La Spectrophotometrie UV-visible

La Spectrophotometrie UV-visible

Table des matières

Introduction 3

I. La lumière et l'évolution des conceptions 3

1.Histoire de la lumière 3

2.Domaine d'étude de la spectrométrie UV visible 5

II. Principes de la spectrophotométrie 7

1.Principe physique : 7

a)La source lumineuse : 8

a) Le monochromateur : 9

b)La cuve : 10

c)Le détecteur : 10

1. Principe chimique : 13

a)La transmittance : 13

b)La loi de Beer Lambert : 13

3. Démonstration de la loi de Beer-lambert : 15

III. Utilisation du spectrophotomètre UV-visible : 16

1.Analyse quantitative/qualitative : 16

a)Analyse quantitative : 16

b)Analyse qualitative : 16

2.Qualité du spectrophotomètre UV-visible : 17

3.Applications usuelles : 17

4.Domaines d'usage du spectrophotomètre UV-visible : 18

5.Limites de l'utilisation du spectrophotomètre UV-visible : 18

IV. Application : 19

1.Réalisation de la gamme étalon: 19

a)Solution mère : 21

b)Solution fille : 22

2. Construction de la courbe d'étalonnage: 24

Conclusion 27

Lexique : 28

Bibliographie 31

Introduction

L'étude des spectres remonte à plus de quatre cents ans et le premier spectromphotomètre UV-visible a été mis au point au XXème siècle. Cette technique qui permet aujourd'hui la quantification de la matière en solution s'est imposée dans de nombreux domaines (comme par exemple les analyses de sang, le dosage du taux de chlore dans les eaux de piscines). Ainsi le présent travail consiste à décrire l'étude des spectres à travers l'histoire, les principes et l'utilisation de la spectrophotometrie UV-visible aujourd'hui et les diffèrents domaines d'application. Nous présenterons également l'étude du dosage du fer dans une solution.

I. La lumière et l'évolution des conceptions

1.Histoire de la lumière

D'un point de vue générale la spectroscopie permet de connaître en détail la composition chimique d'une matière c'est à dire que c'est une technique d'analyse d'identification.

On comprend donc qu'il s'agit d'une science incontournable pour les astronomes : elle informe ces derniers de la composition chimique des rayonnement lumineux visibles depuis la terre et ceci qu'elle que soit leur distance à notre planète.

Chaque objet étant observable soit à partir de la lumière qu'il réfléchit soit à partir de la lumière qu'il émet, il apparaît fondamental pour les scientifiques de savoir quelles lois physiques la réagissent.

Isaac NEWTON

-1642,woolsthorpe (Lincolnshire)

-1727,Londres

Ce fut Newton qui le premier entreprit d'étudier les propriétés des prismes et mit en évidence l'idée étrange que la lumière blanche était constitué de l'ensemble des couleurs de l'arc-en-ciel. Il a réussit à démontrer ce fait grâce à son expérience réaliser dans sa chambre.

Newton fait passer

à travers un prisme de verre une quantité suffisante de lumière solaire issue d'un petit trou pratiqué dans un volet de sa chambre. Les rayons étaient ainsi réfractés sur un écran

La projection de cette lumière sur le mur donna un éventail de couleurs qui se chevauchaient, allant du rouge au violet en passant par l’orangé, le jaune, le vert, le bleu et l’indigo.

Il faut attendre le XIX ème siècle pour que l'anglais Thomas YOUNG apporte des éléments nouveaux en étudiant le phénomène d'interférence. L'obtention de franges lumineuses d'interférence permet au physicien d'affirmer que la lumière est une onde. Il est donc a l'origine de la découverte de la longueur d'onde. Chaque rayon lumineux est donc caractérisé par une longueur d'onde appelé lambda (noté λ)qui représente la périodicité spatiale des oscillations. Ainsi, plus la longueur d'onde est courte plus l'intensité est importante. YOUNG a donc calculé facilement les longueurs d'onde des vibrations lumineuses : 0,8 micromètre pour le rouge et 0,4 micromètre pour le violet.

En 1814,l'opticien Von FRAUNHOFER avec une lunette de sa fabrication, il étudia un rayonnement de lumière solaire qui pénétrait dans son laboratoire par une fente étroite pratiquée dans un de ses volets. A travers l’oculaire, il observa le spectre formé par le prisme qu’il avait monté sur sa lunette.

Il annonça plus tard que les couleurs de l'arc-en-ciel apparurent comme prévu mais qu'il vit aussi « Une multitude de lignes lumineuses, tantôt intenses, tantôt faibles. Ces dernières apparaissant plus sombre que le reste de l'image colorée et certaines étaient carrément noires ».

Ces raies sombres furent appelées « raies d'absorption de FRAUNHOFER ».

Il décida de les étudier minutieusement et en dénombra 600 dans le spectre solaire.

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