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Cours de Chimie Analytique I.S.A.B 3ème Année
Jean-Luc Vialle 2005-2006
jluc.vialle@isab.fr
Sommaire Chapitre N°1 Panorama des techniques Chapitre N°2 La quantification Chapitre N°3 Introduction à la chromatographie Chapitre N°4 Les solvants et les interactions Chapitre N°5 La chromatographie d'adsorption Chapitre N°6 La chromatographie de partage Chapitre N°7 La chromatographie gazeuse Chapitre N°8 L'absorption moléculaire Chapitre N°9 L'absorption atomique
Planning Cours - TD 1er mars 10h45-12h45
10 mars 10h45-12h45
24 mars 10h45-12h45
31 mars 10h45-12h45
07 avril 10h45-12h45
14 avril 10h45-12h45
21 avril 8h00-10h00
03 mai 8h00-10h00
10 mai 10h45-12h45
12 mai 8h00-10h00
18 mai 10h45-12h45
27 mai 10h45-12h45 Examens: 04 mai 8h00-10h00
09 juin 8h00-10h00
Chapitre N°1 Panorama des techniques Analytiques
Sommaire I°) Introduction page 6
11 L'environnement Recherche
12 L'environnement Recherche et Développement
13 L'environnement Production II°) Contraintes des analyses page 12 21 Contraintes liées au personnel
22 Contraintes matérielles
23 Contraintes normatives et méthodologiques
231 Normes ISO
232 Méthodes AOAC
233 Méthodes interprofessionnelles
234 Méthodes internes
24 Contraintes économiques et temporelle
III°) Classifications des techniques analytiques page 15 31 Classification selon les propriétés mises en jeu
32. Classification selon le caractère destructif
33. Classification selon l'état de la matière
34. Classification selon le seuil de détection
35. Classification selon le caractère discriminant
36. Classification selon la 'cible' dans la molécule
361 Rappels sur la molécule
362 Rappels sur le double caractère de la lumière et sur
l'énergie
363 Classification
IV°) Conclusions page 22 I°) Introduction L'analyse d'un système doit permettre à l'opérateur de savoir si celui-ci
répond à un cahier des charges fixé par l'entreprise (production), à la
législation en vigueur(environnement, santé), à une hypothèse réalisée dans
le cadre de travaux de recherche (recherche fondamentale et / ou recherche
et développement) ou à la compréhension d'un phénomène (accident,
incident...). Ces données analytiques peuvent intervenir directement sur le
'produit fini' mais également sur le 'process' de fabrication, de
conservation et sur les données environnementales. Dans tous les cas, on peut considérer que toute action nécessite une
analyse qui va se traduire par une quantification plus ou moins précise
d'un paramètre sur un effet . Certaines sont relatives à une échelle donnée
(par exemple la magnitude d'un séisme définie par rapport à l'échelle de
Richter), d'autres sont relativement absolues à l'incertitude prés
(détermination de masses et de concentrations), d'autres enfin peuvent être
qualifiées de statistiquement absolues (fragmentations par exemple). Un nombre important de paramètres peuvent être utilisés pour 'caractériser'
un système. Un premier aspect concerne des paramètres sensoriels (goût,
couleur, astringence...) que l'on qualifiera par rapport à une échelle plus
ou moins arbitraire : Par exemple le chomamètre et l'échelle l*a*b permet
de traduire le degré de cuisson d'un produit ou le degré de mûrissement
d'un fuit par comparaison. On peut également utiliser des paramètres physiques tels la résistance
mécanique, la viscosité, la tension superficielle... qui vont traduire une
qualité répondant à une application (l'alvéographe de Chopin en est une
illustration dans le domaine des farines), une charge pondérale (par
exemple le titre alcoolmétrique) ou un degré de polymérisation (la
viscosité d'une solution en est une application). Dans tous les cas, on
procèdera à une comparaison à des abaques de référence, liées à la matrice
et au domaine d'application. Un certain nombre de données physiques peuvent également être utilisées.
