Spectres d’absorption | Physique-Chimie Seconde - Identification d'une espèce chimique

1 Une source lumineuse émet un rayonnement polychromatique
2 La lumière traverse une cuve contenant la solution à analyser
3 Certaines longueurs d'onde sont absorbées par les molécules
4 Le détecteur mesure l'intensité lumineuse transmise
5 L'appareil calcule l'absorbance pour chaque longueur d'onde

1 Analyse chimique qualitative et quantitative
2 Identification de substances inconnues
3 Contrôle de qualité industrielle
4 Recherche biomédicale

La loi de Beer-Lambert établit une relation entre l'absorbance (A), la concentration (c), le coefficient d'extinction molaire (ε) et la longueur du trajet optique (l) :

1 A : Absorbance (sans unité)
2 ε : Coefficient d'extinction molaire (L.mol⁻¹.cm⁻¹)
3 l : Longueur de la cuve (cm)
4 c : Concentration de la solution (mol.L⁻¹)

Un spectre d'absorption présente plusieurs caractéristiques importantes :

• Longueur d'onde maximale (λmax) : Longueur d'onde à laquelle l'absorbance est maximale
• Bande d'absorption : Domaine de longueurs d'onde absorbées
• Intensité de l'absorption : Hauteur de la bande d'absorption
• Forme de la bande : Largeur et symétrie de la bande d'absorption

• 1 Chaque espèce chimique possède un spectre caractéristique
• 2 Le λmax est spécifique à chaque espèce chimique
• 3 La forme du spectre permet d'identifier la structure moléculaire
• 4 Comparaison avec des spectres de référence

Concernent les transitions électroniques dans les molécules :

• Transitions π → π* dans les composés insaturés
• Transitions n → π* dans les composés avec hétéroatomes
• Utilisation fréquente en chimie organique

Concernent les vibrations moléculaires :

• Identification des groupes fonctionnels
• Très utile pour la détermination de la structure
• Empreinte digitale moléculaire

1 Le spectre présente un maximum d'absorption vers 525 nm
2 La bande d'absorption est très intense
3 La solution est donc très concentrée en ions MnO₄⁻
4 On peut utiliser la loi de Beer-Lambert pour déterminer la concentration

La solution apparaît bleue car elle absorbe principalement les longueurs d'onde correspondant à la couleur complémentaire du bleu, c'est-à-dire les longueurs d'onde autour de 600-700 nm (rouge-orange).

Lorsque λmax = 800 nm, cela correspond à l'infrarouge proche, donc la solution absorbe les longueurs d'onde dans le rouge profond, ce qui fait ressortir la couleur bleue.

On utilise la loi de Beer-Lambert : A = ε × l × c

Donc : c = A / (ε × l)

c = 0,65 / (4,5 × 1) = 0,65 / 4,5 = 0,144 mol.L⁻¹

• Représentation graphique de l'absorbance en fonction de la longueur d'onde
• Permet d'identifier une espèce chimique

• A = ε × l × c
• Permet de déterminer la concentration d'une espèce chimique

• Chaque espèce chimique a un spectre caractéristique
• Le λmax est spécifique à chaque espèce
• La couleur perçue est complémentaire de la couleur absorbée