Comment utiliser la loi de Beer-Lambert ? Première Spécialité Physique Chimie Lycée
Summary
TLDRThe 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
🌊 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.
🔍 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.
🍇 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.
Mindmap
Keywords
💡Absorbance
💡Incident Light
💡Transmitted Light
💡Wavelength
💡Complementary Colors
💡Spectrophotometer
💡Beer-Lambert Law
💡Lambda Max (λmax)
💡Dilution
💡Calibration 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]
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