Spectre d'Absorption

Un spectre d'absorption est un graphique qui représente l'absorbance A d'une substance en fonction de la longueur d'onde λ de la lumière.

Il permet de visualiser les longueurs d'onde absorbées par une substance et de déterminer sa longueur d'onde d'absorption maximale λ_max.

Le spectre d'absorption est caractéristique d'une substance.

• Axe des abscisses (x) : longueur d'onde λ (en nm)
• Axe des ordonnées (y) : absorbance A (sans unité)

λ_max est la longueur d'onde à laquelle l'absorbance est maximale.

Elle est caractéristique d'une substance et sert à identifier la substance.

On effectue les mesures à λ_max pour une meilleure sensibilité.

• Spectrophotomètre
• Cuve de mesure (généralement 1 cm)
• Solution à analyser
• Solvant de référence
• Ordinateur ou interface pour enregistrer les données

1. Remplir la cuve avec le solvant (référence)
2. Placer la cuve dans le spectrophotomètre
3. Effectuer le réglage zéro (faire le blanc)
4. Remplacer le solvant par la solution à analyser
5. Sélectionner la plage de longueurs d'onde (généralement 400-800 nm)
6. Lancer la mesure automatique
7. Observer le spectre sur l'écran

• Nettoyer soigneusement les cuves
• Éviter les bulles d'air dans la solution
• Ne pas toucher la face optique des cuves
• Protéger les solutions photosensibles
• Vérifier la concentration de la solution

• Pics d'absorption : zones où A est élevée
• Longueurs d'onde absorbées : correspond aux pics
• Longueur d'onde maximale : λ_max, pic le plus élevé
• Zones de transmission : zones où A est faible

La couleur perçue d'une solution est la couleur complémentaire de celle absorbée.

Exemple : si une solution absorbe principalement la lumière verte (λ_max ≈ 550 nm), elle apparaîtra rouge-rose.

Si une solution absorbe dans le violet (λ_max ≈ 400 nm), elle apparaîtra jaune-vert.

L'intensité d'un pic d'absorption dépend :

• De la concentration de la substance (loi de Beer-Lambert)
• De la nature de la substance
• De la longueur de la cuve
• De la sensibilité du détecteur

Le diiode en solution présente un spectre d'absorption avec λ_max ≈ 550 nm (vert).

La solution apparaît donc violet-rouge (couleur complémentaire du vert).

L'absorption est forte dans le vert, faible dans le rouge et le bleu.

Le permanganate de potassium présente un spectre avec λ_max ≈ 525 nm (vert-jaune).

La solution apparaît donc violet (couleur complémentaire du vert-jaune).

Très forte absorption dans le vert-jaune, faible dans le violet et le rouge.

La chlorophylle a deux pics d'absorption : λ_max ≈ 430 nm (bleu) et λ_max ≈ 660 nm (rouge).

Elle transmet la lumière verte, d'où la couleur verte des plantes.

La chlorophylle b a des pics légèrement décalés.

• Chaque substance a un spectre d'absorption caractéristique
• Comparaison avec des spectres de référence
• Identification qualitative
• Recherche de λ_max pour identification

• Mesure à λ_max pour une sensibilité maximale
• Utilisation de la loi de Beer-Lambert
• Construction d'une gamme d'étalonnage
• Calcul de la concentration inconnue

• Suivi de l'évolution de l'absorbance en fonction du temps
• Étude de la vitesse de réaction
• Observation de l'apparition ou de la disparition de substances
• Étude des mécanismes réactionnels

Données : λ_max = 660 nm (rouge-orangé)

La solution absorbe la lumière rouge-orangé.

La couleur perçue est la couleur complémentaire du rouge-orangé : bleu-vert.

Réponse : La solution apparaît bleu-vert.

Données : λ_max = 600 nm (orange), solution bleue

La solution absorbe la lumière orange (λ = 600 nm).

Elle transmet les autres longueurs d'onde, principalement le bleu.

La couleur perçue est donc bleue (couleur complémentaire de l'orange).

Réponse : La solution est bleue car elle absorbe l'orange et transmet le bleu.

Données : A = 0,75, A = 2,5 × c

Formule : A = 2,5 × c

Donc : c = A/2,5 = 0,75/2,5 = 0,30 mol·L⁻¹

Réponse : La concentration de la solution est de 0,30 mol·L⁻¹.

Données : pics à 450 nm (bleu) et 650 nm (rouge)

La substance absorbe la lumière bleue et rouge.

Elle transmet principalement la lumière verte.

Réponse : La substance absorbe les longueurs d'onde de 450 nm et 650 nm, et apparaît verte.

• Concentration faible (généralement c < 10⁻² mol·L⁻¹)
• À concentrations élevées, la loi n'est plus valable
• Les interactions entre molécules modifient l'absorption
• La solution devient trop colorée et ne suit plus la proportionnalité

• Les solutions troubles diffusent la lumière
• Cela fausse les mesures d'absorbance
• La lumière est diffusée vers le détecteur
• On mesure une absorbance plus faible que la réalité

• Le pH peut modifier la structure des molécules
• La température influence les équilibres chimiques
• Ces modifications affectent le spectre d'absorption
• Il faut maintenir des conditions constantes

• Spectre d'émission : lumière émise par une substance excitée
• Spectre d'absorption : lumière absorbée par une substance
• Les longueurs d'onde émises correspondent aux transitions énergétiques
• Utilisé en spectroscopie d'émission atomique

• Transmittance T = I/I₀ (rapport intensité transmise sur intensité incidente)
• Relation : A = -log(T) ou T = 10⁻ᴬ
• Un pic d'absorption correspond à un creux de transmission
• Les spectres sont complémentaires

• UV : 100-400 nm
• Visible : 400-800 nm
• Utilisée pour les molécules avec liaisons π ou électrons de valence
• Permet l'étude des transitions électroniques

• Graphique A = f(λ)
• Représente l'absorbance en fonction de la longueur d'onde
• λ_max : longueur d'onde d'absorption maximale
• Caractéristique d'une substance

• Pics d'absorption : longueurs d'onde absorbées
• Couleur perçue = couleur complémentaire de celle absorbée
• Hauteur des pics dépend de la concentration
• λ_max permet l'identification

• Identification de substances
• Dosage quantitatif
• Suivi de réactions
• Étude des mécanismes réactionnels