Généralités sur les analyses spectrophotométriques

La spectrophotométrie est l’étude des interactions entre le rayonnement et la matière [9]. Ces interactions se font par échange d’énergie à l’intermédiaire de photons. La plus simple de ces interactions est l’émission de la lumière par un corps chauffé ou par décharge électrique. Une autre interaction importante est l’absorption des radiations électromagnétiques par certaines substances [10]. Cette dernière interaction constitue la base fondamentale de la SAM qui est une technique qui permet de déterminer la concentration d’une substance dans une solution traversée par une radiation de longueur d’onde connue. Selon la nature des espèces à doser et selon la précision et l’exactitude que l’on cherche à atteindre, différentes méthodes sont mises en œuvre. Dans ce chapitre nous nous évertuerons à présenter une étude bibliographique succincte sur l’absorption de rayonnement dans les domaines de l’UV/Visible et de l’Infrarouge (IR) avant de passer en revue ses applications aux analyses spectrophotométriques.

Absorption de rayonnement

– l’intensité transmise I est non nulle mais inférieure à l’intensité incidente Io ; il y a absorption partielle : on dit que le milieu est partiellement absorbant ou semi- transparent. Il y a donc absorption d’un faisceau quand ce dernier disparaît totalement ou est atténué au contact d’un milieu homogène. En langage spectrophotométrique, l’absorption est la transition d’un électron d’une orbitale à une autre plus énergétique. L’analyse des radiations transmises a permis de déterminer le spectre d’absorption de la substance qui n’est rien d’autre que la représentation graphique traduisant la quantité de lumière absorbée en fonction de la longueur d’onde .

Le domaine de l’UV/Visible comprend : UV (185-400 nanomètres) et le visible (400-800 nanomètres). L’absorption lumineuse dans ce domaine résulte de l’interaction entre les photons incidents de la radiation et les espèces de l’échantillon [27]. En fait, l’interaction entre ces particules va impliquer des transitions électroniques au sein des molécules de l’échantillon conduisant à un changement des états électroniques, vibrationnels et rotationnels entraînant ainsi une absorption.

chimiques de l’échantillon [27]. Bien que le rayonnement IR ne soit généralement pas assez énergétique pour provoquer des transitions électroniques, il peut induire des transitions entre les états vibrationnels et rotationnels associés à l’état électronique fondamental de la molécule.

Loi de Beer-Lambert : additivité et conditions de validité

Cette loi est énoncée comme suit : si un faisceau monochromatique de photons d’intensité initiale Io traverse une cuve de longueur l (généralement 1cm) contenant une solution de concentration c (mol/l), dont le coefficient d’absorption molaire est ε, l’intensité I une fois la cuve traversée aura comme valeur : I = Ioe-εlc [37, 38]. L’intensité lumineuse n’est pas toujours l’information la plus intéressante à traiter, c’est pourquoi on définit la transmission T, telle que, souvent exprimée en pourcentage. La représentation graphique de T= f(c) est une courbe complexe dont le tracé demande un grand nombre de points. L’utilisation de la fonction logarithmique permet de transformer ces courbes complexes en droites croissantes. Ainsi, définit la densité optique (DO) ou absorbance (A) dont l’utilisation pratique est possible grâce au caractère linéaire de sa représentation graphique. La loi de Beer-Lambert s’écrit donc par SAM à l’aide d’un spectrophotomètre et qui est proportionnelle à la concentration que l’on veut déterminer.

C’est dans le domaine UV/Visible que la loi de Beer-Lambert est plus utilisée. Les bandes d’absorption étant relativement larges, il est aisé de se placer à une longueur d’onde correspondant à une grande absorption et de mesurer la DO. Selon le paramètre mesuré, on distingue différentes méthodes [20]. Cependant quelle que soit la méthode utilisée, la coloration peut être évaluée de deux manières : – soit en fin de réaction, ou, après un temps de réaction donnée, suffisamment long pour que la réaction soit pratiquement terminée : on parle alors de mesure en point final ; – soit au cours du développement de la réaction : on mesure l’évolution de la coloration en fonction du temps et l’on parle de mesure cinétique.