Partie expérimentale
2.7 Dosage des cations métalliques
Le choix d’une méthode analytique de dosage est avant tout conditionné par la nature de l’échantillon à analyser, par la concentration présumée de l’analyse et par les interférences potentielles dues à la matrice.
Parmi toutes les techniques disponibles à ce jour pour l’analyse minérale des éléments en solution, la plus répandue est la spectrométrie d’absorption atomique (SAA). Cette méthode est souvent appliquée à l’analyse de traces dans des milieux très variés comme l’analyse de métaux ou de métalloïdes dans des fluides biologiques, l’analyse d’échantillons géologiques, l’analyse d’effluents industriels, etc.
2.7.1 Spectrométrie d’adsorption atomique
L’absorption d’un photon de fréquence
ν
par un atome A n’est possible que si la différence d’énergie entre le niveau initial E0 et le niveau Ei après absorption corresponde à une transitionSoit : h E Ei )/ ( 0 (II.1) Avec : h : la constante de Planck
Par suite un atome, ne peut absorber que des radiations de fréquence bien déterminée, qu’il est en outre capable d’émettre. L’absorption se fait à partir du niveau inférieur de la transition correspondante à l’énergie h ν. On choisira fréquemment une transition dont le niveau inférieur est le niveau fondamental ; celui-ci correspond en général au plus peuplé. C’est cette faculté d’adsorption, pour les atomes, de l’énergie apportée par des photons de fréquence bien déterminée qui constitue le principe de base de la méthode de spectrométrie d’absorption atomique.
La méthode s’applique bien au dosage de trace ; l’amélioration de la reproductibilité avec les La simplicité de la méthode conduit, surtout pour des analyses de séries, à des prix de revient particulièrement intéressants.
L'intensité de l'absorption dépend directement du nombre de particules absorbant la lumière selon la loi de Beer Lambert équation (II.5), selon laquelle l'absorbance est proportionnelle au coefficient d'absorption spécifique A, au trajet optique B et à la concentration C.
C B A I I / log 0 (II.5) Avec :
I = intensité après absorption par les atomes Io = intensité initiale de la source lumineuse.
Cependant en pratique, cette relation n'est pas toujours vérifiée. On n'obtient pas toujours une droite d'étalonnage. C'est le cas si la concentration devient trop élevée.
La gamme de dosage est le domaine dans lequel la droite d'étalonnage est pratiquement une droite. Il est limité pour les faibles concentrations par la limite de détection et pour les fortes concentrations par l'erreur sur la fidélité : à une très forte variation de la concentration correspond une faible variation de l'absorbance [27].
La gamme de dosage est généralement donnée par le constructeur. Elle dépend de la raie de dosage utilisée. La source de mesures pour l’absorption atomique la plus courante est la lampe à cathode creuse. Elle consiste en une anode de tungstène et une cathode cylindrique sise dans un tube en verre contenant un gaz inerte, comme l’argon. La cathode est composée de l’élément à analyser
2.7.1.1 Dosage des métaux lourds
La présente méthode décrit le dosage du Manganèse, du Nickel, et du Plomb dans les eaux par spectrométrie atomique [26]. Cette technique est applicable lorsque les teneurs des éléments dosés sont relativement élevées. Ces concentrations peuvent varier en fonction des caractéristiques de l’appareillage de spectrométrie absorption atomique utilisé, mais sont généralement de l’ordre de celles indiquées dans le tableau II.1 :
Tableau II.1 : il présente les éléments à doser en fonction du domaine de dosage
Éléments dosés Domaine de dosage
(mg/l) Manganèse Nickel Plomb 0,05 à 4 0,1 à 10 0,2 à 10 2.7.1.1.1 Principe
Nébulisation de l’échantillon (éventuellement après dilution) des la flamme d’un spectrométrie absorption atomique.
Détermination de la teneur en chacun des éléments recherchés a partir :
Soit des valeurs obtenues sur des solutions témoins de chacun de ces éléments Soit des valeurs obtenues selon la méthode des ajouts dosés
2.7.1.1.2 Réactifs
Au cours de l’analyse et pour la préparation des réactifs, nous avons utilisé de l’eau bidistillée et des réactifs de pureté analytique reconnue
Acide nitrique MERCK à 99%, solution environ 0,01 N. Chlorure d’ammonium ISI à 99.2%, solution à 100 g/l.
Solutions étalons des éléments à doser. Solutions nitriques environ N contenant 1,00 g d’élément par litre :
Manganèse préparé à partir de métal. Nickel préparé à partir de métal. Plomb préparé à partir de métal. 2.7.1.2 Appareillages
2.7.1.2.1 Matériels courant de laboratoire
Toute la verrerie est très soigneusement lavée à l’acide nitrique environ 6 N et rincé à l’eau distillée. Les dosages des cations considérés a été effectue au laboratoire de chimie URASM/CSC ANNABA.
2.7.1.2.2 absorption atomique :
L’absorption atomique utilisée est de provenance Perkin Elmer, elle est équipé des lampes à cathodes creuses correspondant aux éléments à doser, d’une lampe permettant la correction de l’absorption non spécifique et d’un ensemble «nébuliseur - brûleur » acétylène air.
2.7.1.3 Mode opératoire
Les mesures sont effectuées en milieu nitrique 0.01 N.
Nous opérons selon la méthode directe par comparaison à des solutions d’étalonnage. Vu que cette technique peut être appliquée sur des échantillons peu chargés en sels et dont la nature est suffisamment connue pour que les interactions ne soient pas à craindre a priori.
2.7.1.3.1 Préparation des solutions d’étalonnage :
Nous préparons 4 solutions témoins couvrant, pour chaque élément considère la gamme des teneurs à doser en milieu nitrique 0.01 N au moment de l’emploi, à partir de chacune des solutions étalons au moins [26].
2.7.1.3.2 Mesures
Avant d’effectuer les mesures spectrométriques, nous avons procédé à faire les réglages en fonction du type de spectromètre utilisé. Nous nous sommes placés dans les conditions opératoires indiquées dans le tableau II.2 et mesurer l’absorbance A1 de chaque élément avec
lampe de cathode creuse appropriée. Le réglage des débits est réalisé en aspirant de l’eau bidistillée.
Tableau II.2 : il présente les éléments à doser en fonction de la longueur d’onde et la nature
flamme employée
Elément à doser Longueur d’onde (nm) Flamme Manganèse Nickel Plomb 279,5 232,0 283,3
Acétylène air oxydante Acétylène air oxydante
2.8 Protocoles expérimentaux