SPECTROMÉTRIES D’ABSORPTION ET D’ÉMISSION ATOMIQUES Flashcards
La spectrométrie d’absorption atomique (SAA) et la spectrométrie d’émission atomique (SEA) sont deux techniques largement utilisées pour l’analyse de plus de __ éléments parfois à l’état de ______.
70;
traces.
L’absorption atomique est le phénomène observé lorsqu’un atome à l’état fondamental absorbe un _____________ à une longueur d’onde spécifique et passe à un __________.
rayonnement électromagnétique;
état excité.
Le résultat de l’absorption atomique est un spectre _________________.
de raies noires sur fond clair
L’émission atomique est le phénomène observé lorsqu’un rayonnement électromagnétique est émis par des atomes ou des ions excités qui retournent à l’__________________.
état fondamental
Le résultat de l’emission atomique est un spectre _________________.
raies claires sur fond noir
SAA et SEA mettent en jeu des atomes libres à l’état de ________.
vapeur
L’appareillage SSA et SEA produire une vapeur atomique à partir de l’échantillon ce qui induit la _______________, il est ainsi possible de doser simultanément toutes les formes d’un même élément ; le contraire d’une ___________.
destruction de la molécule à analyser;
spéciation.
La spéciation est la séparation et analyse des composés élémentaires selon leur ________________, ________________ou _________________.
nombre d’oxydation;
combinaison organique;
stade de complexation.
En spectrométrie d’absorption atomique, on mesure l’absorbance selon la loi de _____________ : ______________.
Beer-Lambert: A= K.c
A : Absorbance (sans unité);
c : Concentration de l’élément;
k : Coefficient propre à chaque élément pour la longueur d’onde choisie.
En spectrométrie d’émission atomique on mesure l’____________________: ___________.
Intensité du rayonnement émis: Ie = K.c
Ie : Intensité du rayonnement émis;
c : Concentration de l’élément;
k : Coefficient propre à chaque élément pour la longueur d’onde choisie.
Pour SAA et SEA, les mesures se font à une _______________ de l’élément à doser.
longueur d’onde spécifique
Pour SAA et SEA, la linéarité n’est vérifiée que pour les ____________________.
faibles concentrations
Règle de Kirchhoff: Un corps soumis à certaines conditions d’excitation, ne peut émettre que les radiations qu’il est susceptible d’_________ dans les mêmes conditions.
absorber
Source de lumière d’un arc électrique dont le rayonnement est dispersé avec un prisme. On obtient: ____________.
Spectre continu lumineux
Bec Bunsen dans lequel on projette un sel de sodium dont le rayonnement est dispersé avec un prisme. On obtient: _______________________.
spectre d’émission du sodium formé de raies claires sur un fond noir
Association sur le même trajet optique des deux sources: arc électrique puis flamme du bec Bunsen dans lequel on projette un sel de sodium. On obtient: _______________________.
spectre comportant des raies sombres sur un fond noir
Le « renversement des raies » résulte de la présence dans la flamme d’une large proportion d’______________ restés à l’______________qui absorbent aux mêmes les longueurs d’ondes d’émission de ces mêmes atomes.
atomes de sodium;
état fondamental.
La loi de __________________________permet de calculer l’effet de la température sur chaque transition.
Loi de distribution de Maxwell-Boltzman
Loi de distribution de Maxwell-Boltzman: ____________________.
(Nn/N0) = (Pn/P0) exp(-En/kT)
Nn: nombre d’atomes sur l’état excité n;
N0: nombre d’atomes sur l’état fondamental 0;
Pn et P0: poids statistiques de l’état excité et de l’état fondamental;
En: énergie de l’état n par rapport à l’état fondamental ou potentiel d’excitation;
k: constante de Boltzman (1,380 658 10-23 J.K-1)
T: température absolue de Kelvins.
En SAA, l’absorbance dépend de __.
