Spectrophotométrie

Question 1

La spectrophotométrie c’est quoi

Answer 1

c’est la mesure de l’intensité lumineuse qui est absorbée, émise ou diffusée par un spécimen

Question 2

À quoi sert la mesure de l’absorbance d’un échantillon ?

Answer 2

À déterminer sa concentration (selon l’intensité de lumière transmise par l’analyte)

Question 3

Les deux types d’appareils de spectrophotométrie en labo

Answer 3

Spectrophotomètre d’absorption moléculaire :

• Photométrie d’absorption (absorption de lumière par les molécules)
• Photométrie de diffusion par turbidimétrie (diffusion de la lumière)

Dans les deux cas : mesure la lumière transmise

Question 4

Qu’est-ce que la photométrie d’absorption

Answer 4

• Faisceau lumineux dirigé vers l’échantillon
• La substance absorbe une partie de l’énergie lumineuse
• on mesure l’intensité de la lumière transmise (qui a traversé la substance)

Question 5

Tous les types de spectrophotométrie

Answer 5

• D’absorption (moléculaire / atomique)
• D’émission (photométrie à flamme/fluorimétrie)
• De diffusion (turbidimétrie/néphélométrie)

Question 6

Différence entre les deux types de photométrie d’absorption

Answer 6

Moléculaire : molécules, comme un tou, absorbent la lumière
VS
Atomique : les atomes qui absorbent la lumière (ex. cuivre, zinc, plomb)

Question 7

Les composantes de spectrophotométrie d’absorption moléculaire

Answer 7

1. Source lumineuse
2. Système mono-chromateur (fenêtres d’entrée et sortie)
3. Cuvette
4. Détecteur
5. Lecteur

Question 8

La source lumineuse en spectrophotométrie (2 types)

Answer 8

Lampe à incandescence (visible) :
- énergie électrique passe par fil de tungstène via 2 électrodes, et chauffé à incandescence
- spectre 300-1000 nm
* inconvénient majeur = chaleur !!

Lampe à décharge électrique dans un gaz (UV) :
- gaz halogène (surtout, sinon deutérium ou vapeur mercure
- décharge = ionisation du gaz entre 2 électrodes
- lumière couleur différente selon gaz utilisé!

Question 9

Système monochromateur en spectrophotométrie, but et types ?

Answer 9

But : sélectionne une λ spécifique à la substance

3 types de systèmes mono-chromateurs :
- Filtre (bande de λ!!)
- Prismes
- Réseau de diffraction

Question 10

Comment fonctionne le filtre en spectrophotométrie ?

Answer 10

• Il sélectionne une bande de λ!!
• le filtre idéal = % transmission élevé (Tmax) et la plus petite bande passante (qui permet grande sensibilité)

Question 11

V ou F. Certains spectrophotomètre permet de sélectionner différents filtres

Answer 11

Dans certains spectrophotomètres, il est possible de sélectionner ou de changer les filtres en fonction de la longueur d’onde d’absorption de la molécule étudiée. Si plusieurs longueurs d’onde sont disponibles, l’utilisateur peut choisir celle correspondant au pic d’absorption pour optimiser la précision.

Question 12

Comment mesurer la bande passante du système monochromateur en spectrophotométrie d’absorption moléculaire ?

Answer 12

La valeur du % de transmission maximale (ex. 35%) est divisé par 2 (ex. 17.5%) et 1/2 %Tmax donne la hauteur en y pour les valeurs en x qui correspondent au nb de longueur d’onde du filtre (ex. x2-x1 = 587-551 = 36 λ)

Question 13

Quelles inscriptions (3) décrivent un filtre sur un spectro d’abs mol ?

Answer 13

λ max (axe x pour peak y) –
largeur bande passante (x2-x1 de y = 1/2 %Tmax) –
% de transmission max (peak axe y)

Ex. 570 – 36 – 35

Question 14

Quelle est la longueur d’onde nominale d’un filtre ?

