Comment utiliser la loi de Beer-Lambert ? Première Spécialité Physique Chimie Lycée

Summary

The video script discusses the concept of absorbance in solutions, explaining how it relates to the depth of light penetration in liquids like seawater. It defines absorbance as the ratio of incident to transmitted light, with a focus on how it increases with solution concentration and path length. The script explores the relationship between absorbance, solution color, and the colors absorbed or transmitted, emphasizing that the color of a solution is complementary to the most absorbed color. It introduces the use of a spectrophotometer to measure absorbance and explains the Beer-Lambert Law, which states absorbance is proportional to both solute concentration and path length. The script concludes with an exercise on determining the concentration of a red dye in grenadine syrup using a spectrophotometer, illustrating the practical application of these principles.

Takeaways

• 🌟 Absorbance is the capacity of a solution to absorb light that passes through it, which is crucial in understanding how light interacts with substances.
• 🌊 Light absorption increases with the depth of the sea due to water's absorption properties, leading to less light penetration.
• 🔍 The absorbance is calculated as the ratio of incident light to transmitted light, indicating the proportion of light absorbed by the solution.
• 🎨 The color of a solution is related to the light it absorbs and transmits, with colors being complementary on the color wheel.
• 🌈 Absorbance depends on the wavelength of light, with different colors (wavelengths) being absorbed to varying degrees by a solution.
• 📊 The color of a solution is the color that is most absorbed by it, which is opposite on the color wheel, known as the complementary color.
• 🔬 A spectrophotometer is used to study the content of a solution by analyzing the light absorbed, which is based on the Beer-Lambert Law.
• ⚖️ The Beer-Lambert Law states that absorbance is proportional to the concentration of the solution and the length of the light path (cuvette).
• 📉 A calibration curve can be created by plotting absorbance against concentration, which is linear for low concentrations but may deviate at higher concentrations.
• 🧪 Dilution of solutions may be necessary for accurate measurement, especially when the concentration is too high, to fit within the measurable range of the spectrophotometer.

Q & A

What is absorbance and how is it related to the color of a solution?

Absorbance is the capacity of a solution to absorb light that passes through it. It is calculated as the ratio of incident light to transmitted light. A higher absorbance indicates a darker solution because more light is being absorbed.

How does the depth in the ocean affect the amount of light that penetrates?

The deeper in the ocean, the less light penetrates because water absorbs sunlight, and as the thickness of the liquid increases, more light is absorbed, resulting in less light transmission.

What is the relationship between absorbance and the concentration of a solution?

According to the Lambert-Beer law, absorbance is directly proportional to the concentration of solutes in a solution and the length of the light path through the solution, given a fixed wavelength.

Why does the color of a solution affect its absorbance?

The color of a solution affects its absorbance because different colors correspond to different wavelengths of light, and each wavelength is absorbed to varying degrees by the solution.

What are complementary colors in relation to light absorption?

Complementary colors are those that are diametrically opposite each other on the color wheel. A solution's color is the least absorbed, and its complementary color is the most absorbed.

What is meant by 'lambda max' in spectrophotometry?

Lambda max refers to the wavelength at which a solution absorbs light most strongly. It is the maximum point of absorption and is used for precise measurements in spectrophotometry.

How does the length of the light path in a cuvette affect the absorbance measurement?

The absorbance is directly proportional to the length of the light path. If the path length is increased, the absorbance will also increase, assuming the concentration and wavelength are constant.

Why is it necessary to dilute some solutions before measuring their absorbance?

Some solutions need to be diluted before measuring their absorbance to ensure that the absorbance values fall within the linear range of the spectrophotometer, preventing the solution from being too concentrated and opaque.

What is the purpose of a spectrophotometer in chemical analysis?

A spectrophotometer is used to analyze the content of a solution by measuring the light absorbed by the solution, which can then be used to determine the concentration of solutes within the solution.

How can you determine the concentration of a solute in an unknown solution using a spectrophotometer?

By measuring the absorbance of the unknown solution at lambda max and comparing it to a calibration curve created from solutions of known concentration, one can determine the concentration of the solute in the unknown solution.

What is the significance of the linear relationship between absorbance and concentration in the context of the Lambert-Beer law?