N0
En SAA, un échantillon est _________, créant un nuage d’atomes dans leur état __________. Une lumière monochromatique de longueur d’onde spécifique est ensuite dirigée à travers ce nuage d’atomes.
atomisé;
fondamental (No);
En SEA, un échantillon est excité __________ ou par une autre source d’énergie, ce qui élève certains atomes à un _________. Lorsqu’ils retournent à leur état fondamental, ces atomes émettent de la lumière à des longueurs d’onde spécifiques.
thermiquement;
état excité (Nn).
En SEA, l’absorbance dépend de _____.
Nn
En SAA, si ΔE↑ et T° ↓ => ___________.
Nn/N0 ↓
La SAA est réalisée à des températures ___________.
moins élevées
En SEA, ΔE↓ et T° ↑ => __________.
Nn/N0 ↑
La SEA est réalisée à des températures ____________.
plus élevées
Les _____________sont plus facilement analysables par SEA et donnent des flammes colorées.
métaux alcalins
Afin de simplifier la composition des échantillons à analyser, il est nécessaire de procéder à une ___________ pour éliminer les ___________ du moment où il s’agit d’analyses élémentaires.
minéralisation;
composés organiques.
Avantages de la Minéralisation par voie sèche (four à moufle): ______________, _______________.
- Peu couteuse;
- Le poids de l’échantillon peut être augmenté.
Inconvénients de la Minéralisation par voie sèche: _____________, ___________, ______________.
- Perte d’éléments volatils (Cl, As, Hg …);
- Contaminations;
- Formation de silicates non solubles.
Avantages de la Minéralisation par voie humide (Acides forts): ________________.
- Moins de pertes et moins de contaminations
Inconvénients de la Minéralisation par voie humide (Acides forts): ________________, ___________________.
- Acides dangereux;
- Très longue.
Avantages de la Minéralisation assistée à micro-ondes: _____________, ___________, _____________.
- Rapide;
- Pas de pertes volatiles;
- Contamination minimisée.
Inconvénients de la Minéralisation assistée à micro-ondes: ________________.
Equipement couteux.
Après minéralisation, on procède à la ____________ de l’échantillon en solution, avant analyse.
redissolution
Certains appareils offrent la possibilité d’analyse sans traitement de l’échantillon. (V/F)
V
La spectrométrie d’absorption atomique est une méthode d’analyse élémentaire __________________basée sur le phénomène d’absorption du rayonnement électromagnétique ___________ par les ______________ dans un domaine énergétique de l’ordre des transitions électroniques.
qualitative et/ou quantitative;
UV-Visible;
vapeurs atomiques.
Principe de SAA: ___________, __________, ____________.
- L’échantillon est réduit en vapeur atomique;
- Les atomes à l’état fondamental absorbent le rayonnement spécifique;
- L’absorbance est proportionnelle à la quantité d’atomes de l’élément à doser.
En SAA, on obtient les vapeurs atomiques par: _____________ ou ______________.
- Atomisation par nébulisation dans une flamme;
- Atomisation électrothermique.
En fonction de la source d’atomisation, la SAA se divise en ______________ et ________________.
SPECTROMÉTRIE D’ABSORPTION ATOMIQUE EN FLAMME (SAAF);
SPECTROMÉTRIE D’ABSORPTION ATOMIQUE ÉLECTROTHERMIQUE (SAA-Four).
En SAA, la source de rayonnement est le plus généralement une____________, chacune propre à l’élément à doser.
cathode creuse
En SAAF, l’atomiseur est une flamme fournie par un ______________________.
bruleur à fente laminaire
SAAF
L’atomiseur est un bruleur à fente laminaire, alimenté par un __________________.
mélange combustible/comburant
SAAF
L’échantillon est aspiré et fragmenté en fines gouttelettes par un _________________.
nébuliseur pneumatique
SAAF
L’aérosol formé arrive dans une ____________ où les gouttelettes les plus grosses sont éliminées.
chambre de nébulisation
SAAF
La flamme produite est laminaire, sa température dépend de la nature du ____________________.
mélange combustible/comburant
SAAF
Mélanges combustible/carburant utilisés: ___________, ___________, ___________, ____________.
