Qu'est-ce qu'un spectrophotomètre à flamme?
Un spectrophotomètre à flamme, également appelé spectrophotomètre à émission atomique, est un appareil permettant de mesurer la lumière lorsqu'elle interagit avec ou est émise par des atomes afin de déterminer la composition chimique des substances. Les ondes lumineuses sont mesurées lorsqu'elles sont absorbées par un atome, qui y ajoute de l'énergie et pousse les électrons vers une couche d'énergie plus élevée, ou la lumière est mesurée et émise lorsque ces électrons excités retournent dans une couche d'énergie plus faible. La spectroscopie peut être utilisée pour déterminer la quantité d'éléments présents dans pratiquement n'importe quelle substance, mais elle fonctionne mieux pour les métaux tels que le sodium, le potassium et le cuivre. Cela s'explique par le fait que les métaux sont facilement excités à des niveaux d'énergie plus élevés avec une température basse lors de l'analyse au spectrophotomètre à flamme.
Un spectromètre d'absorption atomique ne fonctionne qu'avec de la lumière visible. Un spectrophotomètre à flamme peut bombarder un atome avec une lumière ultraviolette, toutefois, si la spectroscopie à fluorescence est également utilisée pour examiner les compositions atomiques. Ces longueurs d'onde de lumière peuvent être directement corrélées aux changements d'état d'énergie des électrons de la coquille externe dans les atomes. D'autres types de spectroscopie, tels que l'étude des émissions de rayons X, sont utilisés pour examiner les modifications des états d'énergie des électrons dans les couches d'énergie internes des structures atomiques. Les composés moléculaires ont également des états de rotation uniques parmi les atomes impliqués, ce qui entraîne des émissions de spectroscopie dans les bandes de micro-ondes pour leur étude.
L'intensité lumineuse dans un spectrophotomètre à flamme est directement liée à la quantité d'éléments existant dans un échantillon. Les couleurs d'émission, ou lignes spectrales, sont suffisamment distinctes pour que les éléments puissent être facilement distingués les uns des autres. Le processus utilisé par un spectrophotomètre à flamme pour les échantillons élémentaires est considéré comme si précis qu'il peut mesurer les quantités d'un élément jusqu'à des parties par million dans un échantillon.
L'équipement conçu pour l'analyse par spectrophotomètre de flamme est considéré comme construit sur des instruments assez simples. Cependant, la température requise pour fournir une excitation atomique est élevée et est généralement effectuée en brûlant de l'acétylène ou du propane à des températures allant de 2 000 à 3 000 ° Celsius (3 632 à 5 432 ° F). La lumière émise par l'échantillon est passée à travers des filtres optiques pour analyse. Il est également canalisé de manière à avoir un impact avec un détecteur photomultiplicateur qui le convertit en un signal électrique pour enregistrer l'intensité de la lumière pour les mesures de concentration élémentaire.
Les spectrophotomètres sont des machines de laboratoire répandues utilisées dans la recherche clinique ou pour déterminer la présence de métaux dans des échantillons environnementaux. Leur principal inconvénient est qu’elles nécessitent un étalonnage précis sur des échantillons établis pour obtenir des lectures fiables, en particulier avec des mélanges d’échantillons complexes. L'histoire du processus de spectroscopie peut être retracée jusqu'à l'étude d'Aristophanes sur l'objectif en 423 av. Ce n'est que dans les années 1800 que la loi fondamentale de l'absorption atomique a été quantifiée et a permis de construire des machines basées sur l'effet du spectrophotomètre de flamme, selon lequel la matière absorbe la lumière à la même longueur d'onde que celle qu'elle émet.