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CHM 1978 – Chimie Analytique Automne 2001 Cours 10 – Spectrophotométrie Par: Sébastien Sauvé, Dominic Rochefort et Thomas Ellis.

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1 CHM 1978 – Chimie Analytique Automne 2001 Cours 10 – Spectrophotométrie Par: Sébastien Sauvé, Dominic Rochefort et Thomas Ellis

2 Spectrophotométrie La spectrophotométrie est lutilisation de la lumière pour mesurer la concentration dune espèce chimique. La lumière peu se comporter soit comme une onde ou comme une particule. On parlera ainsi dun photon dune certaine longueur donde. Longueur donde ( ) : La distance du sommet dune oscillation au suivant. Habituellement en nm (10 -9 m). Fréquence ( ) : cest le nombre dondes complètes qui passent à chaque seconde (les unités sont linverse de secondes, s -1 ). Une oscillation par seconde est aussi appelé un hertz (Hz), i.e., 10 6 s -1 égale 10 6 Hz ou 1 MHz.

3 Lumière Un photon est une particule de lumière qui possède une énergie. Cette énergie dépend de sa longueur donde: Ou de sa fréquence: E=Énergie du photon c=constante de Planck ( J s) c=vitesse de la lumière ( m/s) dans le vide Selon son énergie, le photon peu interagir avec la matière et provoquer différents types dexcitation

4 Spectre électromagnétique Le spectre électromagnétique donne les différentes régions et interactions en fonction de lénergie et de la longueur donde des photons. Spectre (Harris 1999, page 513)

5 Interaction lumière-matière Quelque soit linteraction mise en jeu, lorsquune espèce absorbe la lumière (un photon) elle passe dans un état excité. Dans la spectrophotométrie ultraviolet visible, les interactions lumière-matière impliquent des excitations électroniques Voir Figure dans Harris 1999 page 528.

6 Excitation électronique Lorsquun photon rencontre un électron de létat fondamental, il y aura excitation de lélectron si le photon à la bonne énergie: Pour exciter lélectron, le photon doit donc avoir une énergie égale à E. Énergie État fondamental États excités E

7 Excitation électronique Cette énergie E correspond donc à une longueur donde ( ) spécifique: Les espèces chimiques vont absorber la lumière à une longueur donde qui leur est propre. La quantité de lumière absorbée dépend de la quantité despèces présentes (leur concentration).

8 Relation absorbance-concentration Supposons que lon a une solution qui absorbe la lumière. Le faisceau de lumière possède une intensité initiale avant de traverser la solution I 0. Le faisceau traverse la solution sur un trajet optique de longueur L et ressort de la solution avec une intensité I: IoIo I L (cm)

9 Transmittance et Absorbance Transmittance: Cest la fraction du faisceau qui ressort de la solution (la fraction transmise): Absorbance: aussi appelée densité optique, labsorbance est la valeur qui est reliée directement à la concentration. IoIo I

10 Loi de Beer-Lambert Absorbance est reliée à la concentration selon la loi de Beer-Lambert: A = Absorbance (unités arbitraires) = Absorptivité molaire (M -1 cm -1 ) L = Trajet optique (cm) c = concentration de lanalyte (M)

11 Absorbance La longueur donde ( ) est reliée à lénergie à laquelle lespèce absorbe la lumière et dépend de la nature même de lespèce chimique. Labsorbance est reliée à la concentration de lespèce chimique qui absorbe la lumière.

12 Linéarité de la loi Beer-Lambert Labsorbance dune solution varie linéairement avec la concentration jusquà une certaine concentration limite. À des concentrations plus élevées, la relation linéaire se transforme en plateau. Si les solutions au laboratoire se trouvent à des absorbances supérieures au domaine linéaire (A max ), il faut les diluer. A max


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