CHIMIE ANALYTIQUE : GENERALITES

Faculté de Médecine et des Sciences Biomédicales _ Université de Ydé I

Dr.rer.nat. Patrice DJIELE NGAMENITel: 77 13 54 99

Email: pdjiele@yahoo.fr

PLAN DU COURSI- DEFINITION ET PRINCIPE DE LA DEMARCHE

ANALYTIQUE

II- METHODES ANALYTIQUES

III- ETAPES D’UNE ANALYSE QUANTITATIVE

VI- ERREURS DANS LES ANALYSES CHIMIQUES

V- EXEMPLE D’APPLICATIONS

Définition de la chimie analytique

• La chimie analytique est indispensable à la compréhension et à la pratique de l’analyse tant dans le domaine des médicaments que dans celui de la biologie.

• La chimie analytique s’interesse également à la compréhension des phénomènes mis en jeu dans les techniques d’analyse afin de pouvoir sans cesse les améliorer

Définition de la chimie analytique

Elle a pour objet: la séparation des constituants d’un

échantillon de matière,

leur identification et la détermination de leur quantité respective. L’action de déterminer la quantité d’un constituant s’appelle dosage.

METHODES DE DOSAGE

• Dosage non destructiveElles ne font pas intervenir de réactions chimiques. On utilise les grandeurs physiques dont la valeur ne dépend que de la concentration de la solution:

-Variation de l’indice de réfraction-Variation de l’absorbance-Variation de la conductance

METHODES DE DOSAGE

• Dosage destructif ou directeUne réaction chimique est mise en jeu.Le réactif à titrer est l’espèce dont on veut déterminer la concentration, il est contenu dans la solution à doser.On utilise une solution titrante contenant un réactif titrant choisi en fonction de l’espèce à doser.

METHODES DE DOSAGE

• Dosage destructifs ou directesAucours du dosage, les réactifs réagissent dans

les proportions stoechiométriques.Le réactifs titrant est le réactif limitant:-A l’équivalence, les réactifs sont intégralement

consommés-Après l’équivalence, le réactif titrant est

introduit en excès.

METHODES DE DOSAGE

• Caractéristiques d’une réaction de dosage-Univoque: les deux réactifs (titré et titrant)

réagissent selon une seule et unique réaction- Totale: un des deux réactifs mis en présence

doit disparaître totalement.- Rapide: l’équivalence doit être repéré avec

précision dans une courte durée.

METHODES DE DOSAGE

• Repérage de l’équivalenceOn peut effectuer le repérage par:

-Changement de couleur du milieu réactionnel

-Changement de couleur d’un indicateur coloré

-Tracé d’une courbe

Types d’analyses en chimie analytique Analyse qualitative dont l’objectif est d’identifier la nature

des éléments constituant l’échantillon

Analyse quantitative consiste à donner la quantité ou la concentration d’un ou des constituants de l’échantillon

L’analyse structurale qui détermine l’arrangement spatial, la conformation des molécules

Méthodes d’analyses qualitatives• Méthodes chimiques

Elles font passer l’espèce que l’on recherche dans un nouveau composé qui possède une propriété caractéristique grâce à laquelle on peut établir la preuve de son existence

Exemple: En milieu acide la réaction des ions K+ en présence des ion ClO4

- donne un précipité blanc de KClO4

• Méthodes physico-chimiques

Elles sont fondées sur la relation qui existe entre la composition chimique d’une substance et certaines de ses propriétés physiques:

Exemple: Chromatographie, polarographie, Résonance Magnétique Nucléaire, Diffraction des Rayons X

Méthodes d’analyses quantitatives

On calcule les résultats d’une analyse quantitative à partir de deux mesures :

(i) l’une est la masse ou le volume de l’échantillon à analyser

(ii) la seconde qui clôture normalement l’analyse est la mesure d’une grandeur proportionnelle à la quantité d’analyte présent dans l’échantillon.

Les chimistes classent les méthodes analytiques selon la nature de cette mesure.

LES METHODES GRAVIMETRIQUES

Elle est basée sur la mesure de la masse et se classent en deux groupes :

1) les méthodes par précipitation, l’analyte est convertie en un solide très peu soluble, qui est ensuite filtré et lavé de ses impuretés et soumis à un traitement thermique appropriée. Ce produit est ensuite pesé.

Exemple 1: dosage des ions calcium dans une eau de consommation

LES METHODES GRAVIMETRIQUES

2) les méthodes par ventilation, l’analyte ou ses produits de décomposition sont ventilés à température appropriée. la masse de l’analyte est déterminée indirectement à partir de la masse de l’échantillon.

Exemple 2: Dosage de l’hydrogénocarbonate de sodium d’un comprimé antiacide.On pèse un échantillon de comprimé finement broyé et on le traite avec de H2SO4 dilué pour décomposer l’hrydrogénocarbone de sodium en CO2.