The linear relationship between absorbance and concentration, as described by the Lambert-Beer law, allows for the creation of a calibration curve. This curve is used to determine the concentration of unknown solutions by measuring their absorbance.

Outlines

00:00

🌊 Understanding Light Absorption in Solutions

This paragraph discusses the concept of absorbance in solutions, which is the ability of a solution to absorb light passing through it. As light penetrates deeper into the sea, for instance, less light is available because water absorbs sunlight, and the greater the thickness of the liquid, the more light is absorbed, resulting in less light transmission. Absorbance is calculated as the ratio of incident light to transmitted light. The paragraph explains that a higher absorbance value correlates with a darker solution, indicating greater light absorption. It also introduces the relationship between absorbance, solution color, and the colors absorbed or transmitted. The dependence of absorbance on the wavelength of light is highlighted, with a brief review of the visible light spectrum and how different colors correspond to specific wavelengths. The concept of complementary colors is introduced, explaining how a solution's color is the least absorbed and most transmitted light, which is opposite to its complementary color on the color wheel. The paragraph concludes with an explanation of how a spectrophotometer is used to analyze the content of a solution by measuring the absorbed light and how the Beer-Lambert Law relates absorbance to the concentration of solutes and the length of the solution container.

05:00

🔍 Analyzing the Beer-Lambert Law and Spectrophotometry

The second paragraph delves into the Beer-Lambert Law, which states that absorbance is directly proportional to the concentration of solutes in a solution and the length of the container holding the solution. It provides an example where increasing the length of the container results in a proportional increase in absorbance. The paragraph also discusses how absorbance is affected by the concentration of the solution, explaining that a more concentrated solution will have a higher absorbance. It emphasizes the importance of using the same container length for consistency in experiments. The concept of plotting absorbance against concentration to create a calibration curve is introduced, which is used to determine the concentration of an unknown solution by comparing its absorbance to the calibration curve. The paragraph concludes with a practical exercise involving the preparation of a series of solutions with varying concentrations of a red dye, measuring their absorbance, and using the Beer-Lambert Law to calculate the concentration of the dye in the original solution.

10:01

🍇 Application of Spectrophotometry in Concentration Determination

The final paragraph presents a practical application of spectrophotometry in determining the concentration of a red dye in a diluted pomegranate syrup. It explains the need to dilute the syrup to ensure that its concentration falls within the measurable range of the spectrophotometer. The paragraph guides through the process of using the Beer-Lambert Law to calculate the concentration of the dye in the diluted solution and then extrapolates this to find the concentration in the undiluted syrup. It also discusses the importance of using the complementary color (cyan) when measuring the absorbance of a red solution to maximize the accuracy of the measurement. The paragraph concludes with a summary of the steps involved in the experiment, including the preparation of the solutions, the measurement of absorbance, and the calculation of concentrations, reinforcing the practical use of spectrophotometry in chemical analysis.

Keywords

💡Absorbance

Absorbance is a measure of how much light a solution absorbs as it passes through the solution. It is defined as the ratio of the incident light to the transmitted light. In the video, absorbance is used to explain how the color and depth of a solution can be determined by the amount of light it absorbs. For instance, a higher absorbance value indicates that the solution is darker and absorbs more light, as exemplified by the comparison between two solutions with absorbance values of 0.25 and 0.85.

💡Incident Light

Incident light refers to the light that strikes the surface of a solution. The video script mentions that to calculate absorbance, one must consider the incident light and the light that is transmitted through the solution. The incident light is the initial light that interacts with the solution, and its measurement is crucial for determining the absorbance.

💡Transmitted Light

Transmitted light is the light that passes through a solution after some of it has been absorbed. The video explains that the calculation of absorbance involves comparing the transmitted light to the incident light. A lower amount of transmitted light indicates a higher absorbance, suggesting that the solution is more effective at absorbing light.

💡Wavelength

Wavelength is the distance that light travels in a single cycle, measured in nanometers (nm). The script discusses how absorbance depends on the wavelength of the incident light, as different colors (wavelengths) are absorbed to varying degrees by a solution. The video uses the example of a solution that absorbs more violet light, which has a shorter wavelength, compared to yellow light, which has a longer wavelength.

💡Complementary Colors

Complementary colors are pairs of colors that are opposite each other on the color wheel. The video script explains that a solution's color is the complementary color of the light it absorbs the most. For example, a green solution would absorb the most red light, as red and green are complementary colors. This concept is used to predict the color of a solution based on its absorbance properties.

