LA SPECTROMETRIE D'EMISSION ATOMIQUE ou spectrométrie d'émission dite de flamme ou photométrie de flamme par émission Pr. Abdellah DAMI INTRODUCTION 1 - PRINCIPE 1.1 – Définition 1.2 - Rappels théoriques 1 -3- Aspect quantitatif 1-4-Aspect qualitatif 1.5 - Phénomènes produits dans la flamme 2 – APPAREILLAGE 2.1 - Le nébulisateur 2.2 - La source d'atomisation 2.2.1 - Le brûleur 2.2.2 - Autres sources d'atomisation 2.3 - Le système optique 2.3.1 - Sélecteur de radiations 2.3.2 - Détecteur 2.3.3 - Système de mesure du courant amplifié 3 - MISE EN ŒUVRE 3.1 - Influence de la solution 3.2 - Conditions spectrophotométriques 4 – APPLICATIONS INTRODUCTION La photométrie de flamme regroupe des méthodes analytiques fondées sur l'exploitation des spectres de raies produits par les atomes à l'état de vapeur. On distingue la spectrophotométrie d'absorption atomique (SAA) et la photométrie de flamme par émission faisant l'objet de cette question Basée sur l'émission de radiations lumineuses par une populations d'atomes métalliques à l'état de vapeur. [ ... Historique : Au milieu du 19ème siècle KIRCHHOFF constate que des éléments métalliques alcalins peuvent absorber et émettre des rayonnements lumineux de même nature ...]. Méthode spectrale de référence la plus ancienne pour l’analyse des: métaux alcalins :Na+, K+, Li+. alcalino-terreux. :Ca2+, Mg+. Technique essentiellement quantitative. Technique rapide, sensible, précise, mais présente des obstacles L’application de cette méthode a bcp diminué ces dix dernières années et remplacé par des techniques électrochimiques en particulier par l’emploi d’électrodes sélectives. 1 - PRINCIPE 1.1 - Définition La spectrométrie d'émission de flamme (SEA) est une méthode d'analyse spectrale fondée sur la mesure de l'intensité de l'émission de radiations photoniques spécifiques par des atomes ou des molécules dans une flamme utilisée comme source d'excitation. Une solution nébulisée dans cette flamme sous forme d'une dispersion en fin brouillard émet des rayonnements caractéristiques des atomes et groupements d'atomes correspondant à certains éléments de la solution. L'intensité de chaque rayonnement caractéristique est une fonction bien déterminée de la concentration de l'atome correspondant dans la solution. 1.2 - Rappels théoriques Normalement, les atomes sont à leur niveau d'énergie le plus bas (état fondamental). Lorsqu'ils reçoivent de l'énergie du milieu extérieur, les atomes vont passer à un état excité Un ou plusieurs électrons vont être transférés des orbitales les plus proches du noyau sur une orbitale plus externe d'énergie supérieure. Cet état est instable. Aussi après une période très courte (de l'ordre de la nanoseconde) les électrons vont revenir à leur niveau de départ en réémettant sous forme de photons l'énergie absorbée lors de l'excitation. la mesure de l'intensité lumineuse émise est à la base de la photométrie de flamme. • Méthodes spectrales: basées sur l’étude d’interaction du rayonnement avec la matière • La matière peut être: Atome: on obtient un spectre atomique ou spectre de raies Molécule: on obtient un spectre moléculaire ou de bande E E E Diagramme des niveaux énergétiques d’un atome . Diagramme des niveaux énergétiques d’une molécule . Diagramme des niveaux énergétiques d’un atome de sodium et d’une molécule simple montrant l’origine de (a) un spectre de raies et (b) un spectre de bandes. • L’analyse d’un spectre atomique dépend du type d’interaction des atomes à l’état libre avec la lumière Absorption Atomes à l’état de vapeur restent à l’état fondamental et reçoivent des rayonnements à partir d’une source (lampe) Emission Les atomes à l’état de vapeur s’excitent au préalable par une énergie suplémentaire qui lui permettra ensuite d’émettre des rayonnements de fréquence donnée Spectre d’emission Spectre d’absorption Différents techniques selon le type d’excitation: -Flamme ( Photometrie de flamme) -Four graphique -Arc électrique -Plasma… } Tres energetique 1 -3- Aspect quantitatif +++ Seuls les élément alcalins ,alcalinoterreux et