1.1 Définition de "spectrométrie d'absorption moléculaire dans l'ultraviolet et le visible"

La spectrométrie d’absorption moléculaire est une technique applicable à l’analyse qualitative et à l’analyse quantitative qui permet le mesurage de la concentration d’un composé dissous dans une solution. Elle s’effectue pour des éclairements dans le domaine du proche UV, du visible et du proche infrarouge, ce qui correspond à l’intervalle 180 - 1000 nm en longueur d’onde.

1.2 Loi globale de Lambert-Bouguer et Beer (dite généralement loi de Beer-Lambert).

Soit un faisceau de radiations monochromatiques parallèles de puissance radiante incidente Pi qui traverse, sous incidence normale, un milieu absorbant à faces planes et parallèles, homogène et isotrope, non luminescent et non diffusant, avec un parcours optique l.
La puissance radiante transmise décroît exponentiellement selon la longueur du parcours optique et quand augmente la concentration c du composé absorbant (du moins tant que c n’est pas trop élevé).

Note importante: la loi est une loi limite à "dilution infinie et interactions nulles". La linéarité est perdue aux concentrations élevées (absorbances élevées). La tolérance de non linéarité sera à établir au cas par cas par l'utilisateur pour chacun de ses couples instrument/substance.

En utilisant une écriture mettant en jeu les puissances de 10, la loi peut donc s’écrire :

$$P_t=P_i 10^{-\varepsilon lc}$$
avec Pt : intensité radiante transmise, Pi : intensité radiante incidente, l : longueur du trajet optique, c : concentration du composé absorbant, ε coefficient lié à la substance absorbante dans les conditions de l’expérience ( ε dépend de la nature du composé absorbant, de la longueur d’onde, de la nature du solvant, de la température).
ε est le plus souvent appelé coefficient spécifique d’absorption pour le composé absorbant dans les conditions expérimentales. On trouve aussi le mot coefficient spécifique d’extinction et bien d'autres.

La transmittance τ (ou facteur de transmission) est définie par \(T = \frac {P_t}{P_i}\)
L’absorbance A est définie par \(A =\log_{10} \left ( \frac{P_i}{P_t} \right )\)
et on peut donc exprimer la loi de Lambert-Bouguer et Beer par la fameuse relation A = ε l c

La loi de Beer-Lambert intègre en outre une propriété fondamentale d’additivité : lorsque le milieu est constitué d’une solution de n types moléculaires dissous ne réagissant pas les uns avec les autres, l’absorbance de l’ensemble est égale à la somme des n absorbances caractéristiques . Ce que l'on peut représenter ainsi pour 2 solutions :

beer lambert additivité Avec les résultats suivants :

Ptr1 = Ptr2 = Ptr

A = Log(Pi / Ptr) = εX l [X] + εY l [Y]

Note importante. La loi d'additivité est fondamentale pour comprendre le fonctionnement des spectrophotomètres. L'absorbance d'une solution sera toujours mesurée contre une solution de référence ! Ce qui signifie que toute mesure d'absorbance est en réalité la mesure d'une différence entre l'essai à mesurer et une solution de référence. A méditer et à garder en tête !

1.3 La question des grandeurs et des unités

Les puissances radiantes (souvent appelées flux lumineux) sont exprimés en watts (symbole W) (1W = 1 J/s).
L'absorbance est une grandeur sans unité.
La question de la grandeur et des unité pour le coefficient d'absorbance spécifique ε est plus complexe :
- Pour une expression avec une concentration molaire du composé absorbant dissous, on parle du coefficient (spécifique) d'absorption (ou d'absorbance)) molaire, en "longueur-1.mol-1.volume". L'unité sera le m2.mol-1 ou plus usuellement le cm-1.mol-1.l ou ...
- Pour une expression avec une concentration massique du composé absorbant dissous, on parle généralement du coefficient (spécifique) d'absorption (ou d'absorbance) massique, en "longueur-1.masse-1.volume". L'unité sera le m2.kg-1 ou plus usuellement le cm-1.g-1.l ou ...

retour en haut de page