Domaine de linéarité de la loi de Beer-Lambert

La loi de Beer-Lambert permet de relier l'absorbance `A` d'une solution à la concentration `C` en espèce colorée de cette solution (au lycée, l'essentiel des solutions étudiées sont colorées, mais cette loi est également valable dans le domaine UV). L'utilisation d'un spectrophotomètre permet ainsi de déterminer une concentration à partir de la mesure d'une absorbance).

Cependant, la loi de Beer-Lambert n'est utilisable que si :

• la concentration de l'espèce est inférieure à une valeur limite (qui dépend de l'espèce chimique étudiée), au-delà de laquelle absorbance et concentration ne sont plus proportionnelles (la loi de Beer-Lambert est sous une forme plus complexe qui ne sera vue que dans le supérieur) ;
  
• la solution est homogène (il faut donc éviter la présence de bulles ou de particules en suspension qui diffusent la lumière voire qui opacifient la solution) ;
  
• la solution n'est ni fluorescente, ni phosphorescente.

Pour des solutions trop concentrées, la loi de Beer-Lambert ne peut pas être utilisée car il n'y a plus proportionnalité entre l'absorbance mesurée et la concentration de l'espèce étudiée : on dit que l'on quitte le domaine de la linéarité de la loi de Beer-Lambert.

Exemple

Dans le cas ci-dessous de la courbe représentant l'absorbance de solutions d'orthophénanthroline ferreuse en fonction de leur concentration, on observe qu'au-delà d'une concentration égale à `2\times10^{-3}\ "mol"\cdot"L"^-1`, les grandeurs \(A\) et \(C\) ne sont plus proportionnelles.

Ci-dessous cette même courbe, mais dans son seul domaine de linéarité ; celui dans lequel la loi de Beer-Lambert s'applique.

Certaines espèces ne sont dosables que pour des concentrations très faibles, car leur absorbance sort très vite du domaine de linéarité. C'est le cas du permanganate de potassium, que l'on ne peut doser que pour des concentrations en général inférieures à `10^{-3}\ "mol"cdot"L"^{-1}`. D'autres, comme le sulfate de cuivre, peuvent être dosées pour des concentrations allant jusqu'à  `1\ "mol"cdot"L"^{-1}`.

Point de vigilance : comme l'absorbance dépend de la température, il faut veiller à réaliser les mesures des solutions de la gamme étalon à une même température.