Beer's Law ; Loi de Beer-Lambert.

1. Les auteurs :
Najat Akouz, Toufiq Akouz – Lycée JB Dumas à Alès – et
Fabienne Pol – Lycée Peytavin à Mende.

2. Comment déterminer la concentration
d’une solution colorée ?
Prérequis
Contenus Compétences attendues
Couleur des objets. Interpréter la couleur observée d’un objet éclairé à
Synthèse partir de celle de la lumière incidente ainsi que des
additive, synthèse phénomènes d’absorption, de diffusion et de
soustractive. transmission.
Absorption, diffusion, tra Utiliser les notions de couleur blanche et de couleurs
nsmission. complémentaires.
Prévoir le résultat de la superposition de lumières
colorées et l’effet d’un ou plusieurs filtres colorés sur
une lumière incidente.
Pratiquer une démarche expérimentale permettant
d’illustrer et comprendre les notions de couleurs des
objets.
Distinguer couleur perçue et couleur spectrale.

3. Objectifs de la séquence
Contenus Compétences attendues
•Dosage de Pratiquer une démarche expérimentale
solutions colorées pour déterminer la concentration d'une
par étalonnage. espèce colorée à partir d'une courbe
d'étalonnage en utilisant la loi de Beer-
•Loi de Beer- Lambert .
Lambert.

4. Situation déclenchante 1
Ces quatre solutions ont-elles la même concentration ?
Ces 4 solutions aqueuses ont
le même volume : 100 mL

5. Oui, pourquoi ?
Non, pourquoi ?

6. Verdict
[I2] = 0,01
mol.L-1
[MnO4-] = [Cu2+] = 0,01
[Cu2+] = 1,0
0,01 mol.L-1 mol.L-1
mol.L-1

7. Bilan d’étape
 Chaque espèce chimique colorée absorbe la lumière
dans un domaine de longueur d’onde donné.
Ajouter les spectres A = f(l) ; (à distribuer ou à
simuler).
Choix de la bonne longueur d’onde pour réaliser les
mesures d’absorbance.
 Pour une même espèce colorée en solution :
La solution absorbe plus de lumière au fond de la fiole
jaugée, qu’au niveau du col car l’épaisseur de solution
traversée par la lumière y est plus importante.

8. Solution aqueuse de permanganate
de potassium
I0 I
( l max) ( l max)

9. Mesures d’absorbance à l’aide d’un
spectrophotomètre.

10. Solution aqueuse de
permanganate de potassium

11. Echelle de teintes
 Photo de solutions de diiode de concentrations
différentes, comprises entre 10-4 et 10-3 mol.L-1. (tubes à
essai)

12. Solution aqueuse de diiode
I0 I
( l max) ( l max)

13. Résultats des mesures
[I2] mmol/L A
0 0
0,1 0,041
0,2 0,06
0,3 0,128
0,4 0,17
0,5 0,187
0,6 0,23
0,7 0,305
0,8 0,326

14. Tracé de la courbe d’étalonnage
Courbe d'étalonnage
0.35
0.3 A = 0,406. [I2]
0.25
R² = 0,9865
Absorbance
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9
concentration de diiode
( mmol/L)

15. Enoncé de la loi de Beer-Lambert
 Il y a proportionnalité entre l’absorbance et la
concentration d’une solution colorée.
 L’absorbance dépend de l’épaisseur de la solution
traversée par la lumière.
 L’absorbance dépend de la nature de l’espèce
chimique.
A = e.l.c

16. Grandeurs et unités A = e.l.c
 A : absorbance de l’espèce chimique colorée dans le
solvant choisi pour la longueur d’onde considérée.
Cette grandeur n’a pas d’unité.
 c : concentration molaire de l’espèce chimique colorée
exprimée en mol.L-1.
 l : épaisseur de solution traversée par le faisceau de
lumière ; l s’exprime en cm.
 e : coefficient d’extinction molaire dans les conditions
de l’expérience (solvant, température et longueur
d’onde). Il s’exprime en L.cm-1 .mol-1.

17. Situation déclenchante 2
 Le pharmacien trouve un flacon contenant une solution de
lugol* au fond d’un placard. L’étiquette étant illisible, il
souhaite retrouver la concentration de la solution de lugol.
 Pouvez-vous l’aider dans sa
démarche ?
* Antiseptique à base
de diiode

18. Mesure de l’absorbance
 On s’aperçoit que la solution est trop concentrée : le
spectrophotomètre sature.
 (Limites de la loi de Beer-Lambert)

19. Réalisation de la dilution
 On dilue 100 fois la solution de lugol, de manière à ce
qu’elle soit incluse dans l’échelle de teintes.
 On mesure l’absorbance et on en déduit la
concentration de la solution diluée et de la solution de
lugol à partir de la courbe d’étalonnage.