Notion d'Absorbance

La lumière est une onde électromagnétique qui se propage dans le vide à la vitesse c = 3,00 × 10⁸ m·s⁻¹.

Elle est caractérisée par sa longueur d'onde λ (en mètres) et sa fréquence ν (en hertz).

Relation : c = λ × ν

• Rayons gamma : λ < 10⁻¹² m
• Rayons X : 10⁻¹² m < λ < 10⁻⁸ m
• Ultraviolet : 10⁻⁸ m < λ < 4×10⁻⁷ m
• Visible : 4×10⁻⁷ m < λ < 8×10⁻⁷ m (400 nm < λ < 800 nm)
• Infrarouge : 8×10⁻⁷ m < λ < 10⁻³ m
• Ondes radio : λ > 10⁻³ m

• Violet : 400-450 nm
• Bleu : 450-495 nm
• Vert : 495-570 nm
• Jaune : 570-590 nm
• Orange : 590-620 nm
• Rouge : 620-750 nm

• Transmission : la lumière traverse le matériau
• Reflection : la lumière est renvoyée par la surface
• Absorption : la lumière est absorbée par le matériau
• Diffusion : la lumière est dispersée dans différentes directions

Une substance apparaît colorée parce qu'elle absorbe certaines longueurs d'onde du spectre visible et transmet ou diffuse les autres.

Exemple : une solution bleue absorbe les longueurs d'onde du rouge et du jaune, et diffuse principalement la lumière bleue.

La couleur perçue est la couleur complémentaire de celle absorbée.

• Rouge ↔ Cyan (bleu-vert)
• Vert ↔ Magenta (rose-violet)
• Bleu ↔ Jaune
• Orange ↔ Bleu-vert
• Violet ↔ Jaune-vert

L'absorbance A est une grandeur sans unité qui caractérise l'aptitude d'une substance à absorber la lumière à une longueur d'onde donnée.

Elle est mesurée à l'aide d'un spectrophotomètre.

Plus l'absorbance est élevée, plus la solution absorbe la lumière.

Où :

• I₀ est l'intensité lumineuse incidente (avant traversée de la solution)
• I est l'intensité lumineuse transmise (après traversée de la solution)

L'absorbance varie habituellement entre 0 et 2 :

• A = 0 : solution totalement transparente (I = I₀)
• A = 1 : la solution transmet 10 % de la lumière incidente (I = 0,1 × I₀)
• A = 2 : la solution transmet 1 % de la lumière incidente (I = 0,01 × I₀)

Où :

• A est l'absorbance (sans unité)
• ε est le coefficient d'extinction molaire (L·mol⁻¹·cm⁻¹)
• l est la longueur du trajet optique (cm)
• c est la concentration de la solution (mol·L⁻¹)

• ε (epsilon) : dépend de la nature de la substance et de la longueur d'onde
• l (longueur) : dépend de la cuve utilisée (généralement 1 cm)
• c (concentration) : concentration de la substance absorbante

• Dosage de substances colorées
• Étude de la cinétique des réactions
• Analyse qualitative et quantitative

• Source lumineuse : lampe au tungstène ou au deutérium
• Monochromateur : sélectionne une longueur d'onde précise
• Cuve : contient la solution à analyser
• Détecteur : mesure l'intensité lumineuse transmise
• Affichage : affiche l'absorbance mesurée

• Spectre d'absorption : A en fonction de λ
• Mesure à longueur d'onde fixe : A à une λ précise
• Suivi cinétique : A en fonction du temps

1. Équilibrage de l'appareil avec le solvant
2. Sélection de la longueur d'onde
3. Insertion de la solution dans la cuve
4. Lecture de l'absorbance

Données : I₀ = 100 units, I = 10 units

Formule : A = log(I₀/I)

Calcul : A = log(100/10) = log(10) = 1,0

Réponse : L'absorbance de la solution est de 1,0.

Données : c = 2,0 × 10⁻⁴ mol·L⁻¹, ε = 2,3 × 10³ L·mol⁻¹·cm⁻¹, l = 1,0 cm

Formule : A = ε × l × c

Calcul : A = 2,3 × 10³ × 1,0 × 2,0 × 10⁻⁴ = 2,3 × 2,0 × 10⁻¹ = 0,46

Réponse : L'absorbance de la solution est de 0,46.

Données : A = 0,45, ε = 60 L·mol⁻¹·cm⁻¹, l = 1,0 cm

Formule : A = ε × l × c, donc c = A/(ε × l)

Calcul : c = 0,45/(60 × 1,0) = 0,45/60 = 7,5 × 10⁻³ mol·L⁻¹

Réponse : La concentration de la solution est de 7,5 × 10⁻³ mol·L⁻¹.

Données : c₁ = 1,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹, A₁ = 0,20, c₂ = 3,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹

Selon la loi de Beer-Lambert, A est proportionnelle à c

Donc A₂/A₁ = c₂/c₁

A₂ = A₁ × (c₂/c₁) = 0,20 × (3,0 × 10⁻³)/(1,0 × 10⁻³) = 0,20 × 3 = 0,60

Réponse : L'absorbance de la solution est de 0,60.

• Dosage de la caféine dans les boissons
• Mesure de la concentration en glucose dans le sang
• Analyse de la pollution de l'eau

• Contrôle de la concentration des produits pharmaceutiques
• Surveillance de la qualité des aliments
• Analyses environnementales

• Étude des enzymes et des réactions enzymatiques
• Analyses de protéines et d'ADN
• Suivi de réactions chimiques en temps réel

• Concentration faible (généralement c < 10⁻² mol·L⁻¹)
• Solution limpide (pas de diffusion importante)
• Lumière monochromatique
• Absence d'interaction entre molécules absorbantes

• Nettoyer soigneusement les cuves
• Équilibrer l'appareil avec le solvant
• Éviter les bulles d'air dans la solution
• Utiliser la bonne longueur d'onde
• Protéger les solutions photosensibles

• Confondre absorbance et transmission
• Utiliser des cuves sales
• Oublier de faire le blanc
• Travailler avec des concentrations trop élevées

• Grandeur sans unité mesurée par spectrophotométrie
• Caractérise l'aptitude d'une substance à absorber la lumière
• Formule : A = log(I₀/I)

• Formule : A = ε × l × c
• Proportionnalité entre A et c
• Condition de validité : concentrations faibles

• Dosage de substances colorées
• Étude de la cinétique des réactions
• Contrôle qualité dans l'industrie
• Analyses biochimiques