Applications analytiques

L'analyse qualitative a pour but de déterminer la nature des espèces chimiques présentes dans un échantillon :

• Identification des ions en solution
• Détection de groupes fonctionnels
• Recherche de substances spécifiques
• Confirmation de la présence d'un composé

• Réactions chimiques spécifiques (tests colorimétriques)
• Spectroscopie infrarouge (IR)
• Spectroscopie UV-visible
• Chromatographie (identification par temps de rétention)

L'analyse quantitative permet de déterminer la quantité ou la concentration des espèces chimiques présentes :

• Dosage de la concentration en ions
• Mesure de la pureté d'une substance
• Évaluation de la teneur en un composé
• Calcul des proportions dans un mélange

• Titrage acido-basique
• Titrage par précipitation
• Titrage oxydo-réduction
• Spectrophotométrie
• Chromatographie quantitative

La chromatographie est une technique de séparation basée sur les différences d'affinité des composés pour une phase mobile et une phase stationnaire :

• Phase mobile : solvant qui entraîne les composés
• Phase stationnaire : support fixe sur lequel les composés interagissent
• Les composés se déplacent à des vitesses différentes
• Les composés sont séparés en fonction de leur polarité

• Chromatographie sur couche mince (CCM)
• Chromatographie en phase gazeuse (CPG)
• Chromatographie liquide haute performance (CLHP)
• Chromatographie sur colonne

La spectroscopie consiste à étudier l'interaction entre la matière et les radiations électromagnétiques :

• Les molécules absorbent certaines longueurs d'onde
• Chaque molécule a un spectre caractéristique
• L'intensité de l'absorption est proportionnelle à la concentration
• Permet l'identification et le dosage des substances

• Spectroscopie UV-visible (identification et dosage)
• Spectroscopie IR (identification des groupes fonctionnels)
• Spectroscopie RMN (structure moléculaire)
• Spectroscopie de masse (masse moléculaire)

Le titrage est une méthode de dosage basée sur une réaction chimique quantitative entre un réactif de concentration connue et la substance à doser :

• On ajoute progressivement le réactif titrant
• On détecte l'équivalence par changement de couleur ou mesure
• On calcule la concentration à partir du volume versé
• La réaction doit être totale, rapide et stoechiométrique

• Titrage acido-basique (dosage des acides/bases)
• Titrage par précipitation (dosage des ions)
• Titrage oxydo-réduction (transfert d'électrons)
• Titrage complexométrique (formation de complexes)

• Extraction par solvant (différence de solubilité)
• Distillation (différence de température d'ébullition)
• Crystallisation (différence de solubilité)
• Sublimation (passage direct solide-gaz)

• Concentration des substances à analyser
• Élimination des impuretés
• Préparation de l'échantillon pour l'analyse
• Isolation des composés d'intérêt

• Test de Tollens (aldéhydes)
• Test de Fehling (aldéhydes réducteurs)
• Test à la DNPH (cétones et aldéhydes)
• Test à la liqueur de Fehling (glucides réducteurs)

• Ag⁺ + Cl⁻ → AgCl (précipité blanc)
• Fe³⁺ + 3OH⁻ → Fe(OH)₃ (précipité rouille)
• Cu²⁺ + 2OH⁻ → Cu(OH)₂ (précipité bleu)
• Ca²⁺ + CO₃²⁻ → CaCO₃ (précipité blanc)

• Dosage des nutriments (protéines, lipides, glucides)
• Détection des additifs alimentaires
• Recherche de contaminants
• Contrôle de la teneur en alcool

• Dosage des métaux lourds dans l'eau
• Analyse des gaz atmosphériques
• Détection des pesticides dans les sols
• Contrôle de la qualité de l'air

1 Analyse qualitative : recherche des ions Cl⁻, SO₄²⁻, Ca²⁺, Mg²⁺
2 Dosage de la dureté (ions Ca²⁺ et Mg²⁺) par complexométrie
3 Dosage des ions chlorure par argentimétrie
4 Détermination du pH et des résidus secs
5 Comparaison avec les valeurs indiquées sur l'étiquette

Concentration molaire : c = n/V

Quantité de matière : n = c × V

Masse : m = n × M

Où c est la concentration (mol/L), n la quantité de matière (mol), V le volume (L), et M la masse molaire (g/mol).

À l'équivalence : n(A) × a = n(B) × b

Où n(A) et n(B) sont les quantités de matière des réactifs A et B, et a et b leurs coefficients stoechiométriques.

Donc : c(A) × V(A) × a = c(B) × V(B) × b

HCl(aq) + NaOH(aq) → NaCl(aq) + H₂O(l)

Ou en ions : H₃O⁺(aq) + OH⁻(aq) → 2H₂O(l)

n(HCl) = n(NaOH)

c(HCl) × V(HCl) = c(NaOH) × V(NaOH)

c(HCl) = (c(NaOH) × V(NaOH)) / V(HCl)

c(HCl) = (0,100 × 15,0) / 20,0 = 0,075 mol/L

On peut utiliser le bleu de bromothymol (zone de virage 6,0-7,6) ou le phénolphtaléine (zone de virage 8,2-10,0).

Le pH à l'équivalence d'un dosage acide fort/base forte est de 7, donc un indicateur de virage proche de 7 convient.

• But : identifier les espèces chimiques présentes
• Méthodes : tests chimiques, spectroscopie, chromatographie
• Permet de déterminer la nature des composés

• But : déterminer les concentrations
• Méthodes : titrages, spectrophotométrie, gravimétrie
• Permet de quantifier les substances

• Chromatographie : séparation des composants
• Spectroscopie : identification par interaction lumière-matière
• Titrage : dosage par réaction chimique