Spectres Ultraviolet -Visible

De manière schématique, un montage pour réaliser un spectre UV-Visible d’une molécule peut se présenter sous la forme suivante (schéma de fonctionnement d’un spectrophotomètre) :


Habituellement, pour les spectres UV-Visibles, les longueurs d’onde employées sont :
• Dans l’UV : de 190 à 400 nm. On parle de proche UV.
• Dans le visible : de 400 nm à 750 nm.
La source lumineuse doit pouvoir émettre une lumière polychromatique continue dans ces domaines de longueurs d’onde. Les lampes à décharge au xénon en sont capables. Sinon, il est aussi possible d’utiliser deux sources en même temps : l’une assurant la partie visible (filament au Tungstène par exemple), et l’autre la partie UV (lampe à décharge au deutérium).

La solution placée dans la cuve contient la molécule à étudier. Il existe aussi la possibilité de travailler en phase gazeuse, avec des cuves étanches. Pour travailler dans l’UV, la cuve ne peut pas être en verre ou en plastique, car ces matériaux absorbent les UV. On utilise alors des cuves en quartz.

Le rôle du prisme est de séparer les diverses radiations (diverses longueurs d’onde) qui ont été transmises à travers la cuve. Certains spectrophotomètres peuvent utiliser un réseau optique à la place, c'est-à-dire un ensemble de raies très fines, qui agissent comme le prisme.

Le détecteur va mesurer l’intensité lumineuse I transmise pour chacune des longueurs d’onde. Les barrettes de diodes sont bien adaptées à cet usage. Elles consistent en un alignement de photodiodes (capteurs lumineux) mesurant simultanément l’intensité pour plusieurs .

Pour une longueur d’onde donnée, l’intensité transmise I satisfait la double inéquation , ou encore , où est l’intensité incidente.


On appelle transmittance le rapport . Dans la pratique, T peut varier selon plusieurs ordres de grandeurs. Afin d’avoir une grandeur plus « manipulable », on prend le logarithme décimal de la transmittance : . Pour obtenir une grandeur positive, on définit finalement l’absorbance A comme :


Pour chaque longueur d’onde , l’intensité I mesurée est comparée à pour estimer l’absorbance correspondante, ce qui permet d’établir le spectre.

Un spectre UV-Visible fait apparaitre l’absorbance en fonction de la longueur d’onde . Par exemple, avec le bleu de méthylène, on obtient :



Une molécule est dite colorée parce qu’elle absorbe certaines radiations lumineuses dans le domaine du visible, et pas d’autres. Cela se manifeste par un maximum d’absorption sur le spectre.

Considérons la « roue des couleurs » :



Quand une molécule présente un maximum d’absorbance pour une longueur d’onde , cela veut dire que la couleur correspondante est la plus absorbée. La couleur perçue est alors sa couleur complémentaire, autrement dit la couleur opposée sur la roue des couleurs.

Pour le bleu de méthylène, , donc la couleur rouge-orange est absorbée. Comme on pouvait s’y attendre, le bleu de méthylène présente ainsi une coloration bleue, couleur complémentaire de l’orange.

Les spectres UV-Visible sont notamment utilisés dans le cadre de dosages. Pour une molécule colorée donnée, on repère sur son spectre le   associée au maximum d’absorption.


Dans cette formule : l est la largeur de la cuve, c'est-à-dire la distance parcourue dans la solution par la lumière. Elle est exprimée habituellement en cm. Ensuite, , en , est le coefficient d’extinction molaire (ou absorptivité molaire) de la molécule considérée, pour une longueur d’onde . Dans la pratique, on se place à .

En conclusion, l’absorbance A est proportionnelle à la concentration c ; en pratique, on mesure l'absorbance et on en déduit par calcul la valeur de la concentration.