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🔍 Méthodes physiques d’analyse

Les méthodes physiques d’analyse permettent d’étudier la composition et les propriétés d’un échantillon sans le détruire. Elles sont essentielles en chimie, physique et biologie.

1. Spectroscopie

La spectroscopie étudie l’interaction entre la matière et les ondes électromagnétiques.

La loi de Beer-Lambert relie l’absorbance à la concentration : A = ε·l·c.

  1. Choisir la longueur d’onde d’analyse en fonction des bandes d’absorption.
  2. Préparer l’échantillon (dilué si nécessaire).
  3. Mesurer l’absorbance avec un spectrophotomètre.
  4. Calculer la concentration à partir de la courbe d’étalonnage.

Exemple

Pour doser une solution de permanganate de potassium (KMnO₄), on mesure son absorbance à 525 nm. La courbe d’étalonnage donne : A = 0,125·c.

Si A = 0,375, alors c = 3,0 mmol·L⁻¹.

2. Chromatographie

La chromatographie sépare les constituants d’un mélange.

Le facteur de rétention (k’) caractérise l’affinité d’un composé pour la phase stationnaire : k’ = (tR – t0) / t0.

  1. Injecter l’échantillon dans le système.
  2. Éluer avec un solvant adapté.
  3. Détecter les composés séparés.
  4. Identifier et quantifier les pics.

Exemple

En chromatographie en phase gazeuse (CPG), un mélange d’alcanes est séparé. Le temps de rétention du butane est tR = 4,2 min et le temps mort t0 = 1,5 min.

Le facteur de rétention est k’ = (4,2 – 1,5) / 1,5 = 1,8.

3. Diffraction des rayons X

La diffraction des rayons X permet d’étudier les structures cristallines.

La loi de Bragg relie l’angle de diffraction (θ) à la distance inter-réticulaire (d) : 2d·sinθ = n·λ.

  1. Irradier l’échantillon avec des rayons X.
  2. Enregistrer les angles de diffraction.
  3. Calculer les distances inter-réticulaires.

Exemple

Pour un cristal avec λ = 0,154 nm et θ = 12,5°, on trouve d = 0,35 nm.

Conclusion

Les méthodes physiques d’analyse sont variées et complémentaires :

  • Spectroscopie : dosage et identification.
  • Chromatographie : séparation et quantification.
  • Diffraction X : étude structurale.

Chaque méthode a ses limites et son domaine d’application.

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