Méthodes d’analyse par spectroscopie optique
Les méthodes d’analyse spectroscopique optique sont basées sur l’interaction du rayonnement électromagnétique avec la matière. L’objectif de la rédaction de cet article est de vous informer sur les concepts fondamentaux des techniques spectroscopiques couramment utilisées
Spectre électromagnétique
Le spectre électromagnétique fournit au spectroscopiste une mine d’informations. Chaque région du spectre électromagnétique est caractérisée par une gamme de fréquences ou de longueurs d’onde et trouve plusieurs applications entre les mains des chimistes et des physiciens. Les longueurs d’onde du spectre électromagnétique vont des dimensions interatomiques (rayons gamma de haute énergie) à plusieurs kilomètres (ondes radio)
Techniques spectroscopiques
Les techniques spectroscopiques reposent essentiellement sur trois types d’interactions du rayonnement électromagnétique avec la matière.
- Émission
- Absorption
- Diffusion
Spectroscopie d’émission
Les méthodes de spectroscopie d’émission sont basées sur l’émission de longueurs d’onde caractéristiques émises par les éléments constituant l’échantillon lorsqu’ils sont excités par une énergie thermique, électrique ou de rayonnement
- Spectroscopie ICP – OES
Une source de plasma à haute température est utilisée pour exciter les éléments constitutifs qui émettent des rayonnements de longueur d’onde caractéristique qui peuvent être utilisés pour l’estimation quantitative de l’échantillon
- Spectroscopie de fluorescence
Lors de l’absorption de la lumière, la molécule absorbante est excitée et certaines espèces photoluminescentes réémettent la lumière absorbée après un certain délai. l’émission après des minutes, des heures ou même des jours est appelée phosphorescence.
L’intensité de la fluorescence est directement proportionnelle aux espèces fluorescentes présentes. Certaines substances qui ne sont pas naturellement fluorescentes peuvent être dérivées avec des fractions fluorescentes pour améliorer les limites de détection.
Spectroscopie d’absorption
La base de la spectroscopie d’absorption est la mesure de l’absorption de longueurs d’onde spécifiques par des atomes ou des molécules spécifiques dans l’échantillon. Les mesures d’absorption peuvent être effectuées à une longueur d’onde spécifique ou sur une plage de longueurs d’onde pour des déterminations simultanées.
- Spectroscopie UV-visible
La région 180 – 780 nm constitue la région UV – visible et peut être utilisée pour les déterminations d’espèces atomiques, moléculaires ou ioniques. L’absorption dans cette région résulte de transitions électroniques entre les niveaux d’électrons des espèces absorbantes.
- Spectroscopie infrarouge
L’absorption dans cette région s’effectue d’environ 25 000 cm-1 (infrarouge proche) à environ 10 cmi-1 (infrarouge lointain) selon l’énergie de vibration ou de rotation des molécules absorbantes. La condition préalable à l’absorption dans cette région est le changement du moment dipolaire de la molécule absorbante. Le principal domaine d’application est l’identification des groupes fonctionnels des molécules. FT – IR a complètement remplacé les instruments IR dispersifs en raison de la multitude d’avantages offerts par la technique FT IR.
- Turbidimétrie
La turbidimétrie est utilisée pour la détermination de suspensions dispersées de manière homogène dans un milieu liquide. L’opacité de telles suspensions est mesurée à partir de l’intensité de la lumière transmise. Les méthodes turbidimétriques donnent au mieux une estimation approximative de la concentration
- Spectroscopie à rayons X
Le rayonnement X à haute énergie est utilisé pour assommer les électrons des coquilles internes des atomes qui sont remplacés par des électrons des coquilles externes. L’énergie est émise sous forme de photons qui est caractéristique de chaque élément
Spectroscopie de diffusion de la lumière
- Néphélométrie
La néphélométrie est basée sur l’étude de la lumière diffusée par une suspension homogène de particules dans un milieu liquide
- Spectroscopie Raman
Les déplacements de Rama dans les échantillons liquides résultent de l’excitation vers des états vibratoires plus élevés par rayonnement incident. L’effet Raman implique une diffusion de la lumière accompagnée d’un changement de longueur d’onde. Les spectroscopies Raman et infrarouge sont des techniques complémentaires, mais Raman présente l’avantage majeur que les échantillons aqueux peuvent être manipulés directement car l’eau n’interfère pas dans les mesures Raman
- Diffraction des rayons X
La diffraction des rayons X n’est pas un outil d’identification chimique mais elle sert à caractériser la structure atomique et moléculaire des matériaux cristallins. En mesurant les angles et les intensités des rayons X diffractés, il est possible d’arriver aux densités d’électrons au sein du réseau cristallin à partir desquelles la distribution spatiale des atomes au sein du réseau cristallin peut être déduite.
Dans les articles suivants, des groupes de techniques analytiques similaires seront discutés.
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