La République Algérienne Démocratique et Populaire
Ministère de l’enseignement supérieure et recherche scientifique CU de Tissemsilt.
Faculté des Sciences de la Technologie
Département des sciences de la nature et de la vie
Dr/ Kehili .H
https://immunologyworld.wordpress.com HOUSSEM.KEHILI@HOTMAIL.FR
L’année universitaire: 2018/2019
La spectroscopie
Les différentes méthodes d’analyses 1) Méthodes potentiométriques
Ces méthodes mettent en œuvre le plus souvent des électrodes spécifiques qui sont utilisées par immersion dans une solution, elles permettent de mesurer: pH, potentiel d'oxydo-réduction, oxygène, résistivité.
2) Méthodes colorimétriques
Ces méthodes mettent en jeu des "réactions colorées" dont l'intensité de la couleur obtenue est évaluée au moyen de comparateurs possédant des disques, plaquettes ou bandes colorées servant d'étalons.
3) Méthodes volumétriques
De nombreux paramètres sont déterminés par volumétrie (alcalinité, dureté totale, dureté calcique, chlorures...).
4) Méthodes spectroscopiques
Les méthodes spectroscopiques se basent sur l’absorption ou l’émission de radiation du spectre électromagnétique par beaucoup de molécules quand les électrons changent de niveaux énergétiques.
L’interaction de l’énergie de la lumière avec la matière est utile pour déterminer les composés et leur concentration dans des mélanges de matière
Elle nécessite la mise en œuvre préliminaire d'une réaction colorée spécifique de l’élément recherché. Elle s'appuie sur le fait que toute solution colorée traversée par un faisceau de lumière laisse passer une fraction de la lumière incidente; la quantité de lumière absorbée est proportionnelle à la concentration du composé coloré recherché.
1.Spectrophotométried'absorption
1.1 Spectroscopie D’absorption Dans L’UV-Visible
Une transition UV-visible (souvent 180 à 750 nm) correspond à un saut d’un électron d’une orbitale moléculaire fondamentale occupée à une orbitale moléculaire excitée vacante. La matière absorbe alors un photon dont l'énergie correspond à la différence d'énergie entre ces niveaux fondamental et excité.
Appareillage
L’étude des absorptions nécessite l’utilisation d’un appareil appelé spectromètre. Il est constitué des éléments suivants :
1) Source: Le rôle de la source est de fournir la radiation lumineuse.
2) Monochromateur: Le monochromateur a pour rôle de disperser le rayonnement polychromatique provenant de la source et d’obtenir des radiations monochromatiques.
3) Diviseur de faisceau ou photomètre: La lumière monochromatique qui émerge du monochromateur est séparée en deux faisceaux qui traversent les compartiments de l’échantillon et de la référence.
4) Détecteur: Le détecteur convertit la lumière reçue en courant. Il est relié à un enregistreur qui permet de tracer un spectre d’absorption de l’échantillon analysé.
5) Cellules: La solution à étudier doit être placée dans une cellule ou cuve. Les cuves ont différentes épaisseurs et sont en quartz pour le domaine UV-visible. Le verre est réservé aux mesures dans le domaine visible uniquement.
Applications de la spectroscopie UV-visible
1 - Analyse qualitative
Le spectre UV ou visible ne permet pas l’identification d’un produit mais celle du groupement chromophore qu’il contient.
2 - Analyse quantitative
L’analyse quantitative par la spectrométrie UV-visible est très employée. Ces mesures ont des applications dans divers domaines :
En laboratoire :
Suivi de la cinétique d’une réaction
Mesure des constantes de dissociation d’acides et de bases ou des constantes de complexation…
Détermination de la composition d’un mélange (benzène dans le cyclohexane).
Police scientifique.
Expertise judiciaire.
Environnement :
Ozone dans l’air des villes
Métaux lourds dans l’eau.
Mesure du phénol dans l’eau (à la bande 200-300 nm)
Matière organique, matières en suspension, nitrates contenus dans l'eau.
Lutte antidopage.
Agroalimentaire.
L'utilisation d'un couplage CG-SM permet le dosage des différentes familles de composés chromatographiables en phase gazeuse en utilisant un seul solvant d'extraction (ex.: le dichlorométhane) et une seule séparation chromatographique.
Les composés sortant du chromatographe sont fragmentés par un bombardement d'électrons. L'ensemble des ions détectés (masse/charge) constitue le spectre caractéristique de la molécule.
L'ordinateur vient au secours du technicien pour l'exploitation des spectres. Ce détecteur est le plus performant car il permet une identification des molécules même en cas de mauvaise séparation sur la colonne, d'où l'intérêt de la spectrométrie de masse par rapport aux détecteurs spécifiques
2. Spectrométrie de masse (SM)
Principe de l’utilisation de spectrométrie de masse.
3. La spectrophotométrie d'absorption atomique (AA)
Cette méthode d’analyse dite élémentaire permet de doser des éléments chimiques à l’état de traces (en très faible quantité) contenus dans une solution. Ainsi est on capable à partir d’un échantillon de connaître les concentrations des espèces présentes. Cette méthode est quantitative notamment dans le domaine UV-visible.
La spectrométrie d’absorption est basée sur la théorie de la quantification de l’énergie des atomes.
La spectrométrie d’absorption est basée sur la théorie de la quantification de l’énergie des atomes. En effet un atome qui passe de son état (d’énergie) fondamental à un état excité quelconque absorbe un ou plusieurs photons. Les photons absorbés étant caractéristiques des éléments absorbants, et leur quantité étant proportionnelle au nombre d'atomes d'élément absorbant, l'absorption permet de mesurer les concentrations des éléments que l'on a décidé de doser .
4.La spectrophotométrie d'émission de flamme
La pulvérisation d'une solution d'eau contenant des métaux dans une flamme se caractérise par une décomposition et une dissociation à l'état atomique des traces métalliques.
Les atomes des métaux sont ainsi excités thermiquement par la flamme, et leur retour à l'état fondamental s'accompagne de l'émission d'une radiation dont la longueur d'onde est spécifique de l'élément recherché et dont l'intensité est directement proportionnelle à la concentration. Cette technique est appropriée pour le dosage direct des éléments alcalins: Na, K, Li.
5. Spectroscopie de vibration dans l’infrarouge
La spectroscopie infrarouge (IR) étudie les vibrations des molécules lorsqu’elles sont irradiées par une onde électromagnétique comprise dans le domaine de l’infrarouge : environ 0,8 et 1000 μm. Cette zone spectrale est divisée en :
- Proche-IR 0,8-2,5 μm - IR moyen 2,5-25 μm - IR-lointain 25-1000 μm
La spectroscopie infrarouge est l’un des outils spectroscopiques les plus utilisés pour la caractérisation des molécules.
Les principes à la base de la spectroscopie IR sont très proches de ceux qui régissent la spectroscopie UV-visible. La différence provient des niveaux d’énergies sollicités par cette technique : il s’agit des énergies de vibration moléculaire.
Lors du changement de niveau vibrationnel, une onde électromagnétique ne peut être absorbée (ou émise) que si on a simultanément une variation du moment dipolaire électrique.
