Spectrométrie d`Absorption Atomique

Dosage du calcium et du magnésium par spectroscopie d’absorption atomique
ATTMANE Saadia, JACQUES Carine
Master 2 Professionnel "Chimie Analytique et Instrumentation"
Promotion 2006
La spectroscopie d’absorption atomique de flamme est basée sur la propriété des atomes gazeux à absorber certaines longueurs d’ondes bien définies, émises par
une source lumineuse monochromatique du type lampe à cathode creuse.
Le spectromètre d’absorption atomique de flamme se compose de différents élements :
- lampe à cathode creuse
La lampe à cathode creuse est constituée par une enveloppe de verre scellée et pourvue d'une fenêtre en verre ou en quartz
contenant une cathode creuse cylindrique et une anode. Lorsqu'on applique une différence de potentiel de quelques centaines
de volts entre les deux électrodes, le gaz rare est alors ionisé et ces ions bombardent alors la cathode, arrachant des atomes
à celle ci. Ces atomes libres sont excités par chocs : il y a émission atomique de l'élément constituant la cathode creuse.
La longueur d’onde est spécifique de l’élément à analyser.
- Le nébuliseur
L'échantillon à analyser est en solution. Celle-ci est aspirée au moyen d'un capillaire par le nébuliseur. La solution
d'analyse est alors aspirée dans le capillaire et à la sortie, elle est pulvérisée en un aérosol constitué de fines
gouttelettes. Ce brouillard homogène pénètre alors dans l’atomiseur de flamme.
- Brûleur à flux laminaire
L'aérosol pénètre dans le brûleur puis dans la flamme. Au bout d'un certain parcours au seuil de la flamme, le
solvant de la gouttelette est éliminé, il reste les sels ou particules solides qui sont alors fondus, vaporisés puis
atomisés. Ici la flamme est composée d’un mélange air/acétylène. Sa température est de 2500°C environ.
Spectromètre d’absorption atomique de flamme
Préparation des échantillons pour analyse par spectrométrie d’absorption atomique:
-Échantillons liquides:
A=kC
liquides on dilue les échantillons pour avoir des teneurs en analytes faibles afin que la concentration soit proportionelle à l’absorption.
(k: coef propre à chaque élément)
-Échantillons solides : on minéralise les échantillons pour obtenir une solution que l’on diluera par la suite .
Principe du minéralisateur :
L’appareil utilisé est un minéralisateur DIGESDAHL. La méthode suit un processus de digestion en deux étapes, mettant en œuvre de l’acide sulfurique concentré H2SO4 et de
l’eau oxygénée H2O2 à 30%.
L’acide sulfurique déshydrate et carbonise l’échantillon (chauffage à 440°C). L’eau oxygénée effectue la décomposition par oxydation des dernières traces de matière organique
qui subsistent après attaque acide.
Exemple d’application : dosage du calcium et du magnésium dans des matrices alimentaires
Matrice dosée
-Méthode d’étalonnage externe
0,25
Absorbance mesurée
minéralisé, dilué au 1/10 ème.
En utilisant une gamme d’étalonnage externe du calcium, nous
absorbance
0,2
Notre échantillon d’emmental en tranche a été pesé (m < 0,5 g),
avons calculé, à partir de l’absorbance mesurée, la concentration
0,15
1408 mg/L
107,6 mg/L
Lait Candia Croissance
1364 mg/L
110,6 mg/L
Lait Candia Calcium+
1520 mg/L
96,8 mg/L
Eau minérale Evian
17,05 mg/L
4,8 mg/L
Palet de chèvre
2,85 mg/g
0,29 mg/g
Emmental en tranches
0,1
y = 0,0542x + 0,015
R2 = 0,9999
0,05
en calcium dans la matrice alimentaire d’intérêt.
Concentration en
calcium mesurée
Concentration en Ca Concentration en Mg
Lait Candia Grand lait
4,6 mg/g
0,36 mg/g
Chocolat au lait
0,79 mg/g
0,67 mg/g
Chocolat noir
0,26 mg/g
2,19 mg/g
Tableau de résultats sur différentes matrices alimentaires
0
0
1
2
3
4
concentration du Calcium en m g/L
Courbe d’étalonnage externe pour le dosage du calcium dans l’emmenthal
-Méthode des ajouts dosés
-Bonne sensibilité (limite de détection de l’ordre du ppm)
-Bonne répétabilité
-Facilité et rapidité de mise en œuvre pour la préparation des échantillons
et le dosage
0,35
0,3
Notre échantillon d’emmental en tranches a été pesé (m < 0,5 g),
puis minéralisé et dilué au 1/10 ème.
En utilisant la technique des ajouts dosés, nous avons dosé
0,25
Concentration en Mg
0,2
0,15
dans l’emmenthal
le magnésium dans l’emmenthal dont la concentration est
y = 0,06394x + 0,05060
2
R = 0,99997
0,1
0,05
de 18 mg/g.
0
-2
Avantages de la spectrométrie d’absorption atomique pour le dosage
dosage du
calcium et du magnésium dans des matrices alimentaires :
-1
0
1
2
3
4
Inconvénients de la spectrométrie d’absorption atomique pour le dosage
du calcium et du magnésium dans des matrices alimentaires :
-Mauvaise reproductibilité de la méthode à cause des intensités variables de
la lampe
-0,05
-0,1
Courbe des ajouts dosés du magnésium dans l’emmenthal
Références bibliographiques :
Keith S. Kostecka, Atomic adsorption spectroscopy calcium in foodstuffs in non-science-major courses, Journal of Chemical Education,
Vol 77, No 10,(2000).
Prix minéralisateur Digestahl hach : 1120 € TTC
Prix spectromètre d’absorption atomique de flamme
Modèle Perkin-Elmer 400: environ 20 000 € TTC