Application de la Loi de Beer-Lambert
Comprendre l’Application de la Loi de Beer-Lambert
Vous travaillez dans un laboratoire de recherche en chimie et vous êtes chargé d’identifier une molécule inconnue en utilisant la spectroscopie UV-Vis.
Une solution de la molécule inconnue a été préparée et vous devez déterminer la concentration de cette solution pour pouvoir continuer vos analyses.
Vous disposez pour cela des données d’absorbance obtenues lors de l’analyse spectrophotométrique de la solution.
Objectifs de l’exercice:
1. Utiliser la loi de Beer-Lambert pour calculer la concentration de la molécule dans la solution.
2. Discuter de l’effet de la longueur d’onde sur l’absorption.
Données fournies:
- Absorbance mesurée à 450 nm : \(A = 0.650\)
- Coefficient d’absorption molaire (\(\epsilon\)) à 450 nm : \(25,000 \, L \cdot mol^{-1} \cdot cm^{-1}\)
- Longueur du trajet optique de la cuvette (\(l\)) : \(1.00 \, cm\)
Questions:
1. Calcul de la concentration:
Calculez la concentration de la molécule inconnue dans la solution en utilisant la loi de Beer-Lambert.
2. Interprétation des résultats:
Supposez que vous disposez également de l’absorbance mesurée à une autre longueur d’onde (550 nm) où l’absorbance est de 0.300 avec un coefficient d’absorption molaire de \(10,000 \, L \cdot mol^{-1} \cdot cm^{-1}\). Comparez et discutez pourquoi l’absorbance est différente à ces deux longueurs d’onde.
Correction : Application de la Loi de Beer-Lambert
1. Calcul de la concentration de la molécule inconnue
La loi de Beer-Lambert établit une relation linéaire entre l’absorbance d’une solution et sa concentration. Cette loi est exprimée par la formule :
\[ A = \epsilon \cdot c \cdot l \]
où \(A\) est l’absorbance, \(\epsilon\) est le coefficient d’absorption molaire en \(L \cdot mol^{-1} \cdot cm^{-1}\), \(c\) est la concentration de la solution en \(mol/L\), et \(l\) est la longueur du trajet optique de la cuvette en cm.
Formule à utiliser :
\[ c = \frac{A}{\epsilon \cdot l} \]
Données fournies :
- Absorbance (\(A\)) = 0.650
- Coefficient d’absorption molaire (\(\epsilon\)) = 25,000 \(L \cdot mol^{-1} \cdot cm^{-1}\)
- Longueur du trajet optique (\(l\)) = 1.00 cm
Calcul :
\[ c = \frac{0.650}{25,000 \times 1.00} \] \[ c = 0.000026 \, mol/L \]
La concentration de la molécule inconnue est donc de 26 \(\mu M\) (micromoles par litre).
2. Interprétation des résultats à différentes longueurs d’onde
Les différences d’absorbance à différentes longueurs d’onde peuvent indiquer des variations dans les propriétés électroniques de la molécule, telles que les transitions électroniques qui dépendent de la structure moléculaire et des groupes fonctionnels présents.
Formule à utiliser pour 550 nm :
\[ c = \frac{A_{550}}{\epsilon_{550} \cdot l} \]
Données supplémentaires :
- Absorbance à 550 nm (\(A_{550}\)) = 0.300
- Coefficient d’absorption molaire à 550 nm (\(\epsilon_{550}\)) = 10,000 \(L \cdot mol^{-1} \cdot cm^{-1}\)
Calcul à 550 nm :
\[ c_{550} = \frac{0.300}{10,000 \times 1.00} \] \[ c_{550} = 0.000030 \, mol/L \]
La concentration calculée à 550 nm est de 30 \(\mu M\).
Discussion :
La concentration trouvée à 550 nm est légèrement différente de celle à 450 nm, ce qui peut être dû à une erreur expérimentale ou à une vraie différence dans les transitions électroniques responsives à ces longueurs d’onde.
Cette variation suggère que la molécule peut posséder des groupes fonctionnels ou des configurations qui absorbent plus fortement à une longueur d’onde qu’à une autre, influençant ainsi la réponse spectrale observée.
Conclusion :
Cet exercice montre comment la spectroscopie UV-Vis peut être utilisée efficacement pour estimer la concentration des solutions et étudier les propriétés optiques des molécules.
Les variations d’absorption à différentes longueurs d’onde offrent des indices sur la structure moléculaire et sont cruciales pour la caractérisation des composés chimiques.
Application de la Loi de Beer-Lambert
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