Réaliser le dosage d'une solution colorée par étalonnage

L’absorbance n’a pas d’unité, elle dépend de la longueur d’onde de la lumière et de la concentration de l’espèce colorée de la solution.
L’absorbance d’une solution se mesure à l’aide d’un spectrophotomètre.

La loi de Beer-Lambert donne la relation entre l’absorbance A et la concentration C en espèce colorée.

avec : le coefficient d’extinction molaire en L·mol–1·cm–1  la largeur de la cuve en cm  C la concentration en quantité de matière de la solution en mol·L–1

Cette relation montre que la valeur de l’absorbance A est proportionnelle à la concentration C en quantité de matière de la solution, ce qui va nous permettre de réaliser un dosage de cette solution.

Pour déterminer la concentration d’une solution, on utilise 2 méthodes :

• l’échelle de teinte qui donne la valeur approximative de la concentration ;
• une courbe d’étalonnage qui donne une valeur plus précise.

Le dosage par étalonnage d’une solution nécessite l’utilisation du même matériel de chimie que celui de la dilution :

• bécher ;
• pipette jaugée ;
• pipeteur ou propipette ;
• fioles jaugées de volume souhaité et leurs bouchons ;
• pissette d’eau distillée.

Ce dosage nécessite également le matériel de mesure de l’absorbance d’une solution :

• spectrophotomètre ;
• cuves.

On dispose au laboratoire d’une solution S qui contient :

• une espèce colorée de concentration connue C ;
• une solution S’ de concentration C’ inconnue de la même espèce, qui est moins concentrée que la solution S.

On souhaite déterminer la concentration C’ de la solution S’. On réalise tout d’abord une échelle de teinte qui permet d’avoir une approximation de la valeur de la concentration. Ensuite, si l’on souhaite une valeur plus précise, on trace une courbe d’étalonnage.

1. Réaliser une échelle de teinte.
   On réalise une échelle de teinte pour déterminer un encadrement de la concentration C’.
   Il faut pour cela :
   • réaliser des dilutions afin d’obtenir des solutions diluées à partir de S,
   • puis comparer la couleur de la solution S’ avec la couleur des autres solutions.
   
   Réalisation d’une échelle de teinte pour déterminer la concentration de la solution S’

   Dans cet exemple, on remarque que la couleur de la solution S’ s’approche des teintes des solutions diluées de concentrations 1 × 10^–3 mol·L^–1 et 2 × 10^–3 mol·L^–1.
   On peut donc encadrer C' de la manière suivante :
   1 × 10^–3 mol·L^–1 < C' < 2 × 10^–3 mol·L^–1.
   Cette méthode nous donne une approximation de la valeur de C’.

2. Réaliser une courbe d’étalonnage.
   Pour obtenir une valeur précise de la concentration C', on réalise ensuite une courbe d’étalonnage (courbe de référence).
   • On utilise un spectrophotomètre pour réaliser cette courbe : il s’agit de mesurer, pour une longueur d’onde fixée, l’absorbance de chaque solution diluée dont on connait la concentration.
   • On trace ainsi la courbe d'absorbance A en fonction de la concentration C.
   
   Courbe d’étalonnage des solutions étalons
3. Déterminer la concentration C’.
   On mesure ensuite l’absorbance A’ de la solution S’ et on reporte sa valeur sur la courbe d’étalonnage.
   L’abscisse du point correspond à la concentration C’ recherchée.
   
   
   Courbe d’étalonnage des solutions étalons
   On trouve par exemple A’ = 0,25. On lit ainsi sur ce graphique que notre solution S’ a une concentration C’ = 1,0 × 10^–3 mol·L^–1.