La spectroscopie atomique est une méthode de spectroscopie dont le but est d'analyser quantitativement ou qualitativement environ 70 éléments (métaux, métalloïdes et non-métaux).. Il existe plusieurs grandes familles de spectroscopie atomique : la spectroscopie de masse atomique, la spectroscopie optique atomique et la spectroscopie des rayons X.
Atomisation L'atomisation est la dissociation d’une espèce chimique en atomes libresVocabulaire de la chimie et des matériaux, Termes, expressions et définitions publiés au Journal officiel, FranceTerme, 2018. La spectroscopie de masse atomique et la spectroscopie optique atomique ont besoin d’une étape d’atomisation de l’échantillon pour permettre son analyse. L'atomisation peut avoir lieu par différentes méthodes dont les plus connues sont présentées dans le tableau suivantDouglas Arvid Skoog, F. James Holler, Timothy A. Nieman, Principes d'analyse instrumentale, De Boeck Supérieur, 2003.
Nom en français Nom en anglais Sigle Température d'atomisation Flamme Flame 1700 - 3150 °C Électrothermie Electrothermy 1200 - 3000 °C Arc électrique Electric arc 4000 - 5000 °C Étincelle électrique Electric spark 40000 °C ? Plasma à décharge luminescente Glow Discharge GD Non thermique Plasma d'argon à courant continue Direct current plasma DCP 6000 - 8000 °C Microwave induced plasma MIP 2000 - 3000 °C Plasma d'argon à couplage inductif Inductively coupled plasma ICP 6000 - 10000 °C
La spectroscopie des rayons X n'a pas besoin de cette étape d’atomisation.
Spectrométrie de masse atomique La spectrométrie de masse atomique est un type de spectroscopie atomique. Les principales spectrométries de masse atomiques sont présentées dans le tableau suivant selon leur méthode d'ionisation.
Sigle Nom en français Nom en anglais Méthode d'ionisation Source d'ions atomiques Analyseur de masse ICP-MS Spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif Inductively coupled plasma mass spectrometry Plasma d'argon à couplage inductif Plasma d'argon à haute température Quadripôle DCP-MS Spectrométrie de masse à plasma à courant continu Direct current plasma mass spectrometry Plasma d'argon à courant continue MIP-MS Spectrométrie de masse à plasma à micro-ondes Microwave induced plasma mass spectrometry Plasma à micro-ondes induits SS-MS Spectrométrie de masse à source à étincelle Spark source ionization mass spectrometry Étincelle électrique à radiofréquence Double focalisation TI-MS Spectrométrie de masse à ionisation thermique Thermal ionization mass spectrometry - TI Filament métallique chauffé électriquement GD-MS Spectrométrie de masse par décharge luminescente Glow discharge mass spectrometry Décharge luminescente Plasma à décharge luminescente SI-MS Spectrométrie de masse des ions secondaires Secondary ion mass spectrometry Ion secondaire - SI Bombardement par ions accélérés LM-MS Spectrométrie de masse par microsonde laser Laser microprobe mass spectrometer Microsonde laser - LM Rayon laser focalisé Temps de vol - TOF
Spectroscopie électromagnétique atomique thumb|300px|Deuxième schéma : spectroscopie d'émission atomique. Troisième schéma : spectroscopie d'absorption atomique. La spectroscopie électromagnétique atomique englobe la spectroscopie optique atomique et la spectroscopie des rayons X.
Les rayonnements électromagnétiques exploités vont du visible jusqu'aux rayons X :
Onde électromagnétique Constituants excités de l’atome Spectroscopie Ultraviolet et Visible Les électrons de valence (externes) Spectroscopie optique Rayons X Les électrons de cœur (proches du noyau) Spectroscopie des rayons X
Les principaux phénomènes utilisés sont l'émission, l'absorption et la fluorescence.
