Exposé sur le dosage Carbone -Hydrogène

REPUBLIQUE DU BENIN
UNIVERSITE D’ABOMEY-CALAVI
ECOLE DOCTORALE DES SCIENCES EXACTES ET
APPLIQUEES
Master 2 : Chimie et Applications
ECUE : Analyse Chimique Elémentaire
Réalisé par : SOUS LA DIRECTION DE :
THEME :
Dosage du Carbone et de l’hydrogène
BANA N’DOURO
Orou Abdal Afiz
Roger Gérard JOSSE
Professeur Titulaire des Universités /CAMES
Année Scolaire : 2021 - 2022

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Table des matières
Introduction ........................................................................................................... 3
1- Principe de l’analyse élémentaire Carbone - Hydrogène ............................... 4
2- Méthode de PREGL ........................................................................................ 4
3- Analyseurs organiques élémentaires CHNS − O actuels ................................ 6
4- ANALYSEURS DE CARBONE TOTAL ..................................................... 7
5- Difficultés et Défis de l’analyse ...................................................................... 8
6- Domaine d’utilisation ...................................................................................... 8
CONCLUSION ................................................................................................... 10

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Introduction
En chimie, l'analyse élémentaire est l'activité permettant la détermination des éléments
chimiques constituant un composé au moyen d'une analyse chimique, d'une analyse organique,
d'une spectroscopie ou d'une spectrométrie d'absorption atomique, entre autres. L'analyse
élémentaire est un processus dans lequel un échantillon (sols, eaux usées ou potables, fluides
corporels, minéraux, composés chimiques, etc.) est analysé pour déterminer sa composition
élémentaire et parfois isotopique. L'analyse élémentaire peut être qualitative (déterminer quels
éléments sont présents), et elle peut être quantitative (déterminer la quantité de chacun). Elle
s'inscrit dans le cadre de la chimie analytique, c’est-à-dire dans l'ensemble des instruments
impliqués dans la découverte de la nature chimique de notre monde.
Pour les chimistes organiciens, l'analyse élémentaire fait presque toujours référence à l'analyse
CHNX, c'est-à-dire la détermination des fractions massiques de carbone, d'hydrogène,
d'azote et d'hétéroatomes (X) (halogènes, soufre) d'un échantillon. Cette information est très
importante pour aider à déterminer la structure d'un composé inconnu, ainsi que pour identifier
la structure et la pureté d'un composé synthétisé.
Le présent travail vise travail vise à expliquer le processus de dosage des éléments Carbone
(C) et hydrogène dans les composés organiques. Après avoir présenté le modèle de PRELG,
nous aborderons les difficultés liées à cette méthode. Enfin, nous évoquerons les domaines
d’utilisation de la présente méthode.

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L'analyse élémentaire CHNSO, aussi appelée analyse élémentaire organique ou microanalyse
élémentaire, permet de déterminer les quantités de carbone (C), d'hydrogène (H), d'azote (N),
de soufre (S) et d'oxygène (O) présentes dans un échantillon. Cette technique fiable et peu
onéreuse permet d'évaluer la pureté et la composition chimique de substances. Elle est utilisée
sur un large éventail de types d'échantillons, notamment les substances solides, liquides,
volatiles et visqueuses. En connaissant la teneur en éléments organiques, les chercheurs peuvent
aussi déterminer la structure moléculaire de la substance prélevée. La caractérisation chimique
des composés organiques est utile en recherche, mais aussi lors des contrôles qualité (CQ).
1- Principe de l’analyse élémentaire Carbone - Hydrogène
La technique la plus répandue pour l'analyse élémentaire CHNSO est basée sur la combustion
de l'échantillon. Elle peut être effectuée à l'aide d'un instrument dédié, appelé analyseur
élémentaire. Dans cette technique, l’échantillon est brûlé sous excès d'oxygène et les produits
de combustion (composés gazeux uniformes) : dioxyde de carbone pour le carbone et l’eau
pour l’hydrogène , sont collectés. Ces produits de la combustion (p. ex. C,,) sont mesurés
par chromatographie gazeuse, pour déterminer la teneur en éléments dans l'échantillon de
départ.. La quantification peut être effectuée au moyen de cellules infrarouges spécifiques aux
gaz émis lors de la combustion de l’échantillon pour le carbone (CO2) et l’hydrogène ( )
alors que l’azote (N2) est déterminé par conductivité thermique. Les masses de ces produits de
combustion peuvent être utilisées pour calculer la composition d’un échantillon inconnu. Les
analyseurs élémentaires modernes sont également capables de doser simultanément le soufre et
le CHN dans le même cycle de mesure
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alors que l'élément O doit être analysé ultérieurement,
par pyrolyse
2- Méthode de PREGL
Les méthodes d’analyse élémentaire actuelles ont conservé le même principe de base depuis
l’origine (1830). Il consiste à trouver la composition du composé organique à partir des gaz
formés au cours de sa combustion. Dans un premier temps, on réalise la combustion rapide et
à température élevée du composé en présence d’un excès de dioxygène. Il se forme, si les
1
Faculté des sciences, G.G. Hatch Stable Isotope Laboratory - Techniques - Quantitative Analysis,
sur www.isotope.uottawa.ca, 4 mars 2016 (consulté le 4 juillet 2016)
2
Sahu, Ramesh Chandra ; Patel, Rajkishore et Ray, Bankim Chandra (1er août 2011), Removal of
hydrogen sulfide using red mud at ambient conditions, Fuel Processing Technology, 92 (8), 1587–
1592, DOI:10.1016/j.fuproc.2011.04.002.

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éléments C, H et N sont présents, du dioxyde de carbone, de l’eau et un mélange de diazote et
d’oxydes d’azote. Les différentes quantités de gaz formés conduisent par calcul aux % des
éléments présents. Dans les premiers appareils de microanalyse carbone/hydrogène mis au point
par Pregl vers 1 930, la combustion d’une masse précise d’environ 1 à 3 mg du composé était
faite vers 750 ◦C dans un courant de dioxygène, la transformation de CO en CO2 étant
parachevée par passage sur un mélange d’oxyde de cuivre et de chromate de plomb (fig. 1). Les
masses des éléments H et C étaient calculées à partir de l’augmentation de poids de deux tubes
préalablement pesés, contenant l’un du perchlorate de magnésium (pour H2O) et l’autre de la
chaux sodée (pour CO2). La précision atteignait 0,1 % si la balance appréciait le microgramme.
Figure 1 : Méthode d’analyse de PREGL
Les quantités d’eau et de gaz carbonique formées correspondent aux augmentations de poids
de chacun des deux absorbeurs. On en déduit les quantités d’hydrogène et de carbone présentes
dans la prise d 'essai à l’aide des calculs suivantes :
 Pour l’hydrogène (H)
 Pour le Carbone (C)