qlq métaux lourds sont dosables par cette technique car Il faut que le nombre des atomes excités soit suffisamment grand et donc le potentiel d’excitation de l’élément ne soit pas trop élevé. La loi de Boltzmann permet de calculer, pour chaque transition, le rapport N1/N0 des atomes passés à l’état excité à ceux qui sont demeurés à l’état fondamental : N1/No=g. e (- Δ E/KT) avec : T = température absolue ; g = entier qui dépend de chaque élément et de ses nombres quantiques ; k = constante de Boltzmann = 1,38x10-23 J/K ; Δ E = différence d’énergie entre le niveau excité et le niveau fondamental. • En effet, l’émission de lumière, pour un element et une raie caractéristique donnée, est proportionnelle au nombre d’atomes qui retournent à l’état fondamental par unité de temps Ie ~ ΔN/ Δt • Et par concéquant proportionnel au nombre d’atomes de l’espèce considérée dans la flamme donc : Ie = kc C: concentrations de l’élément émetrice • Cet équation n’est valable que pour les faibles concentrations, d’où la nécessité de faire des dilution. • En pratique, on réalise un étalonnage avec une gamme d’étalon. 1-4-Aspect qualitatif : seuls seront excités les éléments dont le potentiel d'excitation est peu puissant, alcalins (Ia : Na, K...), alcalino-terreux (IIa : Ca...). On note que les éléments alcalins présentent des raies d'émission relativement sensibles dans les flammes à 2000 à 2500 °K. Les éléments tels que Fe, Co, Ag, Cu ... exigent des flammes de température plus élevée (3000°K). Les éléments sont identifiés par la longueur d’onde de la raie de raisonnace qui est caracteristique pour chaque atome Exemples spectres des éléments les plus fréquemment analysés: Sodium : raie de résonance à 589 nm (raie D). Potassium : raie de résonance à 767 nm.(la bande 405 nm est gênée par l’émission d’autres ions) Lithium : raie 671 nm Calcium : raie de résonance à 622 nm (la raie 554 nm est trop proche de celle du sodium ) 1.3 - Phénomènes produits dans la flamme La solution saline de l'élément à doser est envoyée dans la flamme où elle subira les modifications successives : Changement d'état physique (évaporation du solvant, fusion du sel, vaporisation du sel), dissociation des molécules, excitation des atomes, ionisation des atomes (cette dernière transformation étant un phénomène parasite). a. Production de la vapeur atomique • Les spectres obtenus par la méthode font intervenir des transitions intéressant des atomes libres. • Les atomes n’existent pas à l’état libre dans les condition normales de température • Il faut donc une énergie importante pour rompre ces liaisons, leur porter à l’état gazeux pour éviter la réaction des atomes entre eux. M+A- M° A° • Donc les éléments à étudier se trouvent à l’état de vapeur atomique sous l’effet d’une élévation de température produite par une flamme. b. Excitation • Sous l’effet de la flamme les atomes à l’état libre vont s’exciter • Cette excitation va amener les électrons des sous couches périphériques à des niveaux énergétiques supérieurs. • Puis ces électrons vont tendre à revenir à leur état initial en libérant leur énergie supplémentaire sous forme des photons c. Emission des radiation • La fréquence ( v) de ces photons émis est parfaitement définie: hv = ΔE selon la loi de la mécanique quantique. • On obtient un spectre de raies • La raie de résonance (la plus intense) correspond à la transition entre le premier niveau excité (niveau de résonance) et le niveau fondamental. Energie thermique ou électrique Les phénomènes produits dans la flamme sont identiques dans le cas de la SAA et de la photométrie de flamme (par émission), mais ce ne sont pas les mêmes que l'on exploite. Dans l'émission, on recherche l'excitation des atomes pour qu'ils puissent ensuite émettre. En absorption atomique, on cherche à s'arrêter au stade de la dissociation des molécules en atomes libres, mais à l'état énergétique fondamental, afin qu'ils puissent absorber. La solution étudiée est pulvérisée dans une flamme ou un four. Sur le schéma suivant, on peut trouver différents phénomènes se produisant alors. 