La loi de Beer - Lambert

Qui dit spectroscopie dit onde, mais qu’est-ce qu’une onde ?

La manifestation physique la plus connue de la propagation des ondes est matérialisée par le mouvement des vagues sur la mer ou les ondulations de l’eau sur un étang.

Une onde est un ébranlement, une perturbation (donc une énergie) qui se propage dans un milieu matériel sans que ce milieu soit lui-même en mouvement.

Une vague ne transporte pas de matière : les molécules d’eau se déplacent verticalement, c’est en quelque sorte la forme de la vague qui se déplace de place en place. 

Les électrons des atomes possèdent des niveaux énergétiques discrets (quantifiés).   Les écarts entre ces niveaux électroniques sont de l’ordre 200 et 1200 kJ/mol approximativement.

Cette énergie correspond justement à l’énergie des ondes située dans le domaine ultra-violet, début du visible.

 Comment les électrons absorbent-ils la radiation UV ?

En absorbant l’énergie de l’onde UV-Vis, les électrons atteignent des niveaux énergétiques plus élevés, on dit qu ’ils sont dans un état excité.

En redescendant de ces niveaux excités, ils peuvent perdre l’excès d’énergie sous forme de chaleur, le corps se réchauffe; ou sous forme de lumière pour les substances capables de fluorescer. 

Perte de l’énergie sous forme de chaleur.

L’électron redescend au niveau fondamental    

L’électron absorbe l’énergie pour monter sur un niveau plus élevé.

Excitation avec une onde UV    

Transmittance et absorbance

On mesure une absorbance pour une longueur d’onde λ donnée.

Le spectre d’absorbance

On mesure une absorbance pour une longueur d’onde λ donnée. 

On voit les couleurs qui ne sont pas absorbées !

Une substance orange absorbe essentiellement le bleu !

Spectres UV-Vis de différentes substances chimiques :

Le naphtalène et l’anthracène absorbent dans l’UV et reflète toutes les radiations du visible. Ils sont donc transparents.

Le tétracène absorbe essentiel-lement dans le bleu, il est donc orange.

Sur le spectre, on obtient des pics là où l’échantillon absorbe

Loi de Beer-Lambert

L’absorbance est directement proportionnelle à la concentration.

Plus c’est concentré, plus ça absorbe ! 

Pour une longueur d’onde fixe, on mesure les absorbances de différents standards (échantillons de concentration connue) 

A une absorbance donnée il lui correspond une concentration donnée.

Il est donc possible de déterminer la concentration en mesurant l’absorbance !