Spectroscopie ultraviolet-visible - Définition
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Introduction
La spectroscopie ultraviolet-visible ou spectrométrie ultraviolet-visible est une technique de spectroscopie mettant en jeu les photons dont les longueurs d'onde sont dans le domaine des ultraviolet (200 nm – 400 nm), du visible, et jusqu'au proche infrarouge (750 nm -1 400 nm). Soumises à un rayonnement dans cette gamme de longueurs d'onde, les molécules subissent une transition électronique. Cette technique est complémentaire de la spectroscopie de fluorescence en ce sens que la fluorescence met en jeu des transitions depuis l'état excité jusqu'à l'état fondamental alors que la spectroscopie d'absorption traite des transitions entre état fondamental et état excité.
Applications
La spectroscopie ultraviolet-visible est une méthode utilisée en routine pour l'étude quantitative des solutions de métaux de transition et des composés organiques fortement conjugués :
- les solutions d'ions de métaux de transition peuvent être colorées (c'est-à-dire absorbent la lumière visible) car les électrons des ions métalliques peuvent être excités d'un état électronique à un autre. La couleur des solutions d'ions métalliques est fortement affectée par la présence d'autres espèces, comme certains anions ou ligands. Ainsi, la couleur d'une solution diluée de sulfate de cuivre est d'un bleu très clair ; l'ajout d'ammoniaque intensifie la couleur et modifie la longueur d'onde du maximum d'absorption (λmax).
- les composés organiques, et en particulier ceux présentant un haut degré de conjugaison, absorbent aussi dans les régions visible et ultraviolette du spectre électromagnétique. Les solvants utilisés pour leur analyse sont par exemple l'eau pour les composés qui y sont solubles, ou l'éthanol pour les composés organiques hydrophobes (les solvants organiques peuvent avoir une absorption UV significative : tous les solvants ne sont donc pas pertinents pour une spectroscopie UV. L'éthanol absorbe très peu à la plupart des longueurs d'ondes). La polarité du solvant ou l'acidité peuvent affecter le spectre d'absorption d'un composé organique. La tyrosine, par exemple, voit son maximum d'absorption et son coefficient d'extinction molaire croitre lorsque le pH croît de 6 à 13 ou lorsque la polarité du solvant décroît.
- les complexes à transfert de charge donnent aussi des solutions colorées, mais ces couleurs sont parfois trop intenses pour être utilisées pour des mesures quantitatives, à moins de diluer les solutions.
La loi de Beer-Lambert indique que l'absorbance d'une solution est directement proportionnelle à sa concentration. La spectroscopie UV-visible peut dont être utilisée pour déterminer cette concentration. Il est nécessaire de connaître la variation de l'absorbance avec cette concentration : ceci peut se faire à partir de références (tables de coefficients d'extinction molaire) ou, plus précisément, à partir de l'obtention d'une droite d'étalonnage.
Un spectrophotomètre UV-visible peut être utilisé comme détecteur pour une HPLC. La présence d'un analyte donne une réponse que l'on peut supposer proportionnelle à la concentration. Pour des résultats précis, la réponse de l'instrument à l'analyte dans la solution inconnue doit être comparée à un étalon : c'est assez similaire à l'utilisation de droites d'étalonnage. La réponse (la hauteur de pic) pour une concentration donnée est connue sous le nom de facteur de réponse.