💡Spectrophotometer

A spectrophotometer is an instrument used to measure the absorbance of a solution at different wavelengths. The video describes how a spectrophotometer works by sending light through a cuvette containing the solution and measuring the light that is absorbed. It is used to analyze the content of a solution by determining the amount of light absorbed at various wavelengths.

💡Beer-Lambert Law

The Beer-Lambert Law states that the absorbance of a solution is directly proportional to the concentration of the solute and the path length of the light through the solution. The video uses this law to explain how the concentration of a solution can be determined by measuring its absorbance at a specific wavelength. The law is fundamental to the calibration and use of a spectrophotometer.

💡Lambda Max (λmax)

Lambda Max (λmax) refers to the wavelength at which a solution absorbs light most strongly. The video script mentions that for maximum precision in experiments, a spectrophotometer should be set to a wavelength near λmax. This is because at λmax, the relationship between absorbance and concentration is most linear, allowing for accurate measurements of solution concentration.

💡Dilution

Dilution is the process of making a solution more dilute by adding more solvent. In the context of the video, dilution is necessary when the initial solution is too concentrated and would result in absorbance readings that are too high for accurate measurement. The video gives an example of diluting a grenadine syrup to measure the absorbance of its red dye accurately.

💡Calibration Curve

A calibration curve is a graphical representation of the relationship between the concentration of a known set of standards and their corresponding absorbance values. The video script describes how to create a calibration curve by plotting absorbance against concentration for a series of standard solutions. This curve is then used to determine the concentration of an unknown solution by measuring its absorbance and finding the corresponding concentration on the curve.

Highlights

Absorbance is the ability of a solution to absorb light passing through it, affecting the light's intensity and color.

In the ocean, light penetration decreases with depth due to water's absorption of sunlight.

Absorbance is calculated as the ratio of incident light to transmitted light, indicating the proportion of light absorbed.

A higher absorbance value corresponds to a darker solution, indicating more light is being absorbed.

Absorbance depends on the wavelength of the incident light, with different colors having different absorbance levels.

The visible light spectrum ranges from 400 to 800 nanometers, with each color associated with a specific wavelength.

Colors that are close to each other on the color wheel, such as yellow and green, have similar absorbance properties.

Colors that are opposite each other on the color wheel, like violet and yellow, are complementary and have contrasting absorbance properties.

The color of a solution is the color that is least absorbed by it, which is complementary to the color absorbed the most.

A spectrophotometer is used to measure the absorbance of a solution at a specific wavelength, providing insights into its composition.

The Beer-Lambert Law states that absorbance is proportional to the concentration of the solution and the length of the light path.

For a fixed wavelength and cuvette length, absorbance is directly proportional to the concentration of the solution.

At high concentrations, absorbance may not increase linearly with concentration due to the solution becoming nearly opaque.

A calibration curve can be created by plotting absorbance against known concentrations, allowing for the determination of unknown concentrations.

Diluting a solution may be necessary to bring its concentration within the linear range of the calibration curve for accurate measurement.

The maximum absorbance, lambda max, corresponds to the wavelength where the solution absorbs the most light and is crucial for precise measurements.

The coefficient of proportionality between absorbance and concentration can be determined graphically or mathematically from a calibration curve.

The concentration of a colored substance in a solution can be determined by comparing its absorbance to a calibration curve.

Diluting a solution is often required in experiments to ensure accurate measurements within the linear range of the spectrophotometer.

Transcripts

[Musique]

