Lors de la conduite d'une expérience scientifique, il est nécessaire de savoir que vous avez la bonne concentration des différents produits chimiques impliqués. Il est également important de pouvoir calculer la concentration afin de déterminer la quantité de réactif utilisée dans une réaction ou la quantité de produit fabriqué.
Pour cela, les scientifiques utilisent le Loi Bière-Lambert (qui peut aussi être appelée "Loi de Beer") afin de calculer la concentration à partir de l'absorbance. La section suivante définira quelques éléments clés pour une utilisation pratique de la loi de Beer.
Qu'est-ce que la loi Beer-Lambert ?
Cette loi relie l'atténuation de la lumière lorsqu'elle traverse un matériau aux propriétés physiques de ce matériau. L'une des utilisations les plus courantes de cette loi utilise la spectroscopie d'absorption UV-Vis.
Disons que vous faites briller de la lumière visible à travers un matériau. Une partie de cette lumière passera de l'autre côté du matériau, mais ce ne sera probablement pas toute la lumière qui a été initialement diffusée. Quelle que soit la lumière qui ne passe pas de l'autre côté, c'est
La quantité de lumière absorbée est proportionnelle à la longueur du trajet lumineux (l). Pratiquement, il s'agit du récipient, généralement une cuvette, dans lequel est contenu le matériau en question.
La relation entre l'absorbance et la concentration (c) est proportionnel. Habituellement, plus une substance est concentrée, plus la lumière sera absorbée. (Gardez cette quantité à l'esprit; pratiquement, c'est ce qui vous intéresse le plus !).
Ainsi l'absorbance (A) du matériau est liée à l'intensité initiale de la lumière, I0, et l'intensité transmise de la lumière (ce qui est passé à l'autre extrémité), I. Ces quantités peuvent être reliées par l'équation suivante.
Puisque vous savez que l'absorption est proportionnelle à la fois à la concentration (c) et à la longueur du trajet (l), vous pouvez la relier aux quantités de cette équation en tant que telles :
Dans cette équation, est le absorptivité molaire ou le coefficient d'extinction molaire. Cette valeur est un coefficient et est intrinsèque à l'absorption de la substance ou du matériau en question à une longueur d'onde particulière de la lumière.
Unités et loi de la bière
Comme il est toujours nécessaire pour l'application pratique des équations, vous devez connaître les unités de chaque composant impliqué.
La concentration (c) a une concentration de M ou moles par litre (mol L-1). Le trajet lumineux (l) est généralement indiqué en centimètres (cm). L'absorptivité molaire est généralement indiquée en litres par mole-centimètre (L mol-1 cm-1). En multipliant c, l et, toutes les unités s'annulent. En tant que tel, il s'ensuit que l'absorbance est sans unité.
Utiliser la loi de Beer pour calculer la concentration
Disons que vous avez un colorant rouge dans une solution. Comment calculeriez-vous la concentration de colorant dans la solution?
Le colorant alimentaire Red #40 a une absorptivité molaire de 25 900 L mol-1cm-1 à une longueur d'onde de 501 nm. Vous placez 1 mL de la solution dans une cuvette d'une largeur de 1 cm. L'absorbance mesurée est de 0,17. Quelle est la concentration ?
Branchez les valeurs connues (A, et l) dans la loi de Beer, puis résolvez la concentration :
Donc:
Résoudre la concentration :
Parler d'une si petite molarité est un peu fastidieux. Les scientifiques convertiront souvent cela en micromolaire afin qu'il soit plus facile d'en parler. Pour ce faire, multipliez le nombre par 106. Ainsi, la concentration de Red #40 dans cette solution est de 6,56 µM.