LA SPECTROPHOTOMÉTRIE ET L'ANALYSE SPECTRALE QUANTITATIVE

GÉNÉRALITÉS

Depuis quekiues années, les observations spectroscopiques ne se font plus uniquement dans un but qualitatif. L’analyse quantitative des liquides colorés a trouvé, dans l’étude des spectres d’absorption, un secours précieux. Il convient de distinguer et de séparer immédiatement quelques procédés spectroscopiques dont le point de départ est purement empirique, et la méthode speclrophotomélrique, c’est-à-dire l’application, au dosage des matières colorantes, de la loi numérique qui règle l’absorption de la lumière par un milieu homogène.

Ces procédés empiriques ne sont, en réalité, qu’un perfectionnement du procédé dit « colorimétrique » (1) que l’on applique depuis longtemps au dosage approximatif des matières colorantes. On sait que le liquide à examiner, introduit dans une cellule en verre et disposé sur un fond blanc, est dilué progressivement jusqu’à ce qu’il présente la môme intensité de coloration qu’une solution type, d’un titre connu et observée dans des conditions identiques d’épaisseur et d'éclairement. A ce moment, la solution à titrer et l’étalon employé ont sensiblement, sous des volumes égaux, la môme richesse en matière colorante. Ce procédé, qui a été appliqué notamment au dosage de l’oxyhémoglobine du sang, présente un inconvénient grave. En effet, prenons pour exemple les solutions sanguines. On sait que ces solutions exercent une absorption énergique sur la région verte du spectre, très faible, au contraire, sur les rayons rouges. Il en i-ésulte que, par suite de la grande quantité de lumière rouge transmise, la variation de l’absorption dans la région verte, où l’intensité lumineuse éprouve l’affaiblissement le plus notable, n’est plus sensible à l’œil. La lumière totale transmise varie donc peu pour un notable accroissement de la richesse du liquide. Cet inconvénient disparaît, si l’on observe non plus la lumière totale transmise par la solution, mais seulement la couleur spectrale pour laquelle la matière colorante exerce l’absorption la plus énergique, — la région verte par conséquent, dans le cas de l’oxyhémoglobine. A cet effet, on examine au spectroscope les deux solutions à comparer, et on les dilue progressivement jusqu’à ce que — toutes choses étant égales d'ailleurs — elles présentent, dans une région spectrale sensible, un môme phénomène optique bien déterminé. Ce sera, par exemple pour l’oxyhémoglobine, l'appari-

(1) Vov. a l’arliiTe : Analyse du sanÿ; dosage de l'oxyltémoglobine.

ANALYSE SPECTRALE QUANTITATIVE

tion (le l'espace vert qui sépare les deux bandes, ou encore l'égale largeur de ces bandes.

Ces divers procédés, qui ont été modifiés de bien des façons, n'ont guère 'été appliqués qu’à l’étude du sang. Leur valeur sera discutée en même temps que celle des autres procédés de dosage de roxj'bémoglobine. Pour l’instant, il nous suffit de faire ressoi-tir que le point de départ de cette méthode spectroscopique est purement empirique, et que toujours on en revient à comparer, directement ou indirectement, la solution à titrer avec une solution type, de concentration connue.

Tout autre est le principe sur lequel repose la méthode spectrophotométrique que nous allons exposer maintenant. Ce principe est le suivant, à savoir que la diminution d’intensité que subit un faisceau de lumière par suite de son passage à travers une solution colorée, est fonction de la l’ichesse de cette solution en matière colorante, toutes choses étant égales [d’ailleurs. On verra tout à l’heure quelle est la nature de cette relation. Pour l'instant, il nous suffit de montrer C[ue le problème à résoudre se ramène pratiquement à une question de photométrie : Etant donnés deux faisceaux lumineux d’intensité égale, dont l’un A, est perçu directement par l’observateur, et l’autre B, perçu seulement après passage à travers la solution colorée, il s’agit de mesurer l’intensité relative de ces deux faisceaux et d’apprécier ainsi l’affaiblissement sul)i parle faisceau B, sous l'action du milieu coloré..La valeur de cet affaiblissement permettra de calculer ensuite le titre de la solution colorée.

11 semble donc qu’au moins en principe, un photomètre quelcoiupe puis.se servir à ce genre de déterminations quantitatives. Il n’en est rien ; en effet, on montrera plus loin que la loi qui relie l’absorption ^de la lumière par les solutions colorées à la concentration de ces solutions ne s’applique C{u’à une lumière homogène. Il est [donc indispensable de décomposer à l’aide d'un prisme les deux faisceaux de' lumière composée, A et B, et de mesurer par comparaison, non plus l’affaiblissement ^total subi par l’ensemble [des rayons hétérogènes qui composent le faisceau B, mais l’absorption exercée par la solution colorée sur une couleur spectrale simple, c’est-à-dire sur une lumière aussi homogène que possible. Bien entendu, on choisit chaque fois la [région spectrale dans laquelle la matière colorante exerce l’absorption la plus énergique. Ajoutons qu’au besoin, cette mesure photométrique pourra être faite successivement dans plusieurs régions du spectre. — La méthode mérite donc bien la dénomination de méthode speclrophotométrique, et, en principe du moins, il suffit, pour construire uq spectrophotomètre, de combiner un spectroscope avec l'un ou l’autre des nombreux photomètres qui ont été imaginés, en France, par Arago, Bouguer, Foucault, de la Prévostaye et Desains, Jamin, Becquerel..., en Allemagne, par Zcellner, O. Ilagen, Wild, et d’autres physiciens (1).

Telles sont les conditions générales du problème. Étudions maintenant de plus près le principe de la méthode, tel qu'il a été posé par Bunsen et Roscoe i2'

(1) Voy. p. 29.

(2) .Bunsen et Roscoe Pogrjeiidorff's Annalen-, t. C, CVIII, CXVII et surtout t. CI, p. 23.5, 1837.