Relie l'atténuation de la lumière monochromatique traversant un milieu homogène absorbant à la concentration de l'absorbeur et à la longueur de trajet, formulée couramment A = ε · b · c (absorbance A, absorptivité molaire ε, trajet b, concentration c).

Principe

L'intensité transmise diminue exponentiellement avec le produit concentration·chemin optique ; dans le régime linéaire l'absorbance est proportionnelle à la concentration si ε est constant et les conditions de mesure idéales.

Démonstration

Un dosage par spectrophotométrie mesure l'absorbance d'une solution colorée à une longueur d'onde fixe et une cuve de longueur donnée ; une courbe d'étalonnage A versus concentrations connues est linéaire à faibles concentrations et sert à déterminer la concentration d'un échantillon inconnu.

Mauvaise application

Supposer la linéarité à hautes concentrations, avec lumière polychromatique, dans des échantillons diffusants ou turbides, ou lorsque des équilibres chimiques ou associations modifient ε entraîne des erreurs systématiques ; la lumière parasite et la non-linéarité de l'instrument invalident aussi la forme simple.

Conséquence

Lorsque les conditions sont respectées, la loi permet une analyse quantitative directe de la concentration d'absorbeur à partir de l'absorbance mesurée et facilite l'étalonnage ; elle sous-tend de nombreuses techniques analytiques spectrophotométriques.

Inversion

Si des interactions, des agrégats, une absorbance élevée (saturation), la diffusion ou des effets de largeur de bande dominent, la relation observée s'écarte du comportement linéaire de Beer–Lambert et l'absorbance ne suit plus simplement la concentration.

Limite

Exige un milieu absorbant homogène, diffusion négligeable, lumière monochromatique ou bande étroite, absorptivité molaire constante et réponse linéaire du détecteur ; exclut les échantillons hétérogènes, fortes associations/dissociations et hautes densités optiques sans correction.

Tension sémantique

Souvent confondue avec une simple description de transmittance ; la loi de Beer–Lambert traite l'absorbance comme une mesure logarithmique de l'intensité transmise liée à la concentration, tandis que des usages approximatifs la présentent parfois comme une loi linéaire universelle sans conditions expérimentales.

Synthèse

La loi de Beer–Lambert énonce que dans des conditions spectroscopiques idéales l'absorbance est proportionnelle à la concentration de l'absorbeur et au trajet optique via une absorptivité molaire constante ; elle est fondamentale pour la spectrophotométrie quantitative mais exige la validation de ses hypothèses pour chaque application.