2 - APPAREILLAGE 2 - APPAREILLAGE Le spectromètre d'émission comprend : - un système d'introduction de l'échantillon : nébulisateur ; - une source d'atomisation : le brûleur et la flamme ; - un système optique comprenant : * un sélecteur de radiation ; * un détecteur ; * un système de mesure du courant amplifié. Nebuliseur-bruleur Sélecteur de radiation Système optique de détection brûleur récepteur rayonnement monochromateur amplificateur Solution comburant combustible Schéma n°1 : PHOTOMETRE DE FLAMME galvanomètre 2.1 - Le nébulisateur la chambre de nébulisation est une enceinte dans laquelle l’échantillon est transformé en aérosol, Généralement, l'échantillon d'analyse est introduit dans la flamme sous forme de solution nébulisée par le gaz comburant. Les bonnes conditions d'introduction des sels dans la flamme dépendront de la vitesse du gaz et des propriétés de la solution (densité, viscosité, tension superficielle). Toute modification à ce niveau retentira sur la mesure finale en modifiant la population d'atomes présents dans la flamme. • Ainsi le diamètre des gouttes injectées et la régularité de l'injection sont très importants pour une bonne analyse d'où l'importance d'une bonne nébulisation qui doit être la plus fine et la plus régulière possible. • La solution nébulisé est introduite dans la flamme par le gaz comburant( généralement l’air) • 2 sortes de nébuliseurs • pneumatique: la plus utilisée : +++ le gaz comburant (air) est introduit par dépression, et aspire avec lui l’échantillon qui se mélange sous forme d’un fin brouillard, c’est l’effet Venturi • Par ultrasons: La solution est déposée sur une surface vibrante à fréquence ultrasonore donc nébulisée en gouttelettes très fines. 2.2 - La source d'atomisation 2.2.1 - Le brûleur Chambre de mélange où le gaz comburant chargé de gouttelettes, rejoint le gaz carburant(svt le propane), délivré au brûleur à débit constant. La combustion du mélange des deux gaz se produit, donnant, la flamme qui a un triple rôle : Porter l’échantillon à l’état gazeux Réduire les combinaisons moléculaires (en atomes) Réaliser l’excitation de ces atomes La source d'énergie est constitué par : Source de carburant (gaz sous pression en bouteille, dont le débit est régulé par un détendeur), et une source de comburant (oxygène en bouteille ou air comprimé dont le débit est stabilisé). Au niveau du brûleur, les gaz se mélangent puis sont enflammés. La flamme, après avoir évaporé le solvant, va devoir : Décomposer l'échantillon pour l'amener à l'état de vapeur moléculaire ou atomique et exciter le plus grand nombre possible d'atomes (ou de molécules) dont une radiation sélectionnée est mesurée. Il ne faut qu'il y ait de phénomène de réabsorption des raies (une raie émise par un élément ne doit pas être réabsorbée par d'autres atomes du même élément). La flamme a donc un triple but : Porter à l'état gazeux l'échantillon en solution ; Réduire ou transformer les combinaisons moléculaires à l'état de molécules simples ou d'atomes ; Réaliser l'excitation de ces atomes. La flamme doit permettre d'atteindre la température nécessaire pour obtenir l'émission de l'élément à doser, température qui doit rester parfaitement constante. Il est souvent inutile d'utiliser des flammes plus énergétiques car il y a alors multiplication des raies, ce qui augmente les interférences spectrales. La flamme doit présenter un fond de flamme (= émission propre) aussi négligeable que possible (généralement petit pic entre 600 et 700 nm). Atome ionisé inutile d'utiliser des flammes plus énergétiques Diagramme des niveaux énergétiques d’un atome . On distingue 2 grandes catégories de flammes suivant la manière dont comburant et combustible abordent la zone de combustion : - soit brûleur à injection directe : si l'écoulement est distinct, par exemple jet de combustible pénétrant dans l'air auquel il se mélange par turbulence tout en brûlant, on a une flamme de diffusion ; - soit brûleur à pré mélange : si le comburant et le combustible sont mélangés, on a une flamme