Introduction

Les phénomènes d'absorption de la lumière par une solution permettent d'analyser et de quantifier la concentration des espèces chimiques présentes. Deux lois fondamentales le décrivent : la loi de Beer-Lambert et la loi de Kohlrausch.

La loi de Beer-Lambert

Elle relie l'absorbance d'une solution à sa concentration et à la longueur du trajet de la lumière à travers la solution.

Énoncé

\Pour une solution donnée, l’absorbance \(A\) est proportionnelle à la concentration \(c\) de l’espèce absorbante et à la longueur \(l\) du chemin optique :

\[ A = arepsilon imes c imes l \]

Définitions

• \Absorbance \(A\) (sans unité) : quantité de lumière absorbée par la solution.
• \Coefficient d’extinction molaire \(arepsilon\) (\(L·mol^{-1}·cm^{-1}\)) : capacité d’une molécule à absorber la lumière à une longueur d’onde donnée.
• \Concentration \(c\) (\(mol·L^{-1}\)) : quantité de soluté par litre de solution.
• \Longueur du trajet \(l\) (cm) : distance que parcourt la lumière dans la solution.

La loi de Kohlrausch

Elle concerne la conductivité électrique des solutions ioniques diluées et permet de déterminer la contribution électrique des ions en solution.

Énoncé

Pour une solution diluée, la conductivité électrique \(\kappa\) est proportionnelle au total des conductivités molaires ioniques :

\[ \kappa = \lambda^{ ext{m}}_{+} imes c + \lambda^{ ext{m}}_{-} imes c \]

Définitions

• \Conductivité électrique \(\kappa\) (\(S/m\)) : capacité d’une solution à conduire l’électricité.
• \Conductivités molaires ioniques \(\lambda^{ ext{m}}_{+}\) et \(\lambda^{ ext{m}}_{-}\) (\(S·cm^2·mol^{-1}\)) : mesure de la contribution de chaque ion à la conductivité.
• \Concentration \(c\) (\(mol·L^{-1}\)) : concentration de l’ion dans la solution.

Application pratique

En mesurant l’absorbance \(\(A\)\) avec un spectrophotomètre ou la conductivité \(\(\kappa\)\) avec un conductimètre, on peut déterminer la concentration d’un soluté dans une solution.

Ces lois sont fondamentales pour le dosage et le contrôle des transformations acide-base lors de titrages ou d’autres analyses chimiques.