Spectrométrie d'absorption atomique

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un spectrométre d'absorption atomique.

En chimie analytique, la spectrométrie d'absorption atomique (Atomic absorption spectroscopy en anglais ou AAS) est une technique servant à déterminer la concentration de certains métaux dans un échantillon[1]. En 2010, elle peut servir à mesurer la concentration de plus de 60 métaux différents en solution[réf. nécessaire]. Elle fait partie des méthodes classiques d’analyse en chimie analytique. Basée sur des méthodes optiques, elle conduit aussi bien à des résultats qualitatifs qu'à des données quantitatives. L'absorption est utilisée généralement pour faire un dosage, l'élément est connu, on détermine une concentration.

L'analyse se base sur l’absorption de photons par des atomes à l'état fondamental, et on utilise à cet effet en général des solutions sauf dans le cas des hydrures. Une préparation est donc souvent nécessaire : dissolution d'un alliage par exemple.

Bien que cette technique date du XIXe siècle, sa forme moderne fut développée dans les années 1950 par des chimistes australiens, menés par Alan Walsh et travaillant à la Division of Chemical Physics du CSIRO à Melbourne[2].

Expériences de Kirchhoff[modifier | modifier le code]

Illustration des trois lois de la spectroscopie
Article détaillé : Gustav Kirchhoff.

Les 3 expériences de Kirchhoff permettent de démontrer les principes de l'absorption et de l'émission atomique.

  • En faisant passer à travers un prisme une lumière polychromatique on obtient un spectre continu.
  • En remplaçant la lumière polychromatique par un bec Bunsen, dans lequel brûle un sel métallique, on voit apparaître les raies brillantes qui caractérise l'élément. On obtient donc le spectre d'émission de cet élément.
  • En combinant les deux expériences on obtient le spectre d'absorption du sel métallique. On voit donc apparaître la même chose que dans la première expérience mis à part qu'aux endroits où on voyait apparaître les raies d'émissions de la seconde expérience on remarque des raies sombres. Ceci est dû à la présence dans la flamme d'une large proportion d'atomes restés à l'état fondamental qui absorbent les radiations lumineuses de la lumière polychromatique aux longueurs d'ondes caractéristiques de l'élément, ce qui est une manifestation de l'absorption atomique.

Avantages[modifier | modifier le code]

Elle est très sélective, il n'y pas d'interférences spectrales ou alors elles sont connues. la technique est simple si on sait préparer les solutions initiales. Elle est très documentée.

Limites de la technique[modifier | modifier le code]

Pour des raisons technologiques et non de principes, certains éléments, comme les gaz rares, les halogènes... ne peuvent être analysés par spectrométrie, leur énergie d'absorption n'étant pas comprise entre 180 et 1000 nm. Les concentrations doivent être à l'échelle de traces afin de rester dans le domaine de linéarité de la loi de Beer-Lambert, car sa dynamique est limitée. L'existence d'interférences chimiques sévères complique parfois (exemple: calcium/phosphore).

Interférences[modifier | modifier le code]

L'analyse d'un composé peut être perturbée par deux types d'interférences :

  • Chimique : C'est une des interférences les plus courantes, elle est due au fait que certains sels métalliques sont difficiles à atomiser, ou qu'ils forment des composés peu volatils qui sont également difficiles à atomiser. Ce qui aura pour effet de réduire la vitesse d'atomisation ainsi que l'intensité du signal.

Pour corriger ce problème il faudrait travailler à une température plus élevée ou ajouter un complexant à l'échantillon.

  • Spectrale : Cette interférence est due à la présence de particules solides qui diffusent le rayonnement de la lumière incidente dans l'atomiseur mais également à cause de la présence de produits de combustion, dont les bandes d'absorption sont larges. Ce qui a pour effet de diminuer l'intensité du signal.

Pour corriger ce problème il faudrait changer la composition du comburant ou du combustible.

Notes et références[modifier | modifier le code]

  1. (en) Sperling, Michael B.; Welz, Bernhard, Atomic Absorption Spectrometry, Weinheim, Wiley-VCH,‎ , 3e éd. (ISBN 978-3-527-28571-6, LCCN 99184474)
  2. L’vov, B. V., « Fifty years of atomic absorption spectrometry », Journal of Analytical Chemistry, vol. 60,‎ , p. 382 (DOI 10.1007/s10809-005-0103-0)

Articles connexes[modifier | modifier le code]