Chimie analytique - Définition

Introduction

La chimie analytique est la partie de la chimie qui concerne l'analyse des produits, c'est-à-dire la reconnaissance et la caractérisation de produits connus ou inconnus. Cela va du suivi de production (vérifier qu'une chaîne fabrique un produit conforme aux spécifications) à l'enquête policière (déterminer la nature d'une trace, la provenance d'une terre, d'une peinture...).

Description

Le mot « analyse » comporte le suffixe « -lyse » qui signifie « décomposer » (cf. pyrolyse, hydrolyse, électrolyse). En effet, une des premières préoccupations de la chimie depuis Antoine Lavoisier a été de déterminer les éléments, c'est-à-dire les produits dont sont composés tous les corps. Il a donc fallu trouver des méthodes pour diviser les corps complexes, puis caractériser les corps élémentaires issus de cette décomposition.

Jusqu'au début du XX^e siècle, la chimie analytique consistait à faire réagir le produit inconnu avec des produits connus pour déterminer sa nature. L'introduction de méthodes quantitatives, en utilisant les concepts de la chimie physique, a marqué un renouvellement de la chimie analytique (par exemple, en 1943, Gaston Charlot mit au point la méthode qui porte son nom pour remplacer les tests classiques au sulfure d'hydrogène). De nos jours, on utilise volontiers des méthodes faisant appel à la physique, qui permettent de déterminer et de quantifier toute une gamme d'éléments en une seule opération.

Classement des analyses chimiques

La chimie analytique peut être classée de diverses manières. Avant d'aborder les différentes méthodes de l'analyse chimique conventionnelle, on doit en général procéder à un certain nombre d'opérations généralement connues sous le nom d'"Analyse Immédiate". Il s'agit pour l'essentiel de méthodes physiques (surtout) voire chimiques (quand elles sont suffisamment spécifiques) dont le but est de séparer les différentes espèces chimiques présentes dans un échantillon. Le broyage, le tamisage, l'élutriation, la distillation, la cristallisation, la filtration, la centrifugation etc. sont parmi beaucoup d'autres des opérations de l'Analyse Immédiate. Les méthodes chromatographiques et les méthodes analogues (telles les électrophorèses) sont des techniques de séparation extrêmement puissantes et font partie de l'ensemble des techniques propres à l'Analyse Immédiate. L'approche moderne des méthodes dites "non destructives" où l'échantillon est traité comme un tout dont la consommation reste négligeable vis-à-vis de la masse totale de celui-ci, offre évidemment l'économie de l'analyse immédiate, conserve cet échantillon aux fins de contre-analyse si nécessaire, mais se heurte à des difficultés redoutables telles les effets de matrice et les problèmes de l'étalonnage. Il est commode de distinguer dans tout échantillon quel qu'il soit les deux termes suivants :

• ce que l'on cherche à déterminer : l'Analyte,
• tout le reste : la Matrice.

Par essence tout échantillon est donc unique, car il suffit que l'un varie vis-à-vis de l'autre pour que le problème analytique hier connu se transforme en un "nouveau a priori inconnu".

Les analyses peuvent donc être classées :

• selon le type : analyse qualitative ou quantitative L'analyse qualitative peut être par méthodes classiques ou instrumentales

L’échantillon est soumis à l’analyse soit pour connaître l’identité de ses constituants soit pour déterminer les teneurs de ses constituants. Si l'on ne sait pas à quel type de matériau on a affaire, il peut être nécessaire de faire une analyse qualitative avant de faire une analyse quantitative.

• selon la manière de l’exécuter : analyse classique, ou titrage, ou analyse instrumentale

Les techniques d’analyse classique (ou non-instrumentales) utilisent, en général, des réactions quantitatives en phase aqueuse ou des mesures de volume en phase gazeuse. Les instruments utilisés sont simples comme la verrerie graduée (éprouvettes graduées, pipettes graduées...), balances analytiques, pH-mètres... Elles sont, en général destructives. Lorsqu'elles font appel à des solutions aqueuses, on parle de « voie humide ».

Les techniques d’analyse instrumentale, dont les différentes spectrométries, utilisent un appareillage qui permet les déterminations se basant sur des propriétés physiques des analytes. Ces analyses sont exécutées soit sur l’échantillon tel quel (elle est alors non-destructive), soit sur des solides préparés, soit sur des solutions des échantillons.

• selon le produit cible : analyse minérale ou organique

L’analyse minérale s’applique au produit non-organique mais aussi aux minéraux contenus dans des produits organiques comme par exemple le plomb dans l’essence.

• selon la quantité d’échantillons utilisée : macro ou microanalyse.

Selon la technique utilisée, cette quantité peut-être de l’ordre de quelques grammes ou des fractions de milligramme. Des techniques de microanalyse ont surtout été développées en analyse qualitative (réactions sur des gouttes de solution).

• selon la conservation postérieure de l’échantillon : analyse destructive ou non destructive.

En général, l’analyse classique est destructive, et l’analyse instrumentale ne l’est pas toujours.

• selon l’automaticité : analyse manuelle ou automatique

L’analyse automatique est beaucoup utilisée dans l’industrie pour suivre et orienter les paramètres d’un procédé, par exemple la teneur en monoxyde de carbone d’un gaz de combustion, la qualité du produit ou la qualité des rejets environnementaux.

Elle est aussi appliquée dans les laboratoires qui reçoivent de nombreux échantillons de même type : suivi des paramètres de la qualité des eaux par exemple.