Chapitre 13
Absorption atomique
et émission de flamme
La spectrométrie d’absorption atomique (SAA) et l’émission de flamme (EF), encore appelée photométrie de flamme, permettent de doser dans pratiquement toute sorte d’échantillon, un ou plusieurs éléments pré-définis (métaux ou non-métaux) choisis dans une liste
en contenant environ 70. Les appareils correspondants permettent, pour la plupart d’entre
eux, d’exécuter des dosages en suivant l’une ou l’autre de ces méthodes, bien que le principe des mesures soit différent. La sensibilité permet d’atteindre pour certains éléments des
concentrations inférieures au mg/L (ppb). Les applications sont très nombreuses.
13.1 EFFET DE LA TEMPÉRATURE SUR UN ÉLÉMENT
Pour comprendre le principe de l’absorption atomique et l’émission de flamme on peut se
reporter à une expérience due à Kirchhoff, vieille de plus d’un siècle, dans laquelle il a
montré que les gaz incandescents absorbent aux mêmes longueurs d’onde que celles qu’ils
peuvent émettre.
Lorsqu’on disperse la lumière d’un arc électrique (servant à l’époque de source de lumière blanche), avec un prisme, on obtient un spectre continu (fig. 13.1-1). Si on substitue
à la source précédente un bec Bunsen dans lequel on projette un peu de chlorure de sodium, on obtient le spectre d’émission de cet élément formé de raies (images de la fente
d’entrée) dont le doublet jaune bien connu et situé à 589 nm (fig. 13.1-2 et 13.2). Cette
partie de l’expérience illustre l’émission de flamme. Enfin, si on associe sur le même trajet
optique les deux sources précédentes, arc électrique puis flamme du bec Bunsen, on obtient un spectre qui, contrairement à la figure 13.1-1, comporte des raies sombres à l’endroit
des raies d’émission du sodium (fig. 13.1-3). Ce « renversement des raies » résulte de la présence dans la flamme d’une large proportion d’atomes de sodium restés à l’état fondamental
qui absorbent les mêmes fréquences que les atomes de sodium excités émettent. C’est une
manifestation de l’absorption atomique.
Parmi tous les analyseurs conçus pour faire des mesures quantitatives on trouve pour
doser les traces de mercure dans les atmosphères polluées, un instrument apparenté à un
colorimètre qui exploite ce phénomène. La source est une lampe à vapeur de mercure et la
cellule de mesure est un tube transparent rempli de l’atmosphère à contrôler. Si des vapeurs
Absorption atomique
et émission de flamme
La spectrométrie d’absorption atomique (SAA) et l’émission de flamme (EF), encore appelée photométrie de flamme, permettent de doser dans pratiquement toute sorte d’échantillon, un ou plusieurs éléments pré-définis (métaux ou non-métaux) choisis dans une liste
en contenant environ 70. Les appareils correspondants permettent, pour la plupart d’entre
eux, d’exécuter des dosages en suivant l’une ou l’autre de ces méthodes, bien que le principe des mesures soit différent. La sensibilité permet d’atteindre pour certains éléments des
concentrations inférieures au mg/L (ppb). Les applications sont très nombreuses.
13.1 EFFET DE LA TEMPÉRATURE SUR UN ÉLÉMENT
Pour comprendre le principe de l’absorption atomique et l’émission de flamme on peut se
reporter à une expérience due à Kirchhoff, vieille de plus d’un siècle, dans laquelle il a
montré que les gaz incandescents absorbent aux mêmes longueurs d’onde que celles qu’ils
peuvent émettre.
Lorsqu’on disperse la lumière d’un arc électrique (servant à l’époque de source de lumière blanche), avec un prisme, on obtient un spectre continu (fig. 13.1-1). Si on substitue
à la source précédente un bec Bunsen dans lequel on projette un peu de chlorure de sodium, on obtient le spectre d’émission de cet élément formé de raies (images de la fente
d’entrée) dont le doublet jaune bien connu et situé à 589 nm (fig. 13.1-2 et 13.2). Cette
partie de l’expérience illustre l’émission de flamme. Enfin, si on associe sur le même trajet
optique les deux sources précédentes, arc électrique puis flamme du bec Bunsen, on obtient un spectre qui, contrairement à la figure 13.1-1, comporte des raies sombres à l’endroit
des raies d’émission du sodium (fig. 13.1-3). Ce « renversement des raies » résulte de la présence dans la flamme d’une large proportion d’atomes de sodium restés à l’état fondamental
qui absorbent les mêmes fréquences que les atomes de sodium excités émettent. C’est une
manifestation de l’absorption atomique.
Parmi tous les analyseurs conçus pour faire des mesures quantitatives on trouve pour
doser les traces de mercure dans les atmosphères polluées, un instrument apparenté à un
colorimètre qui exploite ce phénomène. La source est une lampe à vapeur de mercure et la
cellule de mesure est un tube transparent rempli de l’atmosphère à contrôler. Si des vapeurs