Article 1789 et 1790 du code civil

CHAPITRE 6 : SPECTROSCOPIE U.V. – VISIBLE
Pierre-Andr´e LABOLLE
Lyc´
ee International des Pontonniers
Novembre 2014
Pierre-Andr´
e LABOLLE
TS3 - Enseignement sp´
ecifique
I. G´en´eralit´es
1. Spectre d’absorption
- Lorsqu’elle traverse une substance autre que l’air ou le vide, la lumi`
ere blanche est
modifi´
ee en termes de composition.
- En effet, une substance donn´
ee va absorber une partie de la lumi`
ere blanche,
c’est-`
a-dire dans un certain intervalle de longueur d’onde.
- Ainsi, toutes les radiations incidentes sur une substance color´
ee transparente (solution par exemple) ne ressortent pas de la substance.
- Exemple : montage permettant d’observer l’absorption de lumi`
ere par une solution
de permanganate de potassium.
R`
egles g´
en´
erales
– Une solution est color´
ee si elle absorbe une partie des radiations de la
lumi`
ere blanche.
– La couleur per¸cue est la couleur compl´
ementaire de la couleur absorb´
ee.
– Deux couleurs sont dites couleurs compl´
ementaires si leur superposition
donne du blanc par synth`
ese additive.
Pierre-Andr´
e LABOLLE
TS3 - Enseignement sp´
ecifique
I. G´en´eralit´es
2. Interaction entre le rayonnement ´
electromagn´
etique U.V.–Visible et une
mol´
ecule organique
- Les rayonnements ultra-violets ont des longueurs d’onde comprises entre 10 nm et
400 nm.
- Pour des raisons d’opacit´
e de l’air, la spectroscopie U.V.–Visible utilise des rayonnements de longueur d’onde sup´
erieure `
a 190 nm.
- L’absorption des rayonnements concern´
es se traduisent par des transitions ´
electroniques entre les orbitales mol´
eculaires (niveaux d’´
energie des mol´
ecules).
- Ces absorptions donnent lieu `
a des bandes assez larges dans les spectres.
D´
efinitions :
– Un groupement chromophore est un groupe d’atomes responsable d’une
absorption de rayonnement (liaisons conjugu´
ees la plupart du temps).
– Un groupement auxochrome est un substituant li´
e `
a un groupe chromophore et qui modifie la longueur d’onde du maximum d’absoprtion.
Pierre-Andr´
e LABOLLE
TS3 - Enseignement sp´
ecifique
II. Principe de fonctionnement d’un spectrophotom`etre
1. Constitution de l’appareil
- Un syst`
eme dispersif (prisme ou r´
eseau) permet de d´
ecomposer la lumi`
ere blanche
produite par une source.
- Un monochromateur permet de s´
electionner une longueur d’onde pr´
ecise `
a partir
de la lumi`
ere blanche produite par une source.
- Un capteur de lumi`
ere (barrette CCD) permet de mesurer l’intensit´
e lumineuse
correspondant `
a la longueur d’onde choisie par le monochromateur.
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e LABOLLE
TS3 - Enseignement sp´
ecifique
II. Principe de fonctionnement d’un spectrophotom`etre
` quoi sert le spectrophotom`
2. A
etre ?
- Il permet de d´
eterminer la nature des constituants d’une solution par analyse
spectrale.
- Pour une longueur d’onde fix´
ee, il permet de quantifier la quantit´
e de lumi`
ere que
laisse passer l’´
echantillon, ce qui donne acc`
es `
a la concentration de celui-ci.
ATTENTION
Les mesures effectu´
ees doivent tenir compte de la lumi`
ere ´
eventuellement
absorb´
ee par le solvant utilis´
e pour la solution. Les mesures se feront donc
toujours par rapport `
a une r´
ef´
erence (cuve de solvant pur). On dit qu’il
faut avant toute chose faire un blanc.
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e LABOLLE
TS3 - Enseignement sp´
ecifique
II. Principe de fonctionnement d’un spectrophotom`etre
3. Que mesure le spectrophotom`
etre ?
- Soient I l’intensit´
e lumineuse ayant travers´
e l’´
echantillon et I0 l’intensit´
e lumineuse ayant travers´
e la r´
ef´
erence.
- Pour une longueur d’onde donn´
ee, le spectrophotom`
etre donne la mesure d’une
grandeur appel´
ee ABSORBANCE, not´
ee A, sans unit´
e telle que :
D´
efinition de l’absorbance :
I0
A = log
I
- Remarque : si I diminue, l’absorbance A augmente : plus la solution absorbe la
lumi`
ere, plus l’absorbance est grande !
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e LABOLLE
TS3 - Enseignement sp´
ecifique
III. Loi de Beer-Lambert
1. Param`
etres dont d´
epend l’absorbance
- la longueur d’onde λ ;
- la longueur ` de solution travers´
ee par la lumi`
ere ;
- la concentration c de la solution ;
- La relation entre l’absorbance A et la concentration c en esp`
ece color´
ee est appel´
ee
Loi de Beer-Lambert.
