Photométrie de flamme


Principe


La flamme est utilisée pour convertir l’élément à doser à l’état de vapeur atomique où les atomes subiront des transformations réversibles entre un état de base et un état excité : un électron passe sur une orbitale plus externe à niveau d’énergie plus élevé et restitue ensuite cette énergie sous forme de photons en revenant à son niveau initial. Les photons émis ont des fréquences caractéristiques de l’élément, qui constituent le spectre d’émission de cet élément (les métaux alcalins --- lithium, sodium ou potassium n’ont en effet qu’un électron sur la couche périphérique).

Appareillage


Quel que soit le fabriquant, l’appareillage comporte toujours quatre éléments principaux :

  •  Nébuliseur

Il permet d’envoyer dans la flamme la solution sérique ou urinaire ou tout autre liquide biologique, sous forme d’un aérosol de fines gouttelettes homogènes.

  •   Brûleur

Associé étroitement au nébuliseur, il utilise habituellement le butane ou le propane qui donnent une flamme proche de 2000°C.

  •  Analyseur optique

Les photons émis ont une fréquence caractéristique du métal vaporisé. Chaque métal émet plusieurs raies et on choisit la plus caractéristique et la plus intense ;
Na : 589 nm (raie jaune du sodium)
K : 767 nm
Li : 671 nm
Un sélecteur de longueur d’onde, à prisme, à réseau ou généralement à filtres, est indispensable.



Figure 1 schéma de principe d’un photomètre de flamme


Les voies optiques sont au nombre de deux :

- L’une possède un filtre à 671 nm (Li) et sert de référence (étalon interne) en effet l’échantillon est toujours dilué dans une solution étalon interne ce qui permet de tenir compte des variations de débit de gaz, de l’échantillon et de la température de la flamme. Certains appareils utilisent le césium comme étalon interne et permettent ainsi de doser le lithium sérique au cours des traitements lithiés en psychiatrie ;
- L’autre voie est double et reçoit au travers des filtres correspondants les signaux du sodium et du potassium.

  •    Dispositif de mesure

Il comprend les cellules photoélectriques, les phototubes d’amplifications, le dispositif de conversion de signal électrique en affichage numérique exprimé en mmol/l avec déduction automatique du signal de l’étalon interne.

                            Dispositifs optionnels

Ils améliorent grandement la praticabilité de l’appareillage : diluteur automatique, passeur d’échantillons, imprimante, connexion à un système informatique.

Technique analytique


La technique d’analyse par photométrie de flamme procède par comparaison avec une série de quelques solutions étalons dont les propriétés sont analogues aux solutions inconnues. Cet étalonnage de l’appareil doit être fait lors de chaque série de dosages. Il est préférable de ne pas avoir, à côté des éléments à doser, de fortes quantités de produits étrangers.

Quant aux facteurs susceptibles de perturber les analyses, ils ont trois origines possibles :

1) La présence de produits étrangers peut contribuer  à modifier le débit de la pulvérisation, et par suite l’alimentation de la flamme ; ceci peut résulter des propriétés physiques des solutions : tensions superficielles, viscosités ... ; La présence de matière organique, par exemple, peut en être la cause ; il y a lieu d’en tenir compte, soit en maintenant identiques les propriétés physiques des solutions et des étalons, soit en utilisant un coefficient correctif à déterminer expérimentalement au préalable, et tenant compte de la variable éventuelle;

2) La sélection des radiations n’est évidemment pas absolue : une forte concentration en calcium peut gêner la mesure du sodium. Cette interaction de fond spectral peut être déterminée expérimentalement, une fois pour toutes, et traduite par une courbe correctrice permettant de remédier à une cause d‘erreur qui ne se rencontre d‘ailleurs que rarement dans le domaine courant des dosages;

3)Des interactions moléculaires se rencontrent parfois dans l’excitation même des éléments; on peut supposer l’existence ou la formation de molécules non dissociées au sein de la source d‘excitation. Cette action est typique avec le calcium et le stronitium  dont l’intensité, des émissions de raies ou de bandes sont atténuées par la présence éventuelle, dans la flamme, d‘aluminium ou de phosphore. L’erreur qui en résulterait, sur le dosage, est difficile à corriger si l’on ne connaît pas la concentration de la solution en aluminium ou en phosphore ; une séparation chimique préalable pourrait s’imposer.


II résulte de ces remarques qu’une étude systématique devra être précédée d‘une mise au point préalable, tenant compte des circonstances particulières et des facteurs pouvant intervenir dans les dosages.
                                                                                                              
                                                                                                                             ‪#‎ETL_Blog_Team‬
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Documentation
Pierre Valdiguié, Biochimie clinique 2ème édition novembre 2000
Extrait de Chimie Analytique par Maurice PINTA N° 5 mai 1954

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