Spectroscopie UV-Visible

Conditions d'absorption dans les domaines
UV proche et Visible

Les photons de l'UV proche et du visible (190nm < l< 700nm ) peuvent être absorbés par des molécules organiques car les énergies qui leur sont associées peuvent correspondre à celles qui sont nécessaires pour assurer des transitions mettant en jeu les électrons impliqués dans les liaisons covalentes (et aussi ceux des doublets non liants de certains hétéroatomes).
La gamme des énergies balayées par la spectroscopie UV-visible est large (de 6,5 eV à 1,7eV / photon.).
- Dans quelles conditions peut-il y avoir absorption dans l'UV proche? dans le visible?
- Comment obtient-on les spectres d'absorption?
- Quelles informations peut-on tirer des spectres d'absorption?

Les conditions de l'absorption dans l'UV proche et dans le visible
- l'énergie associée au rayonnement (quantum hn) doit correspondre à celle d'une transition électronique de la molécule.
- la grande stabilité des liaisons simples C-C, C-H, implique qu'une transition des électrons engagés dans ces liaisons nécessite une énergie importante ( "grande" distance énergétique entre état fondamental et état excité), la bande d'absorption correspondante se situe alors dans l'UV lointain (l < 180nm).
- les électrons p engagés dans les liaisons doubles ou triples (ex C=C, C=O...) peuvent plus facilement subir une transition énergétique car la distance énergétique qui sépare le niveau fondamental du niveau excité est plus faible, leur bande d'absorption se situe dans l'UV proche.
- l'importance de la conjugaison : dans un système conjugué, représenté par l'alternance double liaison / simple liaison, les électrons p sont délocalisés, d'autant plus que le système s'étend sur plus de liaisons (voir benzène). La délocalisation est accompagnée d'un rapprochement des niveaux d'énergie électronique, l'excitation nécessitera alors d'autant moins d'énergie que le système présentera plus de doubles liaisons conjuguées. La conjugaison déplace les bandes d'absorption vers les plus grandes longueurs d'onde. Les molécules hautement conjuguées absorbent dans le visible et sont colorées.
Les groupements responsables de l'absorption dans l'UV et le visible sont des chromatophores.

L'acquisition des spectres d'absorption UV-visible
- le spectrophotomètre utilisé possède deux sources, l'une qui couvre l'UV proche (190nm - 400nm) et l'autre le visible (et un peu d'IR proche), il permet de balayer très rapidement toute une gamme de longueurs d'onde. Pour chaque radiation, le faisceau est divisé en deux, une partie est dirigée vers l'échantillon et l'autre vers le blanc (le solvant) qui ici, est l'eau. La détection est assurée, pour chaque faisceau, par un détecteur de type photodiode et le traitement des signaux par un logiciel adapté permet d'afficher le spectre d'absorption (ici en Absorbance) de l'échantillon. Les cuves utilisées sont en quartz qui absorbe très peu sur l'ensemble UV-visible.
- l'absorption dans l'UVproche et le visible se traduit par la présence de bandes qui correspondent en réalité à de nombreuses raies tellement proches qu'elles ne sont pas résolues. Chacune correspondant à la transition d'un électron de l'état fondamental à l'un des nombreux états vibrationnels, voire rotationnels associés à chaque état électronique excité.

Les informations fournies par les spectres d'absorption UV-visible
- la spectroscopie UV-visible est surtout utilisée en analyse quantitative. Un spectre d'absorption permet de déterminer le (ou les) maximum d'absorption de l'espèce chimique étudiée, donnée utilisée ensuite pour la doser, en appliquant la loi de Beer-Lambert.
- les chromophores des protéines et de l'ADN absorbent fortement dans l'UV proche, les spectres UV permettent d'estimer leur concentration relative dans un extrait cellulaire, par exemple.