Answer 14

λ nominale : λ en x lorsque y = %Tmax

Question 15

Les 2 types de filtres de spectro d’absorption moléculaire

Answer 15

Note : les filtres sont 1 des types de système mono-chromateur et les 2 types de filtres sont :

• D’absorption (plaque verre abs λ non désirées, donc filtre de couleur complémentaire à soltion analyte, sooo not precise car bande large et % Tmax)
• D’interférence (plusieurs épaisseurs verre/metal/autre, donc + sélectif, mais interférences entre les ondes, obtient monocouche (good bande et %Tmax) ou multicouche (best bande passante et %Tmax)

Question 16

Quels sont les prismes dans un système mono-chromateur de spectro d’abs mol ?

Answer 16

Décompose la lumière selon la réfraction différentes des λ (le + réfractés = bleus)
- en verre (visible)
- en quartz (UV)

Question 17

C’est quoi les réseaux de diffraction dans un système mono-chromateur de spectro d’abs mol ?

Answer 17

C’est quoi : Plaque de verre avec mince couche de métal rainurée
Ça fait quoi : Diffraction de la lumière (arrêtes vives)
Résultat : décompose λ (plus de λ diffractées si plus de rainures!)
Types : par transmission ou par réflexion

Question 18

Plus précisément, explique-moi le fonctionnement d’un système mono-chromateur de réseaux de diffraction (2 fonctionnements)

Answer 18

Par transmission :
- La lumière passe au travers du réseau
- Chaque “sillon” agit comme une arrête vive
- La lumière transmise est diffractée

Par réflexion :
- La lumière est réfléchie sur le réseau
- Chaque “pointe” entre les sillons agit comme une arrête vive
- La lumière réfléchie est diffractée

Question 19

Les différents types de cuvette dans un spectro d’abs mol

Answer 19

• Ronde (tubes, lumière inégale!)
• Carré-rectangulaire (trajet optique égal, A = acl
• Par aspiration (fixe, + petit vol, facile-stable)

–> verre (visible), quartz (UV), plastique (cheap, but versatile)

Question 20

Importance d’entretenir les cuvette à spectro

Answer 20

À éviter :
- trace de doigts
- poussières
- dépôt,
- égratignures
- laver à l’eau cuvette quartz sans frotter, sèche à l’air libre

Donc doivent être “calibrées”

Question 21

Rôle de détecteurs en spectro d’abs mol

Answer 21

–> Capter la lumière dont on désire mesurer l’intensité et émettre un signal électrique mesurable, d’intensité proportionnelle à la lumière qui l’atteint.

*Transforme la mesure en absorbance ou en transmittance

Question 22

Types de détecteurs en spectro d’abs mol (je ne parle pas des modeles)

Answer 22

• Cellule photovoltaïque
• Cellule photoémissive (simple / tube photomultiplicateur)
• Cellule photoconductrice

Question 23

C’est quoi la définition de l’électricité ?

Answer 23

Un déplacement d’électrons

Question 24

Décris-moi le type de détecteur avec cellule photovoltaïque en spectro d’abs mol

Answer 24

1. Film métallique qui libère un é (électrode -)
2. Métal semi-conducteur (transfert é)
3. Métal déficient en électron qui capte é (électrode +)

Utile si appareil soumis à de fortes intensités lumineuses pour des λ de 400-800 nm

Inconvénient : signal diminue avec le temps

Question 25

Décris-moi le type de détecteur avec cellule photo-émissive simple en spectro d’abs mol

Answer 25

(simple) :
- photocathode qui émet les é lorsque la lumière est détectée (+ lum détectée = + é libérée)
- anode recoit les é
- Qté d’é proportionnel à qté de lumière

Question 26

Forte ou faible sensibilité pour le détecteur avec cellule photo-émissive en spectro d’abs mol ?