alors l'absorbant c'est la capacité

d'une solution à absorber de la lumière

qui la traversent comme son nom

l'indiqué en fait vous avez peut-être

déjà remarqué ça mais par exemple à la

mer plus en âge profondément dans la mer

- il ya de lumière car l'eau de la mer

absorbe la lumière du soleil et plus

l'épaisseur de liquides est grande plus

la lumière est absorbée donc moins la

lumière traverse ok alors cette

absorbants sont peu la calculer en fait

c'est absolument si elle correspond à la

proportion de lumière incidente par

rapport à la lumière transmises alors je

vais définir ces différents termes la

lumière incidente c'est simplement la

lumière qui arrive au niveau de la

solution et la lumière transmise comme

son nom l'indiqué c'est la lumière qui

passe au travers et donc en faisant le

rapport donc la division entre la

lumière qui rentre et la lumière qui

passe à travers on va être capable de

calculer la proportion de lumière qui a

été absorbé plus l'absorbant est grande

plus la solution sera donc foncé là on a

deux solutions celle de gauche elle est

relativement claire sont absolument sets

à 0 25 à droite c'est plus foncez c'est

0,85 fois de plus la solution sera foncé

plus en absorbant ce sera grande plus

elle absorbera de la lumière

alors dans cette partie on va expliquer

le lien entre l'absorbant et les

couleurs les couleurs de la solution et

les couleurs absorber et ou transmises

d'accord art d'abord il faut préciser

que l'absorbant dépend de la longueur

d'onde donc de la couleur de la lumière

incidente petit rappel de seconde ici à

l'écran vous avez le spectre de la

lumière blanche la lumière blanche c'est

la lumière émise par le soleil et les

lampes à incandescence elle est composée

des sept couleurs de l'arc en ciel le

premier qui a décomposé la lumière

blanche c'est newton grâce à un prisme

on peut associer à chacune des couleurs

une longueur d'onde c'est à dire un

chiffre précis en nanomètres le spectre

de la lumière blanche est compris entre

400 et 800 nanomètres ambiant la

langueur nom rappelle c'est la distance

parcourue par la lumière entre deux

vibrations la lumière c'est une honte

c'est à dire une vibration qui se

déplace et donc entre deux vibrations et

parcourt une certaine distance cette

distance qu'on peut la mesure et on

l'appelle lambda c'est la longueur

d'onde si on prend le spectre de la

lumière blanche etc ont le tort on va

fabriquer un cercle qu'on appelle le

cercle chromatique ce cercle chromatique

va nous permettre de comprendre quelles

sont les lumières absorbé quels sont les

lumières transmises par telle ou telle

couleur on commence par une solution

ouverte et on lui envoie de la lumière

jaune on voit que l'absorbant c'est

faible 0,2 donc il ya beaucoup de

lumière qui passe à travers la solution

verse absorbent donc un peu nantes je ne

mets pas beaucoup alors ça c'est normal

car le jaune est proche du verre dans le

cercle chromatique les couleurs qui sont

proches d'une couleur dans le cercle

chromatique ne seront pas beaucoup

absorbée par une solution al'inverse si

on essaye de faire passer du violet le

violet on voit qu'ils passent pas

beaucoup il ya une grande absorbante 08

donc la solution est verte mais elles

absorbent beaucoup dans le violet ça on

justifie par le fait que le violet et le

vert sont très éloignés l'un de l'autre

dans le cercle chromatique tout

simplement la couleur de la solution est

la couleur la plus absorbés par la

solution sont diamétralement opposées

dans le cercle chromatique ça c'est un

truc qui est important de retenir ici

par exemple on avait une solution qui

était verte la couleur la plus absorbés

par la solution c'est le violet qui est

diamétralement opposée en face les

couleurs diamétralement opposées dans le

cercle chromatique on les appelle des

couleurs complémentaires d'accord donc

les couleurs complémentaires sur le bleu

et le jaune le violet et le vert le

rouge et l'océan si on prend un exemple

là on a une solution rouge et dans la

solution rouge on est sûr que elle

absorbe beaucoup dans le bleu ciel dans

le cyan mais pas beaucoup dans les

autres couleurs al'inverse dans un

exercice on peut vous dire par exemple

qu'une solution absorbe beaucoup dans le

jaune pas du coup vous êtes capable d'en

déduire que cette solution aller de

couleur bleue étant donné qu'elle