- Butane/Air (2 200 K);
- Acétylène/Air (2 600 K);
- Acétylène/Oxyde nitreux (N2O) (3 000 K);
- Acétylène/Oxygène (3 400 K).
SAAF
L’________ et l’_________sont défavorables car ça diminue le nombre d’atomes à l’état fondamental.
excitation;
ionisation.
SAAF
L’ionisation peut être limitée par l’ajout de __________ comme _______________.
tampons d’ionisation;
Césium (élément facilement ionisable).
SAAF
L’excitation peut être limitée par l’ajustement de la ___________________________.
température de la flamme
L’échantillon en solution est nébulisé à la base de la flamme sous forme d’aérosol: ____________, ___________, ____________, ____________, _____________, _____________.
- Nébulisation (solution -> spray);
- Désolvatation (spray -> Aérosol (solide/gaz));
- Volatilisation (aérosol -> molécules);
- Dissociation (molécule -> atomes);
- Ionisation (atomes -> ions);
- Excitation.
En SAA-four, l’atomiseur est un ____________.
four graphite
SAA-four
Il s’agit d’un tube cylindrique de __ à __ cm de long et de __ cm de diamètre, en graphite de conductibilité thermique _______ chauffé par ______________________.
2 à 3 cm;
0.5 cm;
uniforme;
effet Joule (Cycles de chauffage).
SAA-four
Le chauffage du four se fait selon un programme spécifique pour l’analyte en 04 étapes: ____________, _____________, ____________, _____________.
1- Séchage (100°C);
2- Minéralisation (400°C);
3- Atomisation (2000 °C);
4- Pyrolyse (nettoyage) 2300°C.
En SAA-four, puisque le cycle de chauffage comprend une étape de minéralisation, les échantillons___________ peuvent être analysés directement sans traitement préalable et/ou mise en solution, ce qui présente un avantage pour l’analyse des _______________.
solides;
éléments volatils.
La spectrométrie d’émission atomique est une méthode d’analyse élémentaire _____________________ basée sur le phénomène d’émission du rayonnement électromagnétique __________ par les vapeurs atomiques dans un domaine énergétique de l’ordre des transitions électroniques.
qualitative et quantitative;
UV-Visible.
Etapes de la SEA: ________________, ________________, __________________.
- L’échantillon est introduit au niveau de l’atomiseur, ce dernier joue un double rôle: Production de vapeurs atomiques, Excitation des atomes;
- Après excitation, le retour à l’état fondamental est accompagné d’émission de rayonnements spécifiques de l’élément à doser (ou des éléments à doser);
- L’intensité du rayonnement émis est proportionnelle à la concentration de l’analyte considéré.
En SEA, il existe deux types d’atomiseurs : _______________________ et ___________________________.
- La flamme (Photométrie d’émission de flamme);
- La torche à plasma (Spectrométrie d’émission optique à plasma par couplage inductif = Induced Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry ICP-OES).
La SEA permet une analyse élémentaire _________________.
qualitative de composition
Avec la SEA, il est possible d’identifier les éléments d’un échantillon de _______________________ contrairement à la SAA, où on ne dose que ___________________ par le choix de la lampe de l’élément à analyser.
composition inconnue;
l’élément pour lequel le spectromètre a été préparé.
Après excitation, pour chaque atome, il existe une ________ de possibilités de retour à l’état fondamental et pour chacune un ____________ spécifique est émis.
centaine;
rayonnement de longueur d’onde.
Le spectre de l’émission atomique présente plusieurs __________, qui constituent une __________ de l’élément à doser tandis qu’en SAA, les mesures se font sur une __________, sélectionnée par la bande passante (le spectre présente _______________).
raies d’émission;
empreinte;
longueur d’onde;
une seule bande d’absorption.
