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.
#Ouiam_DR
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Documentation
Pierre Valdiguié, Biochimie clinique 2ème édition novembre 2000
Extrait de Chimie Analytique par Maurice PINTA N° 5 mai 1954