Answer 26

Élevée pour les λ entre 200-1000 nm

Permet de mesurer aussi λ faible intensité

Question 27

Décris-moi le type de détecteur avec cellule photo-émissive photomultiplicateur en spectro d’abs mol

Answer 27

(photomultiplicateur) :
même principe que le simple, mais ici les é vont frapper d’autre plaques (dynode) qui vont relâcher les é donc amplification de l’effet jusqu’au connecteur !

Avantage : détecte petite qté de lumière !, c’est le + sensible et donc le + utilisé

Question 28

Décris-moi le type de détecteur avec Cellule photo-conductrice en spectro d’abs mol

Answer 28

La lumière frappe un semi-conducteur (base en céramique)
Libération d’é
Source de tension va attirer é

Avantage : peut miniaturiser le détecteur

Question 29

Les modèles de spectro d’abs mol permettent d’utiliser quels spectres ?

Answer 29

• UV
• Visible
• IR

Question 30

V ou F. dans les détecteurs de spectro d’abs mol, il s’agit de cellules, et les détecteurs peuvent être mono ou bicellulaire

Answer 30

V

Question 31

Quels sont les composantes décrivant les MODÈLES de spectro d’abs mol ?

Answer 31

• Faisceau unique ou double
• Détecteur est mono ou bicellulaire

Donc 4 option possibles:
- unique mono
- unique bi
- double mono
- double bi

Question 32

Décris-moi le modèle de spectro d’abs mol à faiseau unique monocellulaire

Answer 32

1. Source lumineuse
2. Système monochromateur
3. Une Cuvette
4. Un Détecteur (monocellulaire)
   5 Lecteur

*1 cuvette à la fois : calibration et blanc passent au préalable), non-recommandé pour mesures en continu (car tjrs enlever, remettre, enlever…)

Question 33

Décris-moi le modèle de spectro d’abs mol à faiseau unique bicellulaire

Answer 33

1. Source lumineuse
2. Système monochromateur (le faisceau est divisé en 2!)
3. Une Cuvette
4. Deux détecteur, car 2e “cellule détectrice” compense les ∆ d’intensité lumineuse (sans cuvette)
   5 Lecteur

*1 cuvette à la fois : calibration et blanc passent au préalable), et faisceau moins intense car divisé en 2

Question 34

Décris-moi le modèle de spectro d’abs mol à faiseau double monocellulaire

Answer 34

1. Source lumineuse
2. Système monochromateur
3. Miroir succession lumière sur E et B
4. Deux Cuvettes (E et B) éclairé successivement
5. Un Détecteur compare E vs B (monocellulaire)
   6 Lecteur

*Nécessite détecteur temps de rxn court!

Question 35

Décris-moi le modèle de spectro d’abs mol à faiseau double bicellulaire

Answer 35

1. Source lumineuse
2. Système monochromateur
3. Miroir divise faisceau en 2 éclaire E et B même temps
4. Deux cuvettes
5. 2 Détecteurs compare E vs B (bicellulaire)
   6 Lecteur

*Nécessite détecteur temps de rxn court! et peut avoir différence de sensibilité entre les 2 détecteurs

Question 36

Voyez-vous un inconvénient à l’utilisation du spectro bicellulaire ?

Answer 36

Lorsqu’il y a deux cellules détectrices, s’il y en a un qui fait défaut, tous les résultats sont affectés !

Question 37

Quel est le principal avantage d’avoir un modèle de spectro à double faisceau ?

Answer 37

Rapidité, car si le faisceau est divisé en deux pour traverser échantillon et blanc en simultané, on sauve du temps

Question 38

Conditions à l’utilistaion de spectro d’abs mol en biochimie (par exemple)

Answer 38

Le composé (analyte) doit être déjà coloré, ou produire un composé de couleur mesurable suite à une réaction

Question 39

Comment fait-on pour choisir la longueur d’onde en spectro d’abs mol ?