de prémélange (ou à mélange préalable ). Ceci permet une plus grande régularité. La plupart des flammes sont un compromis entre les 2 types. La flamme étant composé de plusieurs parties : le dard, le panache, le corps de la flamme, il est possible de faire varier la hauteur de la mesure dans la flamme en fonction de l'élément à doser. Dans la grande majorité des techniques, on utilise la partie supérieure de la flamme, très peu émissive en l'absence de vapeurs moléculaires ou atomiques d'addition et où les réactions de combustion sont les plus importantes. Le brûleur aura une forme cylindrique afin de donner une flamme haute permettant d'exciter l'ensemble des éléments dosés et d'émettre un rayonnement lumineux de manière homogène dans toute les directions de l'espace. Pour les métaux alcalin, les mélanges les plus utilisés sont l'airbutane ou l'air-propane avec des températures de l'ordre de 2100°C. 2.2.2 - Autres sources d'atomisation Une torche à plasma la spectrométrie d'émission de plasma. L'appareillage est semblable à celui utilisé avec la flamme : seule la source d'énergie change. Ici il s'agit d'une torche à plasma ("flamme électrique") au lieu d'une flamme classique. On appelle plasma un gaz (le plus souvent l'argon) totalement ionisé et électriquement neutre. On peut dire que le plasma n'est autre qu'une flamme de très haute température permettant d'étendre le domaine de la spectrométrie d'émission en atteignant des températures de 5000 à 15000°C. L'introduction des éléments dans les torches à plasma fait appel aux ultrasons. 3 types de plasmas : - les plasmas à arc continu - les plasmas microondes (systèmes magnétrons) - les plasmas à couplage inductif (ICP) les plasmas à couplage inductif (ICP) : les plus utilisés. Un courant d'un gaz inerte (hélium, azote ou surtout argon) circule à faible vitesse entre les spires d'une bobine à induction. Une décharge réalisée avec une différence de potentiel élevée amorce l'ionisation du gaz et le rend conducteur. Il est alors soumis à un courant alternatif haute fréquence avec une différence de potentiel, qui fournit une énergie importante à l'argon ionisé. Cette énergie ainsi accumulée sert à ioniser d'autres formes d'argon (ce qui entretient le plasma) et à exciter les atomes étrangers éventuellement présents qui peuvent donc émettre leur spectre caractéristique. En général le courant d'argon porteur des éléments à doser circule dans un tube de quartz. Un ou deux courants d'argon, arrivant par des tubes concentriques, servent à créer le plasma et à isoler les éléments à étudier de l'air extérieur. Les avantages des torches à plasma sont : - haute température atteinte qui permet d'exciter un très grand nombre d'éléments ; - la haute tension qui couplée au choix du milieu permettent une atomisation et une excitation facile des éléments qui forment des oxydes réfractaires. - l'excitation qui se produisant en atmosphère inerte, évite ainsi les réactions parasites qu'on rencontre dans la flamme (formation d'oxydes et d'hydroxydes stables par exemples); Toute ces caractéristiques font que la réponse à l'excitation est linéaire dans un grand intervalle et que la sensibilité est généralement très grande. Par contre, l'inconvénient majeur réside dans les interférences spectrales, car de nombreux éléments sont portés à un haut niveau d'excitation et émettent un grand nombre de raies. Ceci nécessite l'utilisation d'un appareillage optique de très haute qualité avec un fort pouvoir séparateur et le choix très précis de la longueur d'onde de travail. 2.3 - Le système optique Il sert à analyser les radiations émises par les éléments de la flamme. Il comprend : - un sélecteur de radiation ; - un détecteur ; - un système de mesure du courant amplifié. 