CHIMIE Cours - Classe de terminale S

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Observer - Terminale S
Chapitre 4: L'analyse spectrale

La spectroscopie UV-visible

Principe d'une spectroscopie 
On dissout la substance à analyser dans un solvant et la solution obtenue est versée dans une cuve destinée à être placée dans le spectroscope. Afin de ne pas fausser les mesures la cuve et le solvant choisis ne doivent pas absorber les rayonnements émis par le spectroscope.

L'absorbance
Lorsque la solution placée dans un spectroscope reçoit un rayonnement elle en diffuse une partie et absorbe l'autre. L'intensité  (I) du rayonnement issus de la cuve est donc inférieure à l'intensité du rayonnement initial (I0).

Solution dans une cuve de spectroscopie

A partir de ces intensités on définit l' absorbance A:   A = log ( I0 )  

L'absorbance est une grandeur sans unité qui est d'autant plus grande que le rayonnement est absorbé.

La loi de Beer Lambert
L'absorbance ( A ) mesurée par un spectroscope dépend de plusieurs facteurs:
- La largeur ( L ) de cuve de spectroscopie
- La concentration ( C ) de la substance dissoute
- Le coefficient d'absoption molaire ( ε ) aussi appelé coefficient d'extinction molaire. Il s'agit d'une grandeur qui dépend de l'espèce dissoute en solution, du solvant utilisé et de la longueur d'onde du rayonnement.
Ces grandeurs sont liées par la loi de Beer Lambert:
 A =  ε x c x L          avec ε en L.mol-1.cm-1    
                                       c en mol.L-1  
                                       L en cm
                                       A sans unité
Etant donné que le coefficient d'absorption molaire dépend de la longueur d'onde du rayonnement, l'absorption en dépend également.

Le spectre UV-Visible
Afin d'obtenir un spectre UV-visible la solution est soumise aux rayonnements dont la longueur est comprise dans l'intervalle 200 - 400 nm ( domaine des ultraviolets ) et dans l'intervalle 400 - 800 nm ( domaine de la lumière visible ).
Pour chaque longueur d'onde l'absorbance est mesurée et les données recueillies sont utilisées pour tracer les variations de l'absorbance ( en ordonnées ) en fonction de la longueur d'onde ( en abscisse ). Le graphique ainsi obtenu constitue un spectre UV-visible.

Identifier une espèce chimie avec un spectre UV-Visible
Un spectre UV-visible comporte toujours une longueur d'onde ( λmax) pour laquelle l'absorbance est maximale ( Amax)

Spectre UV-visible

λmax est une grandeur caractéristique propre à chaque espèces chimique.
λmax permet donc d'identifier l'espèce chimique en solution. 

La couleur des espèces chimiques
Si le maximum d'absorbance correspond à une longueur d'onde appartenant au domaine des ultarviolets ( 200 - 400 nm ) alors celle-ci est incolore.
Si λmax appartient au domaine du visible ( 400 - 800 nm )alors l'espèce chimique possède la couleur complémentaire de celle correspondant à λmax.

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