Answer 39

On regarde la courbe spectrale du composé selon la fiche fourni par le détaillant qui nous vendent des méthodes de dosages (valeurs de référence)

Question 40

Loi de Beer-Lambert, principe derrière

Answer 40

Les molécules présentes dans la solution absorbent une partie de la lumière donc l’intensité du rayon I1 transmis est plus faible que I0 incident

L’absorbance est directement proportionnelle à la concentration de la substance à doser (c), + la substance est concentré - la lumière transmet donc + la lumière est absorbée

Question 41

Calcul de la transmittance (loi de Beer)

Answer 41

T = I1 /I0

(x100 si tu veux un %)

Question 42

Loi de Beer pour l’absorption de la lumière

Answer 42

A = 2 - Log%T

A = -LogT

A = log1/T

Question 43

Loi de Lambert

Answer 43

L’absorbance est directement proportionnelle à l’épaisseur du milieu traversé par le faisceau lumineux

I = I0 - e^al (relation entre intensité de la lumière et la distance optique à travers l’analyte)

Question 44

Loi de Beer-Lambert

Answer 44

Combinaison des deux lois :
A = a * c * l

a = coefficient d’absorption molaire (L/mol*cm)
c = mol/L
l = cm

Relie l’abs à la concentration et la longueur du trajet optique

Question 45

C’est quoi le coefficient d’abs mol ?

Answer 45

Constante (valeur donnée en exam) pour une substance donnée et pour une longueur d’onde utilisée : c’est l’abs d’un analyte dans une solution de 1 mol/L dans une cuvette de 1 cm d’épaisseur à une longueur d’onde donnée

ex. 9.32x10^3 L/mol*cm à 470 nm (composant Thiourée)

Question 46

Les limites d’utilisation de la loi de Beer-Lambert

Answer 46

• Éviter lumière parasite
• Constance du faisceau lumineux
• Faisceau I0 monochromatique et λ spécifique (%Tmax)
• Solution éch homogène
• Cuvette propre et calibrées
• Seule la substance cible abs spécifique à cette λ
• [éch] intérieur de la lim de linéarité

Question 47

À quoi sert la courbe spectrale (2) ?

Answer 47

1. Déterminer la λ préférentielle d’un analyte à doser, donc quelle λ il y a un %Tmax
2. Identifier des susbstances

Question 48

V ou F. La couleur de la λ préférentielle d’un analyte correspond souvent à la couleur de la solution et donc la λ va varier selon la concentration

Answer 48

F.

• Habituellement il s’agit de la λ de la couleur complémentaire à l’analyte coloré
• λ préférentielle ne change pas selon la concentration
• À l’inverse, λ minimale = couleur de l’analyte

Question 49

Pourquoi doit-on travailler à la longueur d’onde d’absorption maximale en spectro ?

Answer 49

Car c’est à cette longueur d’onde que les petites variations de concentrations auront des plus grandes variations d’absorbance, donc une meilleure sensibilité de méthode

Question 50

V ou F. Il est impossible de mesurer directement l’absorbance d’une solution car celle-ci doit être contenue dans un récipient

Answer 50

V. C’est pourquoi on fait le blanc, qui subit les même traitement que l’éch et contient tout sauf l’analyte à doser

Question 51

La perte de lumière dans le cuvette d’échantillon sont due à quoi ? Quelle est la solution ?

Answer 51

• réflexion de la lumière sur les parois
• absorption de lumière par les parois
• diffusion lumière par les molécules de solvant

Solution ? Le blanc (annule les effets du milieu sur l’absorbance, pour cibler que l’absorbance de l’analyte)

Question 52

Comment déterminer su un analyseur possède une lampe à gaz ?

Answer 52

Si la lecture est en visible on a une lampe à incandescence vs si lecture en UV on a une décharge électrique dans un gaz donc forcément une lampe à gaz

Question 53

Considérant l’abs du Stdc est de 0,325, que faudra-t-il faire pour un échantillon ayant comme absorbance 1,76 ?

