A Le spectre d'une solution colorée
Le spectre de la lumière blanche est continu : il est constitué de radiations dont les longueurs d'onde λ sont comprises entre 380 et 780 nm. Lorsque cette lumière blanche traverse une solution colorée, une partie est absorbée.
L'absorbance A d'une solution colorée est une grandeur positive sans unité : plus les espèces présentes dans la solution absorbent la radiation, plus l'absorbance est élevée. Elle est mesurée à l'aide d'un spectrophotomètre.
Dispositif mesurant l'absorbance d'une solution colorée
Exemple
On règle l'absorbance A = 0 pour le solvant.
Si A = 0, I = I0 : 0 % de l'énergie lumineuse de la radiation incidente est absorbée.
Si A = 1,0 : 90 % de l'énergie lumineuse de la radiation incidente est absorbée.
Si A = 2,0 : 99 % de l'énergie lumineuse de la radiation incidente est absorbée.
L'absorbance A d'une solution contenant une espèce chimique colorée dépend en général :
de la concentration C de l'espèce colorée dans la solution ;
de la longueur d'onde λ du rayonnement incident ;
de l'épaisseur e de solution traversée (plus e est grand, plus A est grand et vice-versa) ;
de la nature de l'espèce chimique colorée.
Si on trace l'évolution de l'absorbance en fonction de la longueur d'onde, on obtient le spectre d'absorption de l'espèce chimique colorée. Ce spectre permet :
de déterminer qualitativement la couleur de la substance, c'est sa « signature » ;
de choisir les longueurs d'onde pour lesquelles l'absorbance est maximale dans le cadre d'un dosage.
Exemple
Spectre d'absorption d'une solution aqueuse de permanganate de potassium (magenta) qui absorbe dans le domaine des radiations vertes : le vert est la couleur complémentaire du magenta.
B La loi de Beer-Lambert
L'absorbance A d'une solution colorée diluée est proportionnelle à la concentration molaire C de l'espèce chimique responsable de sa couleur.
REMARQUE
Ceci est valable avec des concentrations massiques A = k × Cm avec k en L.g–1 et Cm en g.L–1.
Si l'on trace l'évolution de l'absorbance en fonction de la concentration (à partir d'un ensemble de solution de concentrations connues : échelle de teinte), on obtient une droite linéaire qui valide la loi de Beer-Lambert : c'est une droite d'étalonnage.
C Le dosage par étalonnage
Une fois la droite d'étalonnage tracée, il est possible de déterminer la concentration de la même espèce chimique en travaillant dans les mêmes conditions (même cuve, même longueur d'onde) et en plaçant l'absorbance de la solution sur la droite d'étalonnage : c'est un dosage par étalonnage.
Il s'agit d'une simple lecture graphique. Il est aussi possible d'opérer par calcul à partir de l'équation modélisant le graphe : A = k × C.
