Analyse colorimétrique
(loi de Beer ou analyse spectrophotométrique)
En plus du fonctionnement des instruments, la loi de Beer implique également des calculs pour connaître réellement la concentration d’une solution à partir des mesures d’absorbance effectuées à l’aide du colorimètre (ou du spectrophotomètre). Trois méthodes peuvent être utilisées en fonction des informations disponibles. Elles consistent à utiliser la proportionnalité, les graphiques et la loi de Beer.
Exemple de proportionnalité
L’approche de la proportionnalité pour ce type de problèmes se concentre sur l’idée que l’absorbance d’une solution est directement proportionnelle à sa concentration. Lorsque l’on utilise cette approche, il est nécessaire de s’assurer que les valeurs données correspondent à différentes concentrations du même produit chimique mesurées dans les MÊMES conditions (à la fois la longueur d’onde et la longueur du trajet).
Question : Une solution dont la concentration est de 0,14M est mesurée pour avoir une absorbance de 0,43. Une autre solution du même produit chimique est mesurée dans les mêmes conditions et présente une absorbance de 0,37. Quelle est sa concentration ?
La solution à ce problème peut être établie à l’aide de l’équation présentée ci-dessous, qui dit simplement que le rapport des concentrations est proportionnel au rapport des absorbances. Nous pouvons utiliser c1 pour représenter la concentration inconnue. Vous pouvez dériver cette équation de la loi de Beer (Absorbance = e L c)
C1 / C2 = A1 / A2
(SEULEMENT pour les absorbances qui sont mesurées/prévues à la MÊME longueur d’onde)
Donc,
C1 = (A1 / A2) * C2
Substituer toutes les valeurs comme suit :
A1 = 0.37 ; A2= 0,43 & C2=0,14M
Donc, C1 = 0,12M
Exemple de graphique
La méthode du graphique est sollicitée lorsque plusieurs ensembles de données impliquant des SOLUTIONS STANDARD sont disponibles pour la concentration et l’absorbance. C’est probablement la façon la plus courante d’analyser la loi de Beer à partir de données expérimentales recueillies en laboratoire.
La représentation graphique des données permet de vérifier l’hypothèse de la validité de la loi de Beer en recherchant une relation linéaire pour les données.
Question : Quelle est la concentration d’un échantillon de 1,00 cm (longueur du trajet) dont l’absorbance est de 0,60 ?
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Concentration (M)
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Absorbances
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0,20
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0,27
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0.30
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0,41
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0,40
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0,55
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0,50
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0.69
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La solution au problème ici est de représenter graphiquement les données et de tracer une ligne droite passant par les points. Si les points de données sont sur ou près de la ligne, cela confirmera que l’absorbance et la concentration sont proportionnelles et que la loi de Beer est valable pour cette situation.
Rappellez-vous que la loi de Beer s’exprime par Absorbance = e L c. Pour trouver la concentration d’une solution dont l’absorbance est de 0,60, vous devrez d’abord trouver la pente de la ligne du MEILLEUR AJUSTEMENT. À partir de la pente de la ligne de meilleur ajustement ainsi que de l’absorbance, vous pouvez maintenant calculer la concentration pour cette solution (c’est-à-dire Concentration = Absorbance / Pente)
Notez que la PENTE de la ligne de meilleur ajustement dans ce cas est en fait le PRODUIT de la constante d’absorptivité molaire et de la longueur du chemin (1.00cm).
Exemple de la loi de Beer
Voici un exemple d’utilisation directe de l’équation de la loi de Beer (Absorbance = e L c) lorsque vous avez reçu la constante d’absorptivité molaire (ou coefficient d’extinction molaire). Dans cette équation, e est le coefficient d’extinction molaire. L est la longueur du trajet du support de la cellule. c est la concentration de la solution.
Note : En réalité, la constante d’absorptivité molaire n’est normalement pas donnée. La méthode courante pour travailler avec la loi de Beer est en fait la méthode graphique (voir ci-dessus).
Question : La constante d’absorptivité molaire d’un produit chimique particulier est de 1,5/M-cm. Quelle est la concentration d’une solution faite à partir de ce produit chimique qui a une absorbance de 0,72 avec une longueur de chemin de cellule de 1,1 cm ?
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