Mini Spectro, un spectrophotomètre pour les lycéens (V2)
Projet réalisé par Stéphane LAURENT professeur de physique-chimie et Sylvie BERNARD-VILLAIN technicienne de laboratoire au lycée Valin de La Rochelle.
Présentation
- Mini Spectro, est un spectrophotomètre fabriqué à partir d'un microcontrôleur Arduino Nano, d'un capteur de spectre AS7341, d'une DEL et d'un écran LCD. Le boitier est imprimé à l'aide d'une imprimante 3D.
- L'utilisation de ce mini spectro est proche des spectrophotomètres que l’on trouve habituellement dans les lycées. Il permet à nos élèves une première approche, très pédagogique, de la spectrophotométrie.
- Une interface graphique permet t'interagir avec ce mini spectro. Elle est très intuitive et permet ainsi une prise en main rapide par nos élèves.
Les principales fonctions
- Afficher un spectre d’absorption en couleurs ;
- Mesurer l’absorbance de solutions colorées ;
- Étudier la loi de Beer-Lambert grâce à un tracé en direct de la courbe représentant l’absorbance en fonction de la concentration, ainsi que sa modélisation ;
- Réaliser un suivi cinétique ;
- Toutes les mesures peuvent être exportées vers le presse-papiers, vers Excel ou au format CSV ;
- Les graphiques peuvent être enregistrés aux formats PNG, PDF, JPG ou SVG.
Exemples de mesures réalisées en travaux pratiques avec nos élèves.
Version de démonstration
- Pour tester l'interface graphique sans disposer d'un mini spectro, vous pouvez télécharger une version de démonstration (mise à jour du 13/12/2023).
Cette version contient des mesures préenregistrées.
L'interface graphique
Branchement du Mini spectro
- Le mini spectro doit être relié par un câble USB avec l’ordinateur. Ensuite il suffit d'ouvrir l’application « Minispectro.exe ».
Lors de l’initialisation du mini spectro, il faut absolument retirer la cuve.
Réglage du zéro
- Sélectionner « Réglage du zéro ». Insérer une cuve contenant le solvant dans le mini spectro puis cliquez sur le bouton “Mesurer”.
Le réglage du zéro s’effectue automatiquement pour les 8 longueurs d’onde que le mini spectro peut utiliser.
Spectre d’absorption
- Insérer une cuve contenant une espèce chimique colorée dans le spectrophotomètre puis sélectionner « Spectre d’absorption »
Ce mini spectro ne peut mesurer l’absorbance que pour 8 longueurs d’onde : 415, 445, 480, 515, 555, 590, 630 et 680 nm. Les 8 points sur le spectre correspondent aux mesures réellement effectuées. Le reste du spectre est interpolé.
- Les icônes sur le côté droit du spectre permettent :
- d'afficher un cercle chromatique ;
- d'exporter les mesures vers le presse-papiers ou vers Excel ;
- d'enregistrer le spectre d'absorption au format, png, jpg, svg ou pdf;
- personnaliser le spectre avec la fenêtre “Options”.
- Comparaison des spectres d’absorption d’une solution de permanganate de potassium obtenus à l’aide d’un spectrophotomètre de référence et du mini spectro.
Choisir la longueur d'onde
- Pour choisir ou modifier la longueur d'onde pour laquelle vous souhaitez mesurer l'absorbance, cliquez sur “Choisir la longueur d'onde”.
Mesure de l'absorbance
- Après avoir sélectionné une longueur d'onde, cliquer sur “Mesure de l'absorbance”.
Loi de Beer-Lambert
- Cliquez sur le bouton “Loi de Beer-Lambert“
- Pour chaque cuve :
- saisissez la concentration de la solution ;
- insérez la cuve puis cliquez sur le bouton correspondant à son numéro ;
- l’absorbance est mesurée et ajoutée automatiquement au tableau.
Pour modifier l’unité de la concentration, utilisez le bouton “Options” ;
La notation scientifique peut être utilisée pour saisir les concentrations : par exemple, 2 × 10⁻⁵ s’écrit 2e-5.
Les valeurs décimales doivent être saisies avec un point et non une virgule : 0.002 et non 0,002.
Pour effacer une mesure, supprimez simplement la valeur de sa concentration puis validez en appuyant sur la touche “Entrée” du clavier.
Affichage de la modélisation
- Sur le côté droit du graphique, cliquez sur “Modélisation” et choisissez le modèle à utiliser.