2.3.1 - Sélecteur de radiations Destiné à sélectionner les longueurs d'ondes (filtre, monochromateur à prisme ou réseau) L'obligation d'utiliser un dispositif sélectionnant la raie de résonnance est due au fait que d'autres radiations sont également présentes. La flamme est responsable d'une émission de raies et de bande. La sélection de radiation peut être obtenue par : - spectromètres non dispersifs : filtres interférentiels - spectromètres dispersifs : le plus fréquemment monochromateur à réseau. Le monochromateur permet de séparer une radiation de longueur d'onde définie à partir d'un mélange complexe de radiations lumineuses. Il est constitué : - d'une fente d'entrée réglable en hauteur et largeur, ce qui permet de régler l'intensité incidente venant de la source ; - d'une lentille qui transforme le rayonnement en un faisceau parallèle ; - d'un système dispersif (prisme ou réseau) qui décompose le rayonnement émis par la source en différentes longueurs d'onde qui le composent ; - d'une deuxième lentille, qui concentre les radiations monochromatiques de même longueur d'onde ; - d'une fente de sortie sélectionnant la longueur d'onde désirée. Un monochromateur est caractérisé par : * son domaine de longueur d'onde * son pouvoir séparateur * sa luminosité. Les monochromateurs sont constitués par des prismes ou des réseaux. - les prismes : séparent la lumière polychromatique incidente par réfraction, chaque longueur d'onde se trouve réfractée selon un angle défini. - les réseaux : formé d'un très grand nombre de fentes parallèles (réseau par transmission) ou de traits (réseau par réflexion) équidistants ; la distance entre 2 traits s'apelle le "pas du réseau". 2.3.2 - Détecteur = Cellule photoélectrique, photomultiplicateur. On utilise le plus souvent des cellules à couche d'arrêt. L'énergie lumineuse de la raie sélectionnée pour chaque élément est reçue par le détecteur qui transforme le rayonnement lumineux en signal électrique. 2.3.3 - Système de mesure du courant amplifié = Galvanomètre, enregistreur, etc... Après traitement du signal et tranformation en unités de concentration, le résultat est donné par affichage digital ou par impression. 2.4.1 - Photomètre à flamme classique monocellule (voir schéma n°3) 2.4.2 - Photomètre à flamme à 2 canaux bicellules (voir schéma n°4) Ils permettent le dosage simultané du sodium et du potassium presque toujours associés dans les analyses médicales. 2.4.3 - Photomètre à "étalon interne" (voir schéma n°5) dispositif flamme filtre photosensible F système de lecture Schéma n°3 : PHOTOMETRE A FLAMME MONOCELLULE filtre Na dispositif photosensible flamme système de F filtre K dispositif photosensible lecture Na système de lecture K Schéma n°4 : PHOTOMETRE A FLAMME A 2 CANAUX BICELLULAIRES filtre Na dispositif photosensible flamme système de F filtre K dispositif photosensible lecture Na système de lecture K Schéma n°4 : PHOTOMETRE A FLAMME A 2 CANAUX BICELLULAIRES filtre Na flamme comparateur F filtre K dispositif photosensible lecture Na comparateur filtre dispositif photosensible Schéma n°5 : PHOTOMETRE A FLAMME A ETALON INTERNE lecture K 2.4.3 - Photomètre à "étalon interne« (Le terme d'étalon étant par ailleurs impropre car il ne sert pas au calibrage de l'appareil mais à corriger les fluctuations de la flamme). Il a précédemment été montré lors de l'étude quantitative que le nombre d'atomes excités est proportionnel à la concentration de l'analyte à doser. D'où, il faudrait, que tout au long du dosage, le pourcentage d'atomes excités par rapport aux atomes restés à l'état fondamental soit rigoureusement stable. Mais toutes variations de la température de la flamme (fluctuation de la pression des gaz), du débit d'aspiration (variation de la pression d'air ou bouchage), de la nature de la matrice de l'analyte à doser responsable d'une viscosité importante ou d'éventuelles interférences chimiques, vont entraîner une modification de ce pourcentage et par là une erreur dans l'exactitude du dosage. Pour s'affranchir de ces inconvénients pratiquement inévitables, il faut introduire dans les spécimens, un élément étranger en quantité constante et exactement connue que l'on appelle étalon interne. L'appareillage est conçue de telle sorte qu'une variation minime du signal de l'étalon interne entraîne une compensation automatique des autres canaux. montage est