L’essentiel
L’absorbance A mesure la capacité d’une solution à absorber une lumière de longueur d’onde donnée. Elle n’a pas d’unité. D’après la loi de Beer-Lambert, elle est proportionnelle à la concentration : A = ε × ℓ × C, ce qui s’écrit aussi A = k × C. Elle se mesure avec un spectrophotomètre.
La formule de l’absorbance
L’absorbance dépend de trois facteurs. Pour une espèce donnée, ε varie avec la longueur d’onde et le solvant. Dans une même cuve, ε et ℓ ne changent pas : on les regroupe dans une constante k, et la loi devient A = k × C.
L’absorbance est reliée aux intensités lumineuses : A = log(I₀ / I), où I₀ est l’intensité reçue par la solution et I celle qui en ressort. Une absorbance de 1 signifie que seulement 10 % de la lumière traverse la solution.
Loi de Beer-Lambert : A = ε × ℓ × C.
| Symbole | Grandeur | Unité courante |
|---|---|---|
| A | Absorbance | Sans unité |
| ε | Coefficient d’absorption molaire | L·mol⁻¹·cm⁻¹ |
| ℓ | Épaisseur de solution traversée | cm |
| C | Concentration | mol/L |
Calculer une absorbance
- Avec ε = 1 200 L·mol⁻¹·cm⁻¹, ℓ = 1,0 cm et C = 5,0 × 10⁻⁴ mol/L : A = 1 200 × 1,0 × 5,0 × 10⁻⁴ = 0,60.
- Si la concentration double, l’absorbance double : A = 1,2.
Le coefficient d’extinction molaire
Le coefficient d’absorption molaire ε s’appelle aussi coefficient d’extinction molaire ou absorptivité molaire. Il indique à quel point une espèce absorbe à une longueur d’onde donnée. Il se déduit de la formule.
ε = A / (ℓ × C).
- A = 0,75, ℓ = 1,0 cm et C = 2,5 × 10⁻⁴ mol/L : ε = 0,75 ÷ (1,0 × 2,5 × 10⁻⁴) = 3,0 × 10³ L·mol⁻¹·cm⁻¹.
Doser une solution avec une droite d’étalonnage
- Trace le spectre d’absorption de l’espèce et choisis la longueur d’onde où A est maximale.
- Prépare une gamme de solutions de concentrations connues.
- Fais le « blanc » du spectrophotomètre avec le solvant seul.
- Mesure A pour chaque solution et trace A en fonction de C : tu obtiens une droite passant par l’origine.
- Mesure l’absorbance de la solution inconnue et lis sa concentration sur la droite, ou calcule C = A / k.
- La droite a pour coefficient directeur k = 120 L/mol. Une solution a une absorbance de 0,54. C = 0,54 ÷ 120 = 4,5 × 10⁻³ mol/L.
Astuce : La loi n’est valable que pour des solutions assez diluées. Si les points s’écartent de la droite à forte concentration, dilue la solution.
Couleur d’une solution et absorbance
Une solution colorée absorbe une partie du spectre visible. Sa couleur perçue est la couleur complémentaire de celle qu’elle absorbe le plus. Une solution bleue de sulfate de cuivre absorbe surtout le rouge et l’orangé.
Sur le cercle chromatique, deux couleurs complémentaires sont diamétralement opposées. Une solution jaune absorbe ainsi surtout le bleu et le violet. Une solution incolore n’absorbe pas dans le visible.
Les erreurs à éviter
A = 0,60 mol/L A = 0,60
L’absorbance est sans unité.
Choisir n’importe quelle longueur d’onde Choisir la longueur d’onde du maximum d’absorption
La mesure y est plus sensible et plus précise.
Une solution bleue absorbe le bleu Une solution bleue laisse passer le bleu et absorbe sa complémentaire
Tu perçois la lumière qui n’est pas absorbée.
Exercices corrigés
1. Quelle est l’unité de l’absorbance ?
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Elle n’a pas d’unité. A est le logarithme d’un rapport d’intensités : elle est sans unité.
2. Selon la loi de Beer-Lambert, A est…
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proportionnelle à C. A = k × C : c’est une relation de proportionnalité.
3. Une solution a une absorbance de 0,30. On double sa concentration. Que vaut A ?
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0,60. A est proportionnelle à C : 2 × 0,30 = 0,60.
4. ε = 2,0 × 10³ L·mol⁻¹·cm⁻¹, ℓ = 1,0 cm et C = 1,5 × 10⁻⁴ mol/L. Que vaut A ?
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0,30. A = 2,0 × 10³ × 1,0 × 1,5 × 10⁻⁴ = 0,30.
5. A = k × C avec k = 250 L/mol. Pour A = 0,50, que vaut C ?
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2,0 × 10⁻³ mol/L. C = A / k = 0,50 ÷ 250 = 2,0 × 10⁻³ mol/L.
6. Une solution paraît bleue. Dans quel domaine absorbe-t-elle surtout ?
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Le rouge et l’orangé. Elle absorbe la couleur complémentaire du bleu, située dans l’orangé et le rouge.
Questions fréquentes
Comment calculer l’absorbance ?
Utilise A = ε × ℓ × C si tu connais ces grandeurs. Si tu disposes d’une droite d’étalonnage, utilise A = k × C.
Que représente le k de la loi de Beer-Lambert ?
C’est le coefficient directeur de la droite A = f(C). Il vaut ε × ℓ et s’exprime en L/mol.
L’absorbance peut-elle dépasser 1 ?
Oui. Une absorbance de 2 signifie que seulement 1 % de la lumière traverse la solution. La mesure devient alors moins fiable.