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e LABOLLE
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ecifique
III. Loi de Beer-Lambert
2. Expression de la loi de Beer-Lambert
Loi de Beer-Lambert :
A = (λ) · ` · c
• A : absorbance de l’´
echantillon (sans unit´
e)
• `:´
epaisseur de solution travers´
ee (1 cm par convention)
• c : concentration de la solution en esp`
ece color´
ee (en mol · L−1 )
• : coefficient d’extinction molaire qui d´
epend, pour une esp`
ece color´
ee donn´
ee,
du solvant, de la temp´
erature et de la longueur d’onde (en L · mol−1 · cm−1 )
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TS3 - Enseignement sp´
ecifique
III. Loi de Beer-Lambert
3. Utilisation de la loi de Beer-Lambert
- Cette loi permet d’acc´
eder `
a la concentration d’une solution en esp`
ece color´
ee par
´
etalonnage.
- Si une r´
eaction chimique produit ou consomme une esp`
ece chimique color´
ee, il
est possible de suivre, au cours du temps, comment l’avancement de la r´
eaction
´
evolue.
- Si plusieurs esp`
eces color´
ees sont dissoutes dans la solution, l’absorbance de la
solution est la somme des absorbances dues `
a chaque esp`
ece color´
ee ; il y a donc
additivit´
e des absorbances :
(A = A1 + A2 + A3 + ... = 1 · ` · c1 + 2 · ` · c2 + 3 · ` · c3 + ...)
- Lors d’une ´
etude faisant appel `
a la spectrophotom´
etrie U.V.–Visible, on se placera
en g´
en´
eral `
a la longueur d’onde du maximum d’absorption de l’esp`
ece concern´
ee
(ou `
a son voisinage).
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e LABOLLE
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ecifique
EXERCICES POUR LE LUNDI 10/11/2014
EXERCICES PP122-129 n°7, 15, 26
Pierre-Andr´
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TS3 - Enseignement sp´
ecifique
CORRECTION DES EXERCICES
Exercice P63 n°13
a. L’onde r´
efl´
echie est ´
emise par la balle en mouvement dans le r´
ef´
erentiel d’´
etude.
Par cons´
equent, cette onde est sujette `
a l’effet Doppler et sa fr´
equence sera d´
ecal´
ee
par rapport `
a celle de l’onde incidente.
2v
· f , on a :
c
3, 00 · 108 × (−13, 0 · 103 )
c ∆f
=−
v=− ·
= 56,2 m · s−1 = 202 km · h−1 .
2 f
2 × 24, 7 · 109
b. D’apr`
es la relation ∆f = −
c. ∆f est n´
egatif car la fr´
equence per¸cue pour l’onde r´
efl´
echie est inf´
erieure `
a la
fr´
equence de l’onde incidente : en effet, la balle s’´
eloigne du r´
ecepteur dans ce cas.
Pierre-Andr´
e LABOLLE
TS3 - Enseignement sp´
ecifique
CORRECTION DES EXERCICES
Exercice P65 n°15
a. Relation entre la longueur d’onde, la c´
el´
erit´
e et la p´
eriode d’une onde : λ = c · T
b. Si la source s’´
eloigne dans la direction de vis´
ee `
a la vitesse v, la distance qu’elle
aura parcouru pendant la dur´
ee T sera : d = v · T .
Comme la source s’´
eloigne de l’observateur, la distance parcourue par l’onde en une
p´
eriode T pour l’observateur est la longueur d’onde λ0 per¸cue par l’observateur,
0
soit : λ = λ + d = c · T + v · T = (c + v) · T
Pierre-Andr´
e LABOLLE
TS3 - Enseignement sp´
ecifique
CORRECTION DES EXERCICES
Exercice P67 n°23
a. Dans ce cas, le r´
ecepteur est immobile dans le r´
ef´
erentiel 1 d’o`
u vR = 0 m · s−1 et
90
l’´
emetteur se d´
eplace dans le mˆ
eme sens que l’onde d’o`
u vE =
= 25 m · s−1
3, 6
v
340
et par suite : fR =
× 400 = 430 Hz
· fE =
v − vE
340 − 25
b. Dans ce nouveau cas, le r´
ecepteur est toujours immobile dans le r´
ef´
erentiel 1
d’o`
u vR = 0 m · s−1 et l’´
emetteur se d´
eplace dans le sens inverse du sens de
90
= -25 m · s−1 et par suite :
propagation de l’onde d’o`
u vE = −
3, 6
340
v
· fE =
fR =
× 400 = 370 Hz
v − vE
340 + 25
∆f
30
=
= 7, 5% ce qui est sup´
erieur
fE
400
`
a la variation relative de fr´
equence entre deux notes s´
epar´
ees d’un demi-ton. Cette
diff´
erence est donc bien perceptible.
c. La variation relative de fr´
equence est de
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