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Introduction à la spectrophotométrie

Transcription de la vidéo

alors dans cette vidéo on va parler de spectrophotométrie spectrophotométrie donc ça peut paraître un peu barbare un peu compliqué comme non on va voir que c'est en fait basé sur des principes physiques relativement simple donc c'est ce qu'on va détailler ici alors on va prendre comme exemple deux récipients identique en voici un premier et voici le second ces deux récipients ont les mêmes la même géométrie on a un soluté dissous dans les deux récipients et donc dans le premier récipiendaire une concentration plus faible dans le second que dans le second donc je vais représenter ici avec des traits de couleurs en imaginant que la solution soit coloré dans le second on a une concentration plus élevée donc que je représente ici avec des traits plus rapprochés ce qui veut dire que la solution à une couleur plus prononcée du à cette concentration plus importante donc je vais le préciser pour que ce soit plus clair ici on a une concentration en espèces un soluté élevé est ici dans le premier cas on a une concentration de la même espèce qui est faible il va s'intéresser maintenant à au phénomène qui se passe lorsque on va éclairer chacun de ces chacune de ces solutions par une lumière incidente avec une longueur d'onde choisit donc je vais représenter le faisceau lumineux ici voilà le faisceau lumineux incident il arrive avec une certaine intensité i0 et il correspond à une longueur d'onde qui interagit particulièrement avec l'espèce diluée en solutions ici nous ce qui va se passer lorsque ce faisceau lumineux va traverser cette solution est vexé et bien une partie du faisceau lumineux va être absorbé par notre espèce en solution est donc la lumière transmise la lumière qui sort de l'autre côté de notre échantillon est bien va avoir une intensité que je vais noter ici un une intensité qui est plus faible que zéro puisque une partie a été absorbée par les molécules de notre espèce qui sont dans la solution alors qu'est ce qui se passe si on éclaire avec le même fait sur la même intensité notre deuxième échantillon ici donc à une concentration plus élevée donc on remet à zéro en entrée et bien qu'est ce qu'on va avoir en sortie en sortie on va avoir une intensité encore plus faible que je vais noté hideux ici donc il de l'intensité transmise dans le cas d'ubs et cher avec une concentration plus importante et bien il de est plus faible que à 1 puisque dans le premier cas on avait une concentration plus faibles donc une probabilité d'interaction entre les molécules de l'espèce et les photons qui est plus faible donc lumière transmise plus grande donc l'intensité transmise dans le premier cas est plus grande dans le deuxième cas elle est plus faible et donc les deux sont inférieures à zéro puisqu'il ya eu absorption à la longueur d'onde pour laquelle d'autres molécules en solution est sensible et on comprend bien que dans cette deuxième solution puisqu'il y a plus de quantité de matière par unité de volume la concentration est plus élevé et bien la probabilité qu'un photon soit absorbé par cette espèce en solutions et plus grande donc l'intensité lumineuse transmise est plus faible dans le cas de la concentration plus élevée alors maintenant on peut se demander qu'est ce qui se passe si je prends par exemple un autre béchère l'appeler numéro 3 donc cette fois les dimensions sont plus grande la largeur est plus grande mais je vais garder par exemple la même concentration que dans le deuxième cas ici donc je vais représenter à peu près la même d'inciter de trait jaune ce que j'avais pris comme code couleur pour représenter la concentration donc dans ce troisième cas que j'ai dessiné ici on a la même concentration que dans le deuxième cape mais la largeur du récipient est plus grande donc la question bien sûr c'est qu'est ce qui se passe si j'ai clair cet échantillon cette solution avec zéro donc la même intensité que dans les deux autres cas précédemment avec la même longueur d'onde pour laquelle la molécule en solution est sensible et bien qu'est-ce que je vais obtenir comme faisceau transmis faisceau transmis que j'appelle ici i 3 donc encore une fois on a une concentration identique dans le k3 que dans le k2 mais la lumière va devoir ici voyager sur une distance plus grande en rencontrant la même concentration donc la probabilité d'absorption des photos incident va être plus grande puisque sur une distance plus grande et bien on va rencontrer plus d'espèces qui peuvent absorber à sept longueurs d'onde donc la conclusion elle est très simple c'est que cette intensité i 3 eh bien elle est encore plus faible que hideuse puisqu'on a la même concentration mais la lumière traverse une distance plus grande dans la solution donc il va y avoir plus d'absorption et donc si on imagine qu'on va placer un observateur qui regardent la lumière transmises donc dessine ici un oeil et bien cet observateur verra que la lumière est plus intense la lumière transmise est plus intense dans le premier cas un peu moins intense dans le deuxième cas et encore moins intense dans le troisième cas donc c'est vraiment quelque chose d'assez facile à comprendre de manière intuitive par exemple si tu imagines un verre d'eau dans lequel tu mets un tout petit peu de sirop et bien ça va colorer légèrement donc donc la solution sera un peu moins transparente à la lumière si tu mets plus de sirop bien fait encore plus colorée donc a encore moins transparents la lumière et donc si tu prends un verre plus large avec cette concentration en sirop élevé et bien il y aura encore moins de lumière transmises donc avec ces quelques exemples on a bien l'intention de ceux qui est là spectrophotométrie spectrophotométrie je le rappelle alors maintenant on va voir un peu plus plus précisément