Answer 53

Impossible à savoir car pas savoir la concentration de Stdc dans ce contexte donnée (et usually la limite de concentration est aussi donnée)

Question 54

C’est quoi la différence de définition entre la spectrophotométrie et la photométrie ?

Answer 54

Photométrie : mesure l’intensité lumineuse à une ou plusieurs longueurs d’onde

Spectrophoto : Mesure l’absorption ou transmission de lumière qui traverse un spectre de longueur d’onde

Question 55

Quels sont les 3 grands types de photométrie ?

Answer 55

• Lumineuse (simplement intensité de lumière perçue par l’oeil)
• Colorimétrique (caratérise couleur/intensité lumière)
• D’absorption (abs lum à 1+ longueur d’onde, déterminant [analyte])

Question 56

Quelle valeur devons-nous regarder pour déterminer si courbe de calibration acceptable ou pas ?

Answer 56

r2 > ou égal à 0,9900

Question 57

V ou F. La relation entre abs et transmittance est directement proportionnelle

Answer 57

F. C’est inversement proportionnelle (plus y’a d’absorbance moins il y a de transmittance)

Question 58

Formule de K

Answer 58

K = D.O / [concentration]

Question 59

Que doit contenir le blanc ?

Answer 59

Tout sauf l’analyte ou autre colorant qui pourrait absorber à la longueur d’onde spécifique de l’analyte

Question 60

Pourquoi faire un blanc ?

Answer 60

• Corriger les interférences du solvant, des réactifs ou des cuves.
• Éliminer les erreurs dues à la diffusion ou à la réflexion de la lumière.
• Étalonner l’instrument pour garantir des mesures précises.
• Améliorer la reproductibilité des résultats.

Question 61

Quelles sont les unités dans la formule de Beer-Lambert ?

Answer 61

L’absorbance (A) est sans unité.

Le coefficient d’absorption molaire (ε) a des unités de L·mol-1·cm-1

La concentration (c) est mesurée en mol/L.

La longueur du trajet lumineux (l) est mesurée en cm.

Question 62

Quelle est l’unité de la constante de la loi Beer-Lambert?

Answer 62

l car normalement on ne devrait pas changer de cuvette en milieu d’analyse

Question 63

Quel est le but de la limite de linéarité d’une méthode ?

Answer 63

La lim à laquelle la concentration cesse de respecter la loi Beer-Lambert donc on perd la proportionnalité entre la concentration et l’absorption

Question 64

V ou F. Un analyte peut avoir plus d’un pic dans une courbe spectrale

Answer 64

V. Mais le pic le plus élevé est la longueur d’onde préférentielle

Question 65

Avantage et inconvénient d’une cuvette à circulation (à flux) ?

Answer 65

avantage = moins de contamination et plus de reproductibilité, évite sédimentation, protège éch facilement dégradé par lumière, mesure t réel

désavantage = complexe, + coûteux, besoin d’un grand vol d’Éch, erreur par effet de dilution…

Question 66

Quels sont les deux modèles de détecteur à cellule photo-émissive ?

Answer 66

• tube photo-multiplicateur
• simple

Question 67

Quelle différence principale entre cellule photoconductrice vs photo-émissive ?

Answer 67

Cellule photoconductrice : Change sa conductivité en réponse à la lumière, moins sensible, plus lente, utilisée pour des intensités lumineuses plus élevées.

Cellule photoémissive : Émet des électrons lorsque la lumière la frappe, plus sensible et plus rapide, utilisée pour des mesures de faible intensité lumineuse.

Question 68

Le tube photomultiplicateur (PMT) peut avoir deux arrangements principaux en fonction de son détecteur. Quels sont ces arrangements ?

Answer 68

Mode direct : La lumière frappe directement la cathode du tube photo-multiplicateur.

Mode réflexion : La lumière est réfléchie vers la cathode, souvent utilisée dans des configurations plus spécialisées.