 16 p104 N°15 p104a. Une solution absorbe la couleur complémentaire de celle perçue. On s’attend a ce qu’une solution contenant les ions thiocyanatofer III (rouge orangé) absorbe dans le bleu.b. La longueur d’onde 450 nm est effectivement dans la plage des couleurs bleues (voir cours).c. D’après la loi de Beer-Lambert, Aλ = ε l c.Sachant qu’on se place dans les mêmes conditions expérimentales, ε l est une constante.

On a : A450 = ε l c et A’450 = ε l cmin.

N°16p104a. Pour pH = 6,0 : λmax = 435 nm, et pour pH = 8,0 : λmax = 593 nm.b. Les solutions sont perçues de la couleur complémentaire à celle absorbée : pour pH = 6,0 ; la solution absorbe dans le bleu et est de couleur jaune, et pour pH = 8,0 ; la solution absorbe dans l’orange et est de couleur bleue.c. On peut alors supposer, vu la présence des deux pics, que les entités présentes a pH = 6,0 eta pH = 8,0 sont aussi présentes a pH = 7,0 maisen quantité moindre, puisque les pics d’absorption sont plus petits.d. On va choisir de régler le spectrophotomètre sur λmax = 592 nm, valeur ou l’absorbance est liée à la seule l’espèce présente a pH = 8,0.e. Le graphe suivant est obtenu :échelle : absorbance : 1 mm > 0,050 concentration  : 1 mm > 0,015.10-4 mol.L-1

f. Par lecture graphique : c = 0,54.10-4=5,4.10–5 mol.L–1.g. A pH = 6,0 ; il faut tracer une nouvelle courbe d’étalonnage puisque la solution n’a pas la même couleur et n’absorbe pas les mêmes longueurs d’onde.