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EMISSION ET ABSORPTION DES REM. NOTIONS DE SPECTROMÉTRIE

I – STRUCTURE DE LA MATIERE ET SPECTRE D’EMISSION OU D’ABSORPTION 1- Introduction : loi de Kirchhoff 2 - Spectres atomiques 3 - Spectres moléculaires II - PRINCIPE DES DOSAGES SPECTROMÉTRIQUES 1 - Dispositif expérimental : spectroscope 2 - Loi de Beer - Lambert

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EMISSION ET ABSORPTION DES REM. NOTIONS DE SPECTROMÉTRIE

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  1. I – STRUCTURE DE LA MATIERE ET SPECTRE D’EMISSION OU D’ABSORPTION 1- Introduction : loi de Kirchhoff 2 - Spectres atomiques 3 - Spectres moléculaires II - PRINCIPE DES DOSAGES SPECTROMÉTRIQUES 1 - Dispositif expérimental : spectroscope 2 - Loi de Beer - Lambert 3 - Application aux dosages III -OXYMETRIE DE POULS EMISSION ET ABSORPTION DES REM. NOTIONS DE SPECTROMÉTRIE

  2. h =  Wn’ - Wn W W Wn’ Wn’ h h Wn Wn absorption émission Les fréquences d’absorption sont les mêmes que celles d’émission : loi de Kirchhoff

  3. SPECTRE D’EMISSION/D’ABORPTION EMISSION SPECTRE D’EMISSION l1, l2, l3 SPECTRE D’ABSORPTION ABSORPTION

  4. SPECTRE ATOMIQUE (raies) Hydrogène : 1 s1

  5. SPECTRE MOLECULAIRE (Bandes) Energie électronique (eV) : Wél Energie de vibration (10-1eV) : Wvib Energie de rotation (10-2eV) : Wrot DW = DWél + DWvib + DWrot

  6. à un même état électronique correspondent plusieurs états vibrationnels • à un même état vibrationnel correspondent plusieurs états rotationnels Diagramme de Jablonski

  7. Dwél => DWvib + Dwrot : spectre électronique (UV) • Dwvib => Dwrot : spectre de vibration-rotation (IR) • Dwrot :spectre de rotation pure (IR lointain) Spectre de bandes

  8. I – STRUCTURE DE LA MATIERE ET SPECTRE D’EMISSION OU D’ABSORPTION 1- Introduction : loi de Kirchhoff 2 - Spectres atomiques 3 - Spectres moléculaires II - PRINCIPE DES DOSAGES SPECTROMÉTRIQUES 1 - Dispositif expérimental : spectroscope 2 - Loi de Beer - Lambert 3 - Application aux dosages III -OXYMETRIE DE POULS EMISSION ET ABSORPTION DES REM. NOTIONS DE SPECTROMÉTRIE

  9. LA SPECTROMÉTRIE REPRÉSENTE L’ENSEMBLE DES MESURES ET L’INTERPRÉTATION RELATIVES À L’ABSORPTION OU À L’ÉMISSION DE RADIATIONS ÉLECTROMAGNÉTIQUES ÉMISES PAR LES ATOMES OU LES MOLÉCULES LORS DE TRANSITIONS D’UN NIVEAU D’ÉNERGIE À UN AUTRE DANS DES CONDITIONS PARFAITEMENT DÉFINIES.

  10. SPECTROSCOPE D’EMISSION système dispersif objectif ou collecteur collimateur 1 (E) F 1, 2, … 2 F1 rayonnement complexe F2 f

  11. Matériaux utilisés : • Visible (400-800 nm) : verre, flint • UV : quartz • IR : CsI, CaF2, NaCl • Principaux modes d’émission : • Spectres de flammes (photomètre de flamme) • Spectre d’arc • Spectres d’étincelles • Spectres de décharge dans les gaz • Dispositifs d’observation : • Ecrans, plaques photographiques, cellule photoélectrique… • Inconvénient : difficulté de contrôler l’énergie

  12. SPECTROSCOPE D’ABSORPTION solution étudiée objectif ou collecteur système dispersif collimateur 1 (E) F F1 1, 2, 3,… 1, 3,… 3 spectre continu 2 absorbée F3 f

  13. I – STRUCTURE DE LA MATIERE ET SPECTRE D’EMISSION OU D’ABSORPTION 1- Introduction : loi de Kirchhoff 2 - Spectres atomiques 3 - Spectres moléculaires II - PRINCIPE DES DOSAGES SPECTROMÉTRIQUES 1 - Dispositif expérimental : spectroscope 2 - Loi de Beer - Lambert 3 - Application aux dosages III -OXYMETRIE DE POULS EMISSION ET ABSORPTION DES REM. NOTIONS DE SPECTROMÉTRIE

