Spectrophotométrie UV-visible

01 · Pourquoi ce chapitre

Doser un principe actif, le fer sérique, un phénol : la spectrophotométrie d'absorption moléculaire est la méthode quantitative la plus répandue. Un seul outil, une seule loi — Beer-Lambert — que l'on décline à l'infini.

02 · Principe

Un faisceau d'intensité $I_0$ traverse la solution ; l'échantillon en transmet $I$ . Les molécules absorbent grâce à leurs chromophores (doubles liaisons conjuguées, cycles aromatiques). L'UV va de 200 à 400 nm, le visible de 400 à 800 nm.

Conditions de validité : lumière monochromatique, solution diluée et absence d'interaction chimique (association, dimérisation, fluorescence).

03 · Coefficients d absorption

Molaire $\varepsilon$ : concentration en mol·L⁻¹.
Spécifique $E$ (L·g⁻¹·cm⁻¹) : concentration en g·L⁻¹, avec $E = \varepsilon / M_r$ .
$E^{1%}_{1cm}$ : absorbance d'une solution à 1 g pour 100 mL sous 1 cm.

Pour un mélange d'espèces absorbantes, les absorbances s'additionnent :

A = l\sum_i \varepsilon_i\,C_i

Le point isosbestique est la longueur d'onde où deux formes (acide/base) ont le même $\varepsilon$ : l'absorbance y est indépendante du pH.

04 · Quantification

On construit une gamme d'étalonnage (droite $A = f(C)$ ) dans son domaine de linéarité (au-delà, saturation vers $A \approx 1$ ). Un effet de matrice fausse la gamme externe.

05 · Instrumentation

Source (deutérium en UV, tungstène en visible), monochromateur, cuve, détecteur. La cuve est en quartz dans l'UV (le verre absorbe en dessous de 350 nm), en verre ou plastique dans le visible.

06 · Piege classique

07 · À retenir

$A = \varepsilon,l,C = -\log T$ ; $A$ proportionnelle à $C$ .
$E = \varepsilon / M_r$ ; absorbances additives pour un mélange.
Cuve quartz en UV ; domaine de linéarité limité.
Ajouts dosés = parade à l'effet de matrice.

QCM · épreuve 1

QCM

Q1. La loi de Beer-Lambert relie l'absorbance à…

Q2. Pour une mesure dans l'UV, la cuve doit être en…

Q3. La méthode des ajouts dosés sert surtout à…

Exercices d'application · épreuve 2

Spectrophotométrie : absorbance A = 0,60, coefficient ε = 6000 L·mol⁻¹·cm⁻¹, trajet l = 1 cm. Calculez la concentration.

µmol/L

Annales du concours sur ce thème

7 questions tombées au concours, portant sur ce chapitre. Voir toutes les annales →

QCM n°38 Décembre 2023

Parmi les propositions suivantes concernant les méthodes spectrales d'analyse, laquelle (lesquelles) est (sont) exacte(s) ?

ALe coefficient d'absorption molaire dépend de la longueur d'onde du rayonnement incident
BLa fluorescence est un phénomène plus rapide que la phosphorescence
CL'énergie des rayonnements infrarouges est supérieure à celle des rayonnements ultraviolets
DLa longueur d'onde à laquelle l'absorption est maximale est indépendante du solvant
EUn spectrophotomètre double-faisceau permet de s'affranchir de l'absorption liée au solvant

Exercice n°1 Décembre 2023

Dans le but de déterminer la teneur en principes actifs X et Y dans un comprimé, on broie 10 comprimés que l'on met en solution dans 500 mL d'eau distillée pour obtenir la dissolution complète des principes actifs. · Questions : 1) Calculer les coefficients d'absorption molaire à λ1 et λ2 de X et Y, sachant que les solutions étalons de X et Y dans la solution tampon présentent, en cuve de 1 cm d'épaisseur, les absorbances suivan 2) Calculer la concentration de Y en mol.L-1 dans la solution diluée, à partir de l'aborbance à λ2. 3) 9 2023_EXO_P En déduire la concentration de X en mol.L-1 dans la solution diluée, à partir de l'absorbance à λ1. 4) Calculer les quantités (en mg) en X et Y dans un comprimé. 5) La quantité théorique pour un comprimé est de 15 mg de principe actif X et de 20 mg de principe actif Y. La spécification sur les quantités des principes actifs X et Y est de ± 5,0 %. Conclure sur la

Sujet complet et corrigé officiel → cng.sante.fr/annales

QCM n°20 Décembre 2021

Parmi les propositions suivantes concernant la loi de Beer-Lambert, quelles sont les propositions exactes ? La loi de Beer-Lambert permet l'analyse quantitative

AEn spectrophotométrie d'absorption atomique
BEn spectrophotométrie UV-visible
CEn polarimétrie
DEn spectrométrie de masse
EEn polarographie

QCM n°36 Décembre 2020

Parmi les propositions suivantes concernant les conditions de validité de la loi de Beer-Lambert en ultra- violet à 280 nm, lesquelles sont exactes ?

ALa lumière doit être monochromatique
BLa solution doit être limpide
CLes cuves peuvent être en verre
DLes molécules en solution doivent diffuser la lumière
EIl ne doit pas y avoir de modifications chimiques des molécules en solution

QCM n°12 Décembre 2013

Dans quelle méthode utilise-t-on des cuves de mesure en verre ?

AFluorimétrie
BSpectrophotométrie dans le visible
CPhotométrie de flamme
DAbsorption atomique
EPolarimétrie

QCM n°43 Décembre 2013

Parmi les propositions suivantes concernant les conditions de validité de la loi de Beer-Lambert, quelles sont celles qui sont exactes ?

ALa solution soumise à mesure doit être limpide
BLa concentration en soluté, à mesurer, doit être inférieure à la micromolarité
CLa loi de Beer-Lambert est inapplicable lorsque le milieu présente un effet de matrice stricto sensu
DLa loi de Beer-Lambert nécessite l'utilisation de monochromateur de bandes passantes supérieures à 50 nm
ELa loi de Beer-Lambert est additive

QCM n°18 Décembre 2012

Parmi les propositions suivantes concernant les méthodes spectrales, quelles sont celles qui sont exactes ?La loi de Beer-Lambert est vérifiée pour un acide faible en spectrophotométrie d'absorption moléculaire dans l'UV si :

ALes solutions sont limpides
BLe rayonnement incident est polychromatique
CL'acide absorbe la lumière à 450 nm
DLes cuves de mesure sont en quartz
ELa concentration est de l'ordre de la molarité