absorbe beaucoup dans le jeu la couleur

diamétralement opposés aux jaunes c'est

le bleu donc la solution et bleu donc la

couleur correspondant au maximum

d'absorption est appelée lambda max et

selon mme d'un maxi les importants

pourquoi pour un maximum de précision

lors des expériences en règle le

spectrophotomètre sur une longueur

d'onde proche de lambda max le

spectrophotomètre voilà quoi ça

ressemble et un endroit on va mettre une

petite cuve avec la solution à étudier

et un endroit on peut choisir la

longueur d'onde landes à dax et ensuite

on va envoyer de la lumière à travers la

cuve et on va analyser la différence

entre la lumière qu'on en voit la

lumière qu'on récupère le

spectrophotomètre permet d'étudier le

contenu d'une solution en analysant la

lumière absorbée par la solution

alors la loi de berre lambert nous dit

que pour une longueur d'onde données

l'absorbant c'est proportionnel à la

concentration solutés de la solution et

à la longueur de la cub qu'est ce que ça

veut dire prenons ici une solution la

solution en haut et en bas est la même

elles ont la même concentration 0.02

molle par litre la seule différence

c'est la longueur du récipient on a un

récipient qui fait 2 cm en haut et 3 cm

en bas comparant les absorbants sont

voit qu'en hausse est de 0,4 en basset

0,6 donc quand on a augmenté la longueur

l'absorbant ça augmentait d'accord et la

longueur elle a été multipliée par 1,5

on est passé de 2 à 3 x 5 l'absorbant

soit multiplié aussi par 1,5 on est

passé de 0,4 à 0,6 donc il ya bien

proportionnalité entre la longueur de la

cub et l'absorbant maintenant on a la

même longueur on est toujours sur 2 cm

mais par contre ce qui a changé c'est la

concentration d'une concentration ici

qui est de 0,2 0,2 molle par litre en

eau et le double en base 0,04 mal

paraître comparant les absorbants sont

pas séparés en eau en asie en 2004 et en

bas 0,8 c'est le doubs on l'a dit tout à

l'heure plus la solution est foncée plus

l'absorbant ces grandes maps lui la

solution est concentré plus elle sera

français et dont + l'absorbant ce sera

grande

la plupart du temps à prendre toujours

la même longueur de cuves pour

simplifier comme ça ça fait un paramètre

qui bouge pas et donc du coup on pourra

écrire que pour les longueurs d'onde

donner une longueur de cuves fixe et

bien à égale qu'à fois c'est ou à ce

sera l'absorbant ce carré coefficient

proportionnalité et c'est la

concentration donc à gals caf fois c'est

ça on peut l'écrire et donc si on trace

l'absorbant ça en fonction de la

concentration grâce à un

spectrophotomètre eh bien on obtiendra

une droite qui passe par zéro ça c'est

caractéristique de la proportionnalité

juste

pour les grandes concentrations par

contre ça ne marche pas donc là il faut

faire attention dès que l'absorbant ce

devient très grande même si on continue

d'augmenter la concentration l'absorbant

n'augmentera plus de manière linéaire en

ligne droite parce que quand on

s'approche des concentrations très très

grand de la solution devient presque

opaque si on rajoute un petit peu de

solutés c'est pas ça qui va faire une

grande différence donc pour les faibles

concentrations ça marche on peut tracer

une droite d'étalonnage en mesure en

l'absorbant de solutions dont on connaît

la concentration en thrace une droite et

après on peut trouver la concentration

d'une solution inconnu en mesure en

l'absorbant au spectrophotomètre par

exemple n'a trouvé à égal à zéro virgule

2 on se place sur l'axé vertical au

niveau de la valeur de à 0,2 après on se

déplace horizontalement jusqu'à la

droite d'étalonnage puis on descend

verticalement jusqu'à l' axe horizontal

et on trouve la valeur de ces ici 0

jalloul 3 vols par litre

on va finir par un petit exercice très

classique vous allez voir que les

exercices sur la loi de berlin baer se

ressemblent beaucoup

alors voilà un exemple on vous parle

d'un sirop de grenadine qui contient un

colorant rouge on fabrique une gamme de

solutions contenance colorants on

prépare une solution diluée dix fois

qu'ils s'appellent sd est en mesure

d'absorber ans de cette solution on

trouve à égale 0,35 vous pourrez faire

pause au fur et à mesure moi je vais

corriger les questions une par une alors

la première question c'est tout

simplement la grenadine contient un