Photométrie d’émission de flame - Rôle des composantes de l’appareillage
Flamme: __________________________;
Filtre interférentiel: __________________________;
Raie de résonnance: _________________________;
Photomultiplicateur : ________________________.
Flamme: Atomisation de l’échantillon et excitation des atomes réduit en vapeurs;
Filtre interférentiel: Sélectionner la raie de résonnance de l’élément à doser;
Raie de résonnance: Raie la plus intense du spectre d’émission atomique qui correspond à la transition la plus facile et la moins énergétique.
Photomultiplicateur : Conversion des rayonnements émis en courant électrique qui sera amplifié et mesuré par un ampèremètre.
La photométrie de flamme est une technique très ancienne dont l’appareillage n’est pas très sophistiqué. (V/F)
V
Comme la température de la flamme n’est pas très élevée (environ 2000 °K), les photomètres les plus courants permettent surtout le dosage des __________.
métaux alcalins
SPECTROMÉTRIE D’ÉMISSION OPTIQUE A PLASMA PAR COUPLAGE INDUCTIF (ICP-OES) - Rôle des composants de l’appareillage
- Torche à plasma: __________________;
- Polychromateur: __________________;
- Capteur CCD: _____________________.
- Torche à plasma: Excitation et/ou l’ionisation des atomes;
- Polychromateur: Dispersion des raies émises.;
- Capteur CCD: Convertir les rayonnements émis en spectre 3D.
Le plasma est un gaz _________ où les électrons sont arrachés de leurs ___________.
ionisé;
orbitales atomiques.
Le plasma est constitué d’atomes isolés à l’état d’équilibre entre leur forme ______ et forme __________ et d’_____________ assurant la neutralité du milieu.
neutre;
ionisée;
électrons (10^8/cm3).
L’ICP est un plasma d’__________ confiné par un champ magnétique créé par radiofréquence.
Argon
La température du IC peut atteindre __________°K, ce qui est suffisant pour exciter et ioniser les atomes présents.
10 000 °K
L’_____________ permet le couplage de l’ICP à la SM (Spectrométrie de masse).
ionisation
Comme L’ICP produit des ions, la technique est plus communément appelée ICP-OES pour Induced Coupled Plasma Optical Emission Spectrometry ou Spectrométrie d’Emission Optique à Plasma par Couplage Inductif où le mot « optique » englobe les _____.
ions
Composition d’une torche à plasma
Le plasma est constitué par un jet tangentiel du ______________coulant entre deux tubes de _________.
gaz d’argon (plasmagène);
quartz.
Composition d’une torche à plasma
Un champ magnétique d’oscillation est formé par le raccordement des spires à un ________________________.
générateur radiofréquence (27 ou 40 MHz)
Composition d’une torche à plasma
Le plasma est créé par exposition de l’argon à une ___________ qui crée des ions et des électrons.
décharge électrique
Composition d’une torche à plasma
Les ions et les électrons crées sont confinés par le champ magnétique sur un _____________________.
parcourt annulaire (forme d’un anneau)
L’ICP OES permet de couvrir l’ensemble des éléments analysés par absorption atomique (flamme/four) mais aussi de nombreux autres éléments sauf les __________.
non métaux
Positionnement de la torche à plasma - Fente radiale
Echantillon: ______________________________;
Calibration pour l’analyse des métaux alcalins: _____________________;
Interférences spectrales: _____________________;
Sensibilité: _______________________;
Limité de détection: ______________________.
Echantillon: Concentré
Calibration pour l’analyse des métaux alcalins: Linéaire;
Interférences spectrales: - - - ;
Sensibilité: Faible;
Limité de détection: Elevée.
Positionnement de la torche à plasma - Fente axiale
Echantillon: _____________________________;
Calibration pour l’analyse des métaux alcalins: _______________________;
Interférences spectrales: __________________________;
Sensibilité: _________________________;
Limité de détection: ______________________.
Echantillon: Dilué;
Calibration pour l’analyse des métaux alcalins: Non-Linéaire;
Interférences spectrales: + + + ;
Sensibilité: Forte;
Limité de détection: Très faible.
