Spectrophotométries

« Nom : Prénom: n°groupe: TP : Spectroscopie avec des lasers Doc : 1 Une solution éclairée en lumière blanche paraît colorée si elle absorbe une partie des radiations de la lumière blanche.

La couleur de la solution est alors celle des radiations transmises c'est à dire la couleur complémentaire de la couleur absorbée.

La couleur absorbée et sa couleur complémentaire associée sont diamétralement opposées sur le cercle chromatique. Doc 2 : La photorésistance Une photo-résistance est un composant dont la valeur en ohms dépend de la lumière à laquelle il est exposé.

On la désigne aussi par LDR (Light Dependent Resistor = résistance dépendant de la lumière). La principale utilisation de la photo-résistance est la mesure de l'intensité lumineuse (appareil photo, systèmes de détection, de comptage et d'alarme...). Principe : Un cristal de semiconducteur à température basse contient peu d'électrons libres.

La conductivité du cristal est très faible, proche de celle d'un isolant.

Lorsque la température du cristal augmente de plus en plus d'électrons qui étaient immobilisés dans les liaisons covalentes s'échappent et peuvent participer à la conduction. A température constante si le même cristal semiconducteur est soumis à une radiation lumineuse, l’énergie apportée par les photons peut suffire à libérer certains électrons utilisés dans les liaisons covalentes entre atomes du cristal.

Plus le flux lumineux sera intense, plus le nombre d'électrons disponibles pour assurer la conduction sera grand, ainsi la résistance de la LDR est inversement proportionnelle à la lumière reçue. La sensibilité dépend de la fréquence de la radiation lumineuse : par exemple, le sulfure de cadmium a un maximum de sensibilité dans le spectre de la lumière visible aux environs de 650nm, dans le rouge du spectre lumineux, d'autres matériaux comme le sulfure de plomb sont plutôt utilisés dans l'infrarouge (>670nm). Les photo-résistances du lycée sont au sulfure de cadmium. Sensibilité en fonction de la longueur d'onde de la radiation (sulfure de cadmium) Le lycée dispose de lasers de deux type : longueur d'onde 650nm et 530nm.

Le but de la manipulation est de déterminer la concentration d'une solution de sulfate de cuivre dont la concentration est comprise entre 5,0 .10-2 mol.L-1 et 5,0 .10-1 mol.L-1 . Démarche : La solution de sulfate de cuivre est une solution colorée.

Elle absorbe donc une partie du spectre de la lumière blanche. D'après le document 2 on constate que si la couleur de la solution est bleu (480nm) celle_ci absorbe les radiations qui correspondent à la couleur orangé (600nm). Les lasers du lycée ont une longueur d'onde de 650nm qui est proche des longueurs d'ondes absorbées par le sulfate de cuivre. Afin de modéliser le fonctionnement d'un spectrophotomètre, nous allons utiliser une cuve de spectrophotomètre et une photorésistance afin de quantifier le flux lumineux qui traverse l'échantillon.

Comme la résistivité du composant dépend de la quantité de lumière incidente, nous aurons besoin d'un multimètre afin d'effectuer les mesures de résistance. Les photo-résistances du lycée sont adaptées à la mesure, puisque leur sensibilité maximale est pour les radiations dont la longueur d'onde est proche de 650nm. Puis nous allons tracer une droite d'étalonnage avec des solutions de concentration différentes.

(de -2 -1 -1 -1 ).

Puis placer la solution inconnue afin de déterminer sa 5,0 .10 mol.L et 5,0 .10 mol.L concentration. Comme la résistance est inversement proportionnelle au.... »