METHODES TITRIMETRIQUES

basées sur la mesure de la quantité de réactif de concentration connue qui est consommé par l’analyte . Le titrage s’effectue en ajoutant un réactif étalon à la solution d’un analyte jusqu’à ce qu’on estime que la réaction entre le réactif et l’analyte est complète.

Dans l’analyse volumétrique: on mesure le volume d’une solution de concentration connue qui est nécessaire pour que la réaction entre le réactif et l’analyte soit pratiquement complète.

La solution étalon est un réactif de concentration connue qui est utilisée pour mener à bien une analyse volumétrique.

LES METHODES TITRIMETRIQUES

Dans le titrage coulométrique  « le réactif » est l’électron fourni par un courant électrique continu d’intensité constante et connu qui réagit directement ou indirectement avec l’Analyte ; dans ce cas on mesure le temps nécessaire pour mener à terme la réaction électrochimique

Méthodes électrochimiques: Nombreuses sont les méthodes analytiques qui mettent en jeu les réactions d’oxydo réduction .Ce sont la conductimètrie, la potentiométrie, la coulométrie et l’ampérométrie.

Avantages du titrage gravimétrique : pas nécessaire d’étalonner la solution, pas de correction de température, c’est pourquoi il est largement utilisé en milieu non aqueux, bonne précision et exactitude, facile à automatiser

Etapes d’une analyse quantitative

Méthode d’Echantillonnage

C’est une opération dans laquelle un ensemble est ramené à une quantité finie de matériaux homogènes dont la composition est représentative de l’ensemble et qui peut être facilement manipulé au laboratoire.

Le produit final de l’échantillonnage est une quantité de matériaux homogènes de quelque gramme voire quelque centaine de grammes qui constitue à peine 1/10 7 et 1/10 8 de matériaux dont on veut déterminer la composition.

Méthode d’Echantillonnage L’échantillon en vrac comporte trois étapes : (1) identification de l’ensemble dont il faut tirer un

échantillon, (2) récolte d’un échantillon brut représentatif de

l’ensemble

(3) réduction de l’échantillon brute à quelque centaine de gramme d’un échantillon de laboratoire qui sera analysé.

NB:L’échantillon brut doit être représentatif de l’ensemble, non seulement en termes de sa composition chimique, mais généralement en ce qui concerne la distribution des tailles particulaires.

Préparation d’un échantillon au laboratoire Identifier l’ensemble à analyser

Récolte des particules afin de constituer un échantillon brut

Réduire la taille de particulaire de l’échantillon brute et homogénéiser

Cet échantillon a-t-il la taille qui convient pour le laboratoire ?

Oui

Conserver l’échantillon du laboratoire

Prélever des prises de l’échantillon de labo pour analyse

Erreurs dans l’analyse chimique

• Toute loi ou généralisation scientifique est basée sur une régularité dans les observations expérimentales.

• Il importe donc que l’observateur prenne en compte toute limitation dans la fiabilité des données à partir desquelles les déductions sont faites.

Erreurs dans l’analyse chimique

Types d’erreur:• Erreurs statistique ou indéterminée: elles

affectent la précision• Erreurs systématiques ou déterminées: elles

affectent l’exactitude des résultats• Erreur grossière qui se produisent rarement et

peuvent être la cause des résultats élevés

Il existe 3 types:• Erreur instrumentale causée par

l’imperfection de la méthode• Erreur due à la méthode qui résulte du

comportement chimique ou physique non idéal des systèmes analytiques

• Erreur personnelle due au manque de soin ou à l’incompétence

Erreurs systématiques

Erreurs dans l’analyse chimique

• La précision d’un résultat numérique exprime La reproductibilité du résultat mesuré plusieurs fois sur

le même instrument: elle exprime son incertitude due à l’erreur statistique

Les termes utilisées pour décrire la précision d’un ensemble de donnée sont: -l’écart type, -la variance,-le coefficient de variation

Erreurs dans l’analyse chimique

• L’exactitude indique la proximité entre la mesure et sa valeur réelle: elle s’exprime en terme d’erreur absolue et d’erreur relative

NB: lorsqu’on effectue le calcul d’une grandeur à partir d’autres données numériques expérimentales, on le fait d’abord sans négliger de chiffres, puis dans le resultats final on supprime ceux qui sont incompatible avec la marge d’erreur absolue; les chiffres conservés s’appellent chiffres significatif.

Exemple: C=0,105356 mol/L et C= 0,0001782 mol/L = 0,002 mol/L

C=(0,105 ± 0,002 mol/L)

EXEMPLES D’APPLICATION

• Mesures quantitatives des ions calcium dans le sérum sanguin aident à diagnostiquer les maladies de la parathyroïde chez l’homme

• Dosage de l’azote dans les aliments pour connaître la teneur en protéine

• Contrôle de qualité des produits indispensables pour les industries chimiques pharmaceutiques et alimentaires