Domaines d’application élémentaire SAA et SEA: ____________, ___________, _____________, _____________, ______________.
- Analyse environnementales : Sols, plantes …
- Analyse des denrées alimentaires : Métaux dans le poisson, les céréales;
- Métallurgie et pétrochimie : La céramique, le verre, les alliages, le pétrole …
- Médecine : Métaux lourds dans les cheveux, les ongles …
- Industrie pharmaceutique : Matière première et produit finis.
Domaines d’application qualitative et quantitative en pharmaceutique SAA et SEA: ________________________________ et ________________________________.
- Identification et dosage des substances actives ou des principes actifs lors du contrôle des matières premières ou des produits finis pharmaceutiques à base de minéraux (fortifiants, tonifiants, anti-stress …);
- Contrôle des impuretés élémentaires et des métaux lourds ayant pour origines :
- Les catalyseurs et les réactifs métalliques utilisés dans la voie de synthèse des substances actives et excipients.
- Les lignes de production et de transfert
- Le conditionnement du vrac
- L’environnement
- Les solvants utilisés pour le nettoyage
SAA-flame est une technique peut couteuse, (rapide/longue), qui permet surtout l’analyse des _______________.
très longue;
Métaux de transition.
SAA-four est une technique moyennement couteuse, sensible, permettant surtout l’analyse des ______, ________, _________, __________ et ____________.
Mg, Al, Si, métaux de transition et métaux lourds
SEA-flamme est une technique permettant surtout l’analyse des ____________.
métaux alcalins (Li, Na, K, Rb, Cs).
SEA-ICP est une technique très couteuse d’une sensibilité ________ qui permet l’analyse de _______________.
élevée;
Tous les éléments du tableau périodique sauf les métaux.
SAA
La linéarité n’est valable que pour les ______________et pour les milieux où _________ est négligeable
faibles concentrations;
l’effet de matrice.
La vaporisation chimique est une autre alternative pour quelques éléments __, __, __ et __ qui sont difficiles à atomiser quand leur _________________.
As, Bi, Sn, Se;
état d’oxydation est élevé.
As, Bi, Sn et Se, sous forme de __________ ayant réagit en amont du spectromètre, sont facilement thermolysés vers ______°K et libèrent l’élément.
hydrures;
1000°K.
SAA
Certains constituants de la matrice interfèrent avec l’analyse. La suppression de ces interférences repose sur l’ajout aux échantillons de ____________________.
modificateurs de matrice (sels minéraux ou réactifs organiques).
SAA
_______ et _________ sont deux exemples de modificateurs d’usage courant pour augmenter la volatilité de certains éléments qui interférant (élimination plus facile au cours de la pyrolyse).
L’EDTA et le NH4NO3
SEA
Les ____________ permettent le dosage simultané de plusieurs éléments.
systèmes multifocaux
SEA
Induction d’un __________sous un champ magnétique (radiofréquences de 27/50 MHz) à l’origine d’une élévation importante de la température par effet ___________.
courant d’Eddy;
Joule (jusqu’à 9000 K).
SEA
La température d’une torche plasma croit de ________ vers ________.
périphérie vers le centre
ICP-SEA et SAA (four) servent à l’Analyse directe des traces et ultra-traces (LoD : ordre du ___).
ppb
ICP-SEA et SAA (four) ont un ordre de précision de ___.
1%-5%
ICP-SEA est surtout influencée par ___________.
température
SAA (four) est surtout influencé par ____________.
concentration
On constate un effet de matrice fréquent dans (ICP-SEA/SAA-four) qui réduit sa sensibilité.
SAA-four contrairement à ICP-SEA
La spécificité de ICP-SEA et SAA-four est similaire. (V/F)
V
ICP-SEA est plus chère que SAA-four. (V/F)
V
On peut réaliser _________analyses/heure par ICP-SEA.
3000
On peut réaliser _________analyses/heure par SAA-four.
30