colorant rouge à quelle longueur d'onde

doit-on régler le colorimètre c'est la

même chose qu un spectrophotomètre et

pourquoi

on utilise la couleur complémentaire du

rouge le cyan vous a dit que la solution

était rouge donc en rien sur le cercle

chromatique on voit que la couleur

complémentaire du rouge diamétralement

opposées celle ci ont donc on regarde

ensuite dans le tableau on voit que le

cyan et les verts 5 105 110 nano mais

dont conrad le colorimètre à sept

longueurs d'onde

alors maintenant toute une série de

questions tracé la courbe de l'absorbant

en fonction de la concentration la loi

de berlin baer est l vérifier ici

déterminer le coefficient directeur de

la droite tracée donner l'expression lit

en l'absorbant c'est la concentration

pourquoi at il fallu diluer le cirdi

fois déterminer la concentration cd en

collant dans le sirop dilué et enfin en

déduire la concentration c'est du

colorant dans le sillon je vais donc

corriger les questions une part elle

donc vous pouvez faire pause entre

chaque question ça c'est une question

pour laquelle vous bloquez ben vous

pourrez essayer de faire la suivante

quand même ces partis ont

tracé la cour on utilise les valeurs qui

sont dans le tableau tout en haut et

voilà ce que ça donne donc ce sont les

points en bleu on vous demande ensuite

si la loi de berlin berre est vérifiée

oui car la courbe c'est une droite qui

passe par zéro alors c'est quasiment une

droite il ya un point qui n'est pas sur

la courbe mais c'est une droite

expérimental on peut faire des erreurs

quand on fait des expériences donc du

coup c'est pas grave si tous les points

sont pas sur la courbe après c'est sûr

que si ils sont complètement éloigné de

la courbe là ça va pas de là il sera

assez proche donc pas de problème

déterminer le coefficient directeur de

la droite tracée alors déterminé à coire

efficient directeur c'est assez

technique mais c'est pas très compliqué

il faut faire toujours la même chose on

commence par choisir deux points sur la

droite donc là je vois que le point

rouge et point aux bleus ils sont bien

sûr la droite je vais choisir ces points

là je le regarde ensuite leurs

coordonnées donc pour le point à en

rouge c'est zéro 88 et si c'est pour

l'autre c'est 0,15 et 1 qu'est ce qu'il

faut faire pour avoir le coefficient

directeur il suffit de soustraire 0 88

et 0 15 les valeurs en eau et d / la

soustraction des valeurs en bas 6 et 1

donc ça fait du coup 0,88 -0 15 / 6 -

les valeurs en hausse on les soustrait

et on divise par les valeurs en bas que

l'on soustrait aussi tout simplement et

ça nous donne 0 140 6 litres par mg ça

c'est le coefficient directeur à partir

de là on peut donner l'expression liés

en l'absorbant c'est la concentration

car c'est zéro 146 on sait que à égal

caf aussi m on l'a vu dans le court en

place qu'à part sa valeur et sa fait à

égal zéro 146 x cm pourquoi at il fallu

diluer le sirop dix fois ben en fait

qu'on a été obligés de le diluer parce

que sinon la solution on a été trop

concentrés et et or étaient en dehors du

graphique on a trouvé un à égal 0 35 on

sait que la l'absorbant c'est

proportionnel à la concentration donc si

les sirops et concentré de dix fois plus

bas on aurait dû trouver dix fois plus

que 0,35 ça fait 3 points 5 donc s'ils

auront été beaucoup trop concentré il

aura été en dehors du graphique

déterminer la concentration cd en

colorant rouge dans le sirop dilué

alors il ya deux façons de faire soit on

utilise la formule à égal à zéro 146 x

cm on passe le 0 100 46 de l'autre côté

donc on divise à part 0 146 et ça nous

donne céder parce que c'est comme ça

qu'il appelle égal à / 0 146 ça fait 0

35 / 1-0 146 et ça fait 2 4 milligrammes

par litre on peut aussi procéder

graphiquement on se place à 0.35 sur

l'axé vertical ont tracé un trait

horizontal jusqu'à la courbe et ensuite

on redescend verticalement jusqu'à l'

axe horizontal et on trouve des ja de 4

milligrammes par litre et enfin on en

déduit la concentration c'est du collant

dans le sirop qu'on sait que cd on vient

de le trouver 7 2 4 milligrammes par

litre et ça a été diluée dix fois donc

la solution de départ à les dix fois

plus concentré il suffit de multiplier

par 10 le cd et on trouve 10 x 2,4 ça

fait 1 4 milligrammes par litre tout

simplement

à bientôt à la chimie et au delà

[Musique]