Spectroscopie d'absorption L'absorption de radiations par un échantillon a lieu quand il est excité par une source d'ondes électromagnétiques, on parle de spectroscopie d'absorption atomique.
Nom en français Nom en anglais Méthode d'excitation Méthode d'atomisation ExemplesRichard Koplík, Advanced strategies in food analysis, Atomic spectrometry, http://web.vscht.cz/~poustkaj/en%20asfa%20au%20koplik%20atomic%20spectrometry.pdf Détection Spectroscopie d’absorption atomique (SAA) Atomic absorption spectroscopy (AAS) Rayons électromagnétiques surtout UV-Visible Flamme Flame AAS (F-AAS) Rayons électromagnétiques surtout UV-Visible non absorbés Électrothermie Electrothermal AAS (ET-AAS) ou spectroscopie d'absorption atomique par four graphite (GF-AAS) ou SAA-ET ou SAAE Techniques de génération de vapeur Spectrométrie d’absorption atomique à vapeur froide (CV-AAS) et spectrométrie d'absorption atomique par génération d'hydrure (HG-AAS) Spectroscopie d'absorption des rayons X (SAX) X-ray absorption spectroscopy (XAS) Rayons X Pas d'atomisation XANES, EXAFS Rayons X non absorbés
Spectroscopie d'émission L'émission de radiations par un échantillon a lieu quand il est excité thermiquement, électriquement ou par une source d'ondes électromagnétiques, on parle de spectroscopie d'émission atomique.
Nom en français Nom en anglais Méthodes d'excitation et d'atomisation Exemples Détection Spectroscopie d’émission atomique (SEA) Atomic emission spectroscopy (AES) Arc électrique Spectroscopie arc (arc atomic emission spectroscopy, en anglais) Rayons électromagnétiques surtout UV-Visible émis Décharge électrique Spark atomic emission spectroscopy, en anglais Flamme Spectroscopie d'émission de flamme (SEF), encore appelée photométrie de flamme (flame emission spectroscopy, en anglais) DCP Spectroscopie d’émission atomique à plasma à courant continu MIP Spectroscopie d’émission atomique à plasma à micro-ondes induits ICP Spectrométrie d'émission atomique à plasma à couplage inductif (SEA/ICP) (inductively coupled plasma atomic emission spectroscopy (ICP-AES), en anglais) X-ray emission spectroscopy (XES) Excitation par radiations d'électrons, pas d'atomisation Rayons X émis Spectroscopie d'émission de rayons X induite par des particules chargées Particle induced X-ray emission (PIXE) Excitation par radiations de particules chargés (ions), pas d'atomisation
Spectroscopie de fluorescence La fluorescence (absorption puis émission de radiation) d'un échantillon a lieu quand il est excité par une source d'ondes électromagnétiques, on parle de spectroscopie de fluorescence atomique.
Nom en français Nom en anglais Méthode d'excitation Méthode d'atomisation Exemples Détection Spectroscopie de fluorescence atomique (SFA) Atomic fluorescence spectroscopy (AFS) Radiations provenant d'une lampe pulsée Flamme Fluorescence surtout UV-Visible Électrothermie SFAE ICP Spectroscopie de fluorescence à plasma à couplage inductif Techniques de génération de vapeur Spectroscopie de fluorescence atomique à vapeur froide (CVAFS) Spectroscopie de fluorescence des rayons X (SFX) X-ray fluorescence spectroscopy (XRF) Rayon X Pas d'atomisation Fluorescence de rayons X
Propriétés Le principal avantage de la spectroscopie atomique est sa grande sensibilité. Sa principale limitation est qu'elle est destructive car l'échantillon doit être atomisé pour qu'il puisse être analyséKirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, chapitre : Spectroscopy, optical de Robin S. Mc Dowell et James F. Kelly, Wiley-Interscience, 1997.
Revues scientifiques Journal of Analytical Atomic Spectrometry Spectrochimica Acta Part B: Atomic Spectroscopy
Références
Catégorie:Spectroscopie