Elles permettront de déterminer le degré de pureté d'un produit (point de
fusion, d'ébullition, pouvoir rotatoire....) et seront utilisables dans
certains secteurs d'activité (principes actifs, pharmacie...). D'autres paramètres liés à la molécule permettront d'analyser sa structure
chimique (fragmentation, vibrations spécifiques, orientation dans un champ
magnétique....) Enfin, la détermination quantitative d'un soluté dans une matrice donnée
permet, à l'incertitude près, de quantifier en terme massique la teneur en
soluté dans l'échantillon. Ces dernières méthodes reposent sur des
déterminations de masse ou de concentration. Toutes ces techniques, pour être représentatives de l'échantillon, doivent
être réalisées dans des conditions très précises, tant au niveau de
l'analyse de l'échantillon, que de son prélèvement (échantillonnage) et que
de son traitement (conservation, extraction...). D'une manière générale, on peut retenir un concept fondamental, à savoir
qu'il faut utiliser 'l'outil analytique' adapté à la réponse attendue.
Ainsi, on n'utilisera pas une technique analytique 'fine' pour déterminer
une composition massique exprimée en pourcentage. A l'inverse, on n'utilisera pas une technique 'globale' pour une analyse
fine et discriminative d'un système. Dans tous les cas, l'opérateur doit se poser une série de questions
préliminaires à toute demande d'analyse, que celle-ci soit réalisée dans
l'entreprise ou en sous-traitance, afin de cibler au plus juste sa demande
en fonction des objectifs. Ces questions sont de deux ordres : . L'un concerne directement le produit
. L'autre concerne l'environnement dans lequel est inscrit cette
demande. Globalement, on peut considérer trois types d'environnement qui
n'impliquent pas les mêmes méthodes analytiques ni les mêmes moyens
économiques : . L'environnement 'Recherche fondamentale' pour lequel l'analyse devra
répondre à un besoin de détermination de structure, et à un besoin de
quantification.
. L'environnement 'Recherche et Développement' pour lequel l'analyse
répondra à des objectifs de validation (de process, de mise au point
de méthode...)
. L'environnement 'Industriel' pour lequel l'analyse répond à un besoin
de contrôle Ces trois 'milieux' sont évidemment plus ou moins imbriqués les uns dans
les autres, ce que l'on peut schématiser de la manière suivante : 11 L'environnement 'Recherche Fondamentale'
L'objectif, dans ce monde, est de mettre en évidence de nouvelles molécules
(principes actifs...), de nouvelles actions (santé, phytosanitaire...), de
nouvelles techniques ou de nouveaux concepts. Les paramètres économiques et
temporels ne sont pas des facteurs discriminants même si parfois il y a
urgence (sida, légionellose...). Cet espace est le plus ouvert. Il ne fait
pas obligatoirement référence à des normes mais à 'un état de l'art'.
L'objectif est de mettre en évidence, sans le moindre doute, la validité
d'une hypothèse. Les moyens analytiques mis en ?uvre seront à la hauteur
des objectifs. Ils s'articuleront autour de techniques 'lourdes', soit à
l'intérieur de l'entreprise si celle-ci dispose d'un centre de recherche
performant, soit en sous traitance. Les analyses visées cibleront la
structure du produit, son efficacité (tests cliniques par exemple), son
devenir (métabolismes). A ce niveau, les techniques utilisées ne seront
généralement pas transposables au niveau du contrôle (production) ni au
niveau de la recherche et développement. Par contre, le travail du
laboratoire de recherche et développement inclura une transposition de ces
méthodes sous formes de méthodes simples applicables en routine et
traduisant le plus fidèlement possible les hypothèses formulées au niveau
de la recherche 'fondamentale'. L'organigramme de la décision (du chois de méthode analytique) est
relativement simple, les moyens de détermination de structure étant
relativement limités (et leur disponibilité aussi...).et souvent très
onéreux. Les mots clefs retenus dans cette démarche sont liés à la nature du
produit, son environnement et l'objectif poursuivi (Quantification ou
détermination de structure) : On peut retenir sa nature (organique ou
minéral), son origine (domaine du vivant ou amorphe), son environnement
(matrice simple ou matrice complexe), son état (liquide, solide ou gazeux)
et sa pureté. On peut alors présenter l'arbre de décision comme ci-après : Ce qui conduit à un nombre relativement limité de techniques analytiques
qualifiées de structurales (liste non exhaustive) auxquelles on peut
ajouter les techniques analytiques discriminantes (Chromatographie,
Electrophorèse, AA...) pour la quantification: | |Minéral |Organique |
|Gaz |Analyse élémentaire |Analyse élémentaire, RMN ;|
| | |IR ; Spectrométrie de |
| | |masse |