à rapprocher des photomètres monofaisceaux avec canal de référence. La solution à doser est mélangée manuellement ou automatiquement à une solution de lithium pour le dosage du sodium et du potassium ou à une solution de potassium pour le dosag du lithium. Remarque : dans les conditions d'utilisation d'un appareillage de photométrie de flamme, il faut noter le temps de stabilisation. C'est le temps nécessaire, après allumage de l'appareil, pour obtenir des conditions opératoires répétables. En particulier, la température de flamme doit s'équilibrer avec l'environnement de celle-ci (cheminée, carrosserie). Ce temps de stabilisation peut varier d'un appareil à l'autre (de 3 à 20 mn), mais doit être impérativement respecté sous peine d'obtenir des résultats faux. Cependant les appareils possédant un diluteur et un étalonnage interne peuvent être utilisés avant stabilisation, en urgence, si l'on encadre la mesure par des calibrages. 3 - MISE EN OEUVRE 3.1 - Influence de la solution Les mesures sont généralement effectuées en solution dont tous les éléments vont modifier le résultat final en intervenant : - au niveau de la nébulisation : ils font varier la densité, la viscosité et la tension superficielle de la solution ; - au niveau de la température de flamme, en l'abaissant ou en l'augmentant (sels minéraux ou composés organiques) ; - au niveau des équilibres dans la flamme (dissociation des molécules, ionisation). Il y a donc intérêt à travailler avec des solutions aussi voisines que possible les unes des autres, notamment en ce qui concerne les solutions étalons. Par ailleurs, on peut souvent améliorer les résultats en modifiant la composition des solutions. Par exemple : - diluer la solution, opération la plus courante, qui diminue l'influence des composants autres que celui à doser et permet souvent de ramener la solution dans une zone de concentration où la réponse est linéaire et présente une bonne sensibilité ; -éliminer certains ions perturbant les dosages (ex : précipitation des phosphates pour le dosage du calcium) ; - précipiter les protéines de certains milieux biologiques lorsqu'elles gênent la nébulisation - ajouter un sel d'élément facilement ionisable (Cs, Rb, Sr...) pour provoquer le recul d'ionisation d'un élément comme le potassium dont le potentiel d'ionisation est très bas (pour limiter l'ionisation d'un atome donné, on ajoute à la solution, un sel d'un métal facilement ionisable, comme un halogénure alcalin. On atteint ainsi une pression d'électrons suffisante pour rendre très faible le phénomène ; on dit que l'on a atteint un plateau d'ionisation.) ; - ajouter des solvants organiques qui facilitent la nébulisation et augmentent la température de flamme, ou des agents mouillants qui contribuent à diminuer la grosseur des gouttes. 3.2 - Conditions spectrophotométriques On choisit le plus souvent de travailler avec la raie de résonnance car c'est la plus intense. Toutefois, il peut exister des exceptions où l'on prend d'autres raies, notamment en cas d'interférence trop poussée du milieu. L'émission n'est proportionnelle à la concentration que dans une fourchette très étroite. En effet, pour une concentration suffisante de l'élément, l'autoabsorption du rayonnement émis par les atomes périphériques, provoque un renversement de la raie. Comme l'autoabsorption augmente avec la concentration, la courbe d'étalonnage est fortement incurvée. C'est pourquoi il est souvent nécessaire de diluer les solutions pour se placer dans la partie linéaire de la courbe (domaine de linéarité). Enfin, il faut tenir compte de l'émission propre de la flamme qui n'est jamais nulle ainsi que de l'émission des autres éléments de la solution. C'est le but du sélecteur de longueur d'onde, qui élimine au maximum les interférences. Plus le nombre d'éléments et la température sont élevés, plus le nombre de raies est élevé et plus le sélecteur doit être précis. A la longueur d'onde de travail, il est nécessaire de "faire un blanc", c'est-à-dire de régler l'appareil à zéro en pulvérisant dans la flamme