Spectrométrie d'absorption
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2008-03-26T20:35:56Z
Jd
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/* Liens internes */
La '''spectrométrie d'absorption''' est une méthode physique d'analyse chimique. Elle s'utilise principalement sur les liquides.
La [[couleur]] d'un corps en transmission (transparence) représente sa capacité à absorber certaines [[longueur d'onde|longueurs d'onde]]. L'absorption d'une longueur d'onde λ par un produit est modélisée par la [[loi de Beer-Lambert]] :
:<math>I = I_0 \cdot e^{-\mu \cdot \rho \cdot x}</math>
où
* ''I''<sub>0</sub> est l'intensité incidente de la radiation λ, et ''I'' est l'intensité sortante ;
* µ est le coefficient d'absorption, qui dépend du produit et de λ ;
* ρ est la [[masse volumique]] du produit ;
* ''x'' est le chemin parcouru dans le produit.
== Analyse qualitative ==
Connaissant la densité d d'un produit et le chemin ''x'' parcouru par la lumière, si l'on mesure l'intensité sortant du produit, on peut déterminer le coefficient d'absorption pour la longueur d'onde considérée.
Les pics d'absorption (''maxima'' de µ) correspondent à des transition électroniques (quantifiées), et sont donc caractéristiques de la nature des [[atome]]s et de leurs [[liaison chimique|liaisons chimiques]].
Ceci permet de reconnaître la nature chimique de certains produits. C'est notamment l'absorption de longueurs d'onde données de la lumière solaire qui a permis de découvrir que le [[Soleil]] était entouré de gaz, ce qui amena à la découverte de l'[[hélium]].
== Analyse quantitative ==
Supposons que l'on ait
* un produit 1 ayant un coefficient d'absorption µ<sub>1</sub> très important pour une longueur d'onde λ<sub>1</sub> et négligeable pour λ<sub>2</sub> ;
* un produit 2 ayant à l'inverse un coefficient µ<sub>2</sub> d'absorption négligeable pour λ<sub>1</sub> mais très important pour λ<sub>2</sub> ;
alors, pour un mélange des produits 1 et 2, avec une masse volumique respective ρ<sub>1</sub> et ρ<sub>2</sub>, on aura :
:<math>I(\lambda_1) = I_0 (\lambda_1) \cdot e^{-(\mu_1(\lambda_1) \cdot \rho_1 + \mu_2(\lambda_1) \cdot \rho_2) \cdot x} \simeq I_0 (\lambda_1) \cdot e^{-\mu_1(\lambda_1) \cdot \rho_1 \cdot x}</math>
:<math>I(\lambda_2) = I_0 (\lambda_2) \cdot e^{-(\mu_1(\lambda_2) \cdot \rho_1 + \mu_2(\lambda_2) \cdot \rho_2) \cdot x} \simeq I_0(\lambda_2) \cdot e^{-\mu_2(\lambda_2) \cdot \rho_2 \cdot x}</math>
La mesure des intensité respectives de λ<sub>1</sub> et λ<sub>2</sub> permet donc de déterminer ρ<sub>1</sub> et ρ<sub>2</sub>, et donc de déterminer les proportions du mélange. Cela nécessite un [[étalonnage]] afin de s'abstraire de l'intensité ''I''<sub>0</sub>(λ) et de l'absorption propre de l'appareil. On travaille en général en rapport d'intensité :
:<math>\frac{I(\lambda_1)}{I(\lambda_2)} \simeq \frac{I_0(\lambda_1)}{I_0(\lambda_2)} \cdot e^{(\mu_2(\lambda_2) \cdot \rho_2 -\mu_1(\lambda_1) \cdot \rho_1)\cdot x}</math>
soit
:<math>\mu_2(\lambda_2) \cdot \rho_2 -\mu_1(\lambda_1) \cdot \rho_1 \simeq \frac{1}{x} \cdot \ln \left ( \frac{I(\lambda_1)}{I(\lambda_2)} \cdot \frac{I_0(\lambda_2)}{I_0(\lambda_1)} \right )</math>
La deuxième équation est celle donnant la masse volumique totale ρ :
:ρ = ρ<sub>1</sub> + ρ<sub>2</sub>
D'une manière générale, si l'on a un mélange de ''n'' produits ayant chacun un pic d'absorption caractéristique pour une longueur d'onde donnée λ<sub>''i''</sub>, on a alors un système de ''n'' équations à résoudre :
:<math>I(\lambda_i) = I_0(\lambda_i) \cdot \exp \left (- x \cdot \sum_{j = 1}^n \mu_j (\lambda_i) \cdot \rho_j \right )</math>
et
:<math>\sum_{j = 1}^n \rho_j = \rho</math>
== Application ==
Outre l'analyse chimique, on utilise cette méthode pour déterminer le pourcentage d'oxygénation du [[sang]] ([[oxymétrie]]) ainsi que le pouls.
== Voir aussi ==
=== Liens internes ===
* [[Spectrométrie d'absorption des rayons X]] et [[XANES]]
* [[EXAFS]] (''extended X-ray absorption fine structure'')
{{portail chimie}}
[[Catégorie:Spectroscopie|Absorption]]
[[en:Absorption spectroscopy]]
[[ja:吸光光度法]]