  14. dx x Io Ix Ix - dIx I < Io c c c i l

  15. c (g/L), kcoef. massique d’extinction c (mole/L), k = coef. molaire d’extinction dIx =-kc Ix dx L B-L

  16. T (%) : Transmission (transmittance , % de transmission)

  17. I – STRUCTURE DE LA MATIERE ET SPECTRE D’EMISSION OU D’ABSORPTION 1- Introduction : loi de Kirchhoff 2 - Spectres atomiques 3 - Spectres moléculaires II - PRINCIPE DES DOSAGES SPECTROMÉTRIQUES 1 - Dispositif expérimental : spectroscope 2 - Loi de Beer - Lambert 3 - Application aux dosages III -OXYMETRIE DE POULS EMISSION ET ABSORPTION DES REM. NOTIONS DE SPECTROMÉTRIE

  18. Groupes chromophores • Doubles liaisons conjuguées : H-(CH=CH)n-H • Groupes auxochromes -H, -OH , -OCH3…

  19.  du maximum d’absorption A Amax  max

  20. Solution de morphine, max = 270 nm 1 DO 0 100% T 10%  max

  21. Application de la loi de Beer-Lambert A i = max cx ? Ax I I I I C1 cx C2 C3 C4 c Courbe d’étalonnage

  22. cuve mesure de l’absorbance lumière complexe Io I < Io max 1, 2, 3,… cellule photoélectrique filtre interférentiel

  23. fente sélectrice système dispersif mesure de l’absorbance lumière complexe Io I < Io max 1, 2, 3,… prisme ou réseau cuve cellule photoélectrique

  24. Spectromètres d’absorption

  25. I – STRUCTURE DE LA MATIERE ET SPECTRE D’EMISSION OU D’ABSORPTION 1- Introduction : loi de Kirchhoff 2 - Spectres atomiques 3 - Spectres moléculaires II - PRINCIPE DES DOSAGES SPECTROMÉTRIQUES 1 - Dispositif expérimental : spectroscope 2 - Loi de Beer - Lambert 3 - Application aux dosages III -OXYMETRIE DE POULS EMISSION ET ABSORPTION DES REM. NOTIONS DE SPECTROMÉTRIE

  26. Oxymétrie de pouls = saturation pulsée en oxygène = SpO2 (%, >90%) Oxyhémoglobine absorbe dans IR, déoxyhémoglobine dans le rouge

  27. Fonctionnement de l’oxymètre de pouls.

  28. QCM QCM 1 : A propos de la spectrométrie d’absorption F - 1 : L’énergie mise en jeu dans les spectres de rotation pure est de l’ordre de quelques eV. F - 2 : Les spectres d’absorption moléculaires sont dits de « bandes » car les échanges d’énergie sont continus. V - 3 : Les spectres d’absorption atomiques sont dits de « raies » car les échanges d’énergie sont discontinus. V - 4 : Dans une molécule, pour un même niveau d’énergie électronique, il existe plusieurs niveaux d’énergie vibrationnelles. F - 5 : Dans un atome, pour un même niveau d’énergie vibrationnelle, il existe plusieurs niveaux d’énergie rotationnelles. QCM 2 : On se propose de doser par spectrométrie d’absorption UV une solution aqueuse d’un médicament (PM = 500). F -1 : on détermine, dans un premier temps, la longueur d’onde de l’absorption maximale λmax entre 700 et 800 nm. F -2 : 90% de l’énergie lumineuse incidente sont absorbés par la solution : la DO sera égale à 10. F -3 : Dans ces mêmes conditions, la transmittance sera égale à 1%. V -4 : On réalise une gamme d’étalonnage entre 0,1 et 10 mg/mL. Cette gamme ne permettrait pas de déterminer précisément la concentration d’une solution à 10M. F -5 : Avec cette même gamme, on pourrait précisément mesurer la concentration d’une solution à 10-6 M (1μM) QCM 3 : l’oxymétrie de pouls : F -1 : Permet de mesurer la quantité d’oxygène dissout dans le sang. F -2 : Permet de mettre en évidence une intoxication au monoxyde de carbone (CO). F -3 : Utilise l’absorption différentielle d’un rayon lumineux entre l’oxyhémoglobine et la carbhémoglobine. V -4 : Permet un monitorage permanent de la fonction respiratoire. F -5 : Est interprétable quelque soit sa valeur.

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