une solution identique à celle à étudier mais sans l'élément à doser. Cela permet de mesure ensuite l'émission caractéristique de l'élément. Il faut noter que la complexité du phénomène rend impossible l'existence d'une relation mathématique simple entre concentration et émission ; la photométrie de flamme est donc une méthode comparative. Après réglage du zéro, on passe plusieurs solutions étalons pour tracer la courbe d'étalonnage. On peut également utiliser un étalon interne. C'est une substance étrangère à la solution qu'on introduit en concentration connue. Ses propriétés spectrales doivent être voisines de celles de l'élément à doser. Cette méthode permet de compenser automatiquement les irrégularités de la flamme. Comme l'on se place dans un domaine de mesures où la réponse est linéaire, on réalise un étalonnage en 2 points : - le zéro = eau + étalon interne. - un point dont la concentration de la substance à doser (Na, K) est connue. Remarques Précautions : avec la verrerie et l'eau utilisée. Conservation des étalons dans des flacons en polyéthylène (éviter le verre = silice contenant du sodium ==> risque perturber le dosage). Si on utilise du verre, il faut utiliser un verre spécial qui ne relargue pas de sodium. Problème : la viscosité des solutions étalons utilisées. La régularité de l'émission suppose une très grande stabilité de la flamme : le débit des gaz doit être parfaitement régulé. 4 – APPLICATIONS Cette technique peut s'utiliser en solution aqueuse ou en solution organique Au laboratoire de biochimie, on utilise des solutions aqueuses. - Le sodium : on utilise surtout le doublet 589,0 - 589,9 nm qui présente une intensité très forte. On peut utiliser le doublet situé à 330 nm si la mesure est perturbée par l'émission de CaOH. - Le potassium : on utilise surtout le doublet à 766 nm très intense. -Le lithium : la raie de résonnance est située à 670 nm et présente sensiblement la même intensité que celle du potassium. On peut utiliser le potassium comme étalon interne pour doser le lithium. Ces 3 éléments présentent les émissions les plus intenses connues. On peut les doser à l'aide d'une flamme peu chaude (air-propane). On pourra aussi doser le calcium mais l'émission nécessite une température supérieure (flamme air-acétylène), et le spectre est plus complexe et varie avec les conditions opératoires. Les emplois de la spectrophotométrie d'émission atomique sont très variés. On les retrouve dans les domaines suivants : 4.2 – Biochimie - sang : natrémie, kalièmie (pour le potassium : ne pas faire de détermination si hémolyse), lithémie (dosage du lithium car présent dans les antidépresseurs); - urines ; - LCR ; -bains de dialyse. 4.3 - Hydrologie Surveillance de la pollution, contrôle des eaux ... Les applications des l'ICP (plasma à couplage inductif) sont : - en biochimie : le dosage d'oligo-éléments ; - en chimie analytique : le dosage des métaux dans les huiles, l'études des eaux et leurs pollutions. Attention : Rendu de fausse hyponatrémie en cas d’hyperprotidémie ou hyperlipidémie pour le dosage du sodium et du potassium par SEA CONCLUSION La spectrophotométrie d'émission atomique est une méthode simple, ne nécessitant qu'un appareillage peu coûteux pour les éléments faciles à exciter comme les métaux alcalins, sa sensibilité étant alors remarquable (0,01 ppm). Le dosage des alcalinoterreux est possible mais il est fortement concurrencé par la spectrométrie d'absorption atomique. La spectrométrie d'émission atomique trouve des emplois très variés dans les domaines les plus divers. Cependant la stabilité peut être médiocre car elle dépend de la régularité de la pulvérisation et du débit du gaz. Avec un bon appareillage et l'utilisation d'un étalonnage interne, on peut arriver à une précision dans la mesure de l'ordre de 1%. Malgré l'apparition des électrodes sélectives pour la détermination de l'activité du sodium et du potassium, la spectrophotométrie d'émission atomique reste encore la méthode de référence pour le dosage du sodium, du potassium, ainsi que du lithium.