et bien qu'est ce qu'on peut en faire à quoi ça peut nous servir et bien donc ce qu'on va voir ici ce que je vais te montrer c'est que on peut se servir de cette intensité transmises banques pour évaluer la concentration d'une solution donc c'est tout à fait utile en chimie alors pour quantifier un peu tout ça on va utiliser quelques définitions en particulier ce qu'on appelle la transe mi temps ce là transmittance c'est un nom qui peut paraître un peu bizarre mais sa définition est assez simple par exemple dans le premier cas ici là le premier cas de figure que j'ai dessiné vient là transmittance que je note c'est un 10 1 c'est tout simplement le flux lumineux transmis donc à 1 / le flux lumineux incident is héros dans notre deuxième cas de figure ici là où on a notre ans huit ans t2 qui est donc égale très simplement aux rapports hideuse donc intensité transmis sur l'intensité incidente et dans le troisième cas de figure t3 qui est égale à 6,3 sur i 0 donc comme on l'avait vu en haut up on avait mis trois plus petits qu'eux y deux plus petits qu'eux y un est donc bien sûr on a la même relation ici puisque ça revient tout / 0 c'est à dire tu es un qui est plus grand que t2 qui est plus grand que t3 alors utiliser une deuxième notion c'est ce qu'on appelle l'absorbant ce l'absorbant ce donc on a vu l'a transmis tance l'a transmis tance la transmettant ce caractérise le faisceau transmis donc plus tu es est grand plus la solution et transparente et l'absorbant celle inverse elle va quantifier l'absorption et donc l'absorbant ce qu on note souvent grand a et bien se définit comme - donc l'opposé du logarithme en base 10 de la transe mi-temps ce donc si je prends cet exemple de terrain qui est égal et un sur i 0 eh bien ça nous donne - log de y un sur 10 0 c'est à dire log de jeu faire entrer le moins dans le log in 0 sur 6 1 donc on voit que s'il a transmis tence et faible à ce moment-là l'absorbant va être grande et inversement s'il a transmis tance est grande alors l'absorbant ans va être faible donc on peut noter d'ailleurs que transmittance et absorbants ce sont de grandes heures sans unité l'a transmis tance varie entre 0 et 1 et l'absorbant ce grâce au moins un look de thé et bien c'est une grandeur positive et je vais dit déjà 100 unités à partir de cette absorbant on peut utiliser et définir ce qu'on appelle la relation la relation de berre lambert relations bert lambert c'est une relation assez importante qui nous dit que l'absorbant ans à une longueur d'onde donnait donc je mets indices lambda et bien les proportionnelle c'est le symbole proportionnelle ici à la longueur du trajet optique elle donc c'était la largeur ici dans notre dessein fois la concentration et donc ce coefficient de proportionnalité c'est ce qu'on appelle le coefficient d'extinction molères donc je peut réécrire cette loi avec ce coefficient l'absorbant ans à la longueur d'onde lambda et bien c'est égal à ce fameux coefficient de proportionnalité epsilon indices lambda fois la longueur du trajet optique et fois petit c'est la concentration donc ça c'est la loi de berre lambert attention je précise bien petit c'est cette une concentration c'est pas la vitesse de la lumière bien sûr concentration alors pourquoi cette loi de berre lambert c'est quelque chose de très utile et bien tu l'aura deviné parce qu'à partir de l'absorbant sont peu retrouvée les concentrations donc si je refais un petit schéma pour expliquer ici donc avec sur l'axé des x la concentration en centration 0 par exemple 0,1 0,2 et 0,3 pour les graduations donc concentration ici on va se mettre par exemple en vol par litre et donc sur l'accès y est bien c'est l'absorbant ans donc absent unité alors on va imaginer qu'on a une solution donc connu à 0,1 une molle par litre et qu'on peut mesurer on va mesurer son absorbant ce on trouve son absorbant ce qui est égale par exemple ici à mettons 0,25 donc ce premier point la mesure est expérimentalement on connaît la solution est là zéro une molle par litre mais tant qu on mesure maintenant une deuxième solution dans un béchir qui a les mêmes dimensions et que cette deuxième solution est à 0,2 molle par litre on la connaît et bien son absorbant ce mesurer va être tout simplement 0.5 et bien tout simplement parce que avec cette relation cette loi de berlin baer on sait qu'il ya proportionnalité entre eux l'absorbant ce et la concentration et le coefficient de proportionnalité la pente de cette droite ici je dessine la droite qui nous relient qui passe par les deux points et l'origine eh bien c'est ce coefficient proportionnalité epsilon fois la longueur du trajet optique donc ce qu'on a fait ici c'est prendre deux solutions avec des concentrations connu 0,1 et 0,2 par exemple ici molle par litre et on a mesuré l'absorbant ans on peut donc tracé cette droite ici puisqu'on sait qu'il ya proportionnalité grâce à la relation de père lambert et donc pour cette espèce si je prends la même espèce et la même géométrie donc le même trajet aux petits si je mesure l'absorbant sur un même trajet optique pour cette espèce pour en déduire la concentration et bien je sais que je peux me servir de cette droite ici c'est à dire que quel que soit l'absorbant ce que je mesure je peux lire graphiquement à quelle concentration elle correspond si pour cette espèce je mesure une absorbante mettons de 0.4 mais je ne connais pas la concentration de la solution cependant je les mesurer dans un bain cher pour lequel le trajet optique est identique aux deux autres points de calibration et bien je peux trouver la concentration en vol par litre de cette solution grâce à l'absorber ans et grâce à cette proportionnalité grâce à la loi de berre lambert donc on s'arrête là pour cette vidéo est dans la vidéo suivante quand on va faire un exemple d'application sur cette notion de spectrophotomètre