2008 Raman
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Master 2 Professionnel "Chimie Analytique et Instrumentation" Promotion 2008 C. Gemise-Fareau, A. Verret Analyses quantitatives en spectroscopie Raman et en FT-ATR-IR COURBE D’ETALONNAGE DE L’ETHANOL DANS LE CHLOROFORME PAR SPECTROSCOPIE RAMAN L’éthanol est couramment utilisé pour stabiliser les solvants organiques. Dans le cas du Chloroforme (CHCl 3 ), il réduit la décomposition du CHCl 3 en Cl 2 CO. L’objectif est de doser l’éthanol dans des solutions commerciales et pour cela nous réaliserons une courbe d’étalonnage de l’éthanol dans le chloroforme. Bibliographie : Walker, E.B.;Davies R.; Campbell M. Journal of Chemical Education, 84 (2007), 1163-1164. RAMAN ADVANTAGE 200A*NIR*532 λ ex =532nm, puissance=20mW Courbe d’étalonnage de l’EtOH dans CHCl 3 Conditions Expérimentales: -Baseline Off -Resolution Medium -Time integration 1.00 -Number of scans 40 Résultats : Courbe étalon établie à partir de l’aire des bandes à 667 cm -1 et à 882cm -1 , respectivement représentatives du chloroforme et de l’éthanol. Spectres Raman a) Ethanol pur, b) 60%Ethanol, c) 40%Ethanol, d) 20%Ethanol, e) Chloroforme pur Conclusion et discussion Expérimentalement, nous n’avons pas réussi à quantifier l’éthanol dans le chloroforme pour des quantités inférieures à 5% car en deçà le rapport signal sur bruit n’est pas satisfaisant. Sachant que le pourcentage d’éthanol dans les solvants est de l’ordre de 0,6% dans du chloroforme commercial pur, notre projet initial de dosage s’est révélé impossible. De plus notre méthode possède un biais car nous intégrons manuellement les bandes, ce qui diminue la précision de la mesure. Il est enfin opportun de remarquer, que le RAMAN utilisé, a été conçu à des fins pédagogiques, ce qui lui confère une faible résolution, et l’absence de certains réglages (puissance du laser…), en comparaison d’un appareillage classique. En conclusion, cette méthode possède de nombreux avantages: - aucune préparation spécifique de l’échantillon - rapidité d’analyse - simplicité d’utilisation et de réglage - bibliothèque spectrale - non destructive. DOSAGE DU TAUX DE TRIGLYCERIDES TRANS DANS DES MARGARINES PAR FT-ATR-IR Les lipides, et en particulier les triglycérides (TG), contenus dans l’alimentation font l’objet de discussions sur leurs bienfaits. L’attention se porte essentiellement sur des huiles de friture, ou margarines, contenant des acides gras (AG) trans, ces derniers augmentant le taux de cholestérol sanguin (trans désignant la configuration de la double liaison des chaînes d’AG dans les TG). La technique FT-ATR-IR permet de déterminer le pourcentage d’AG trans dans des huiles de cuisines, margarines ou beurres, en discriminant les deux configurations, l’AG trans ayant une bande caractéristique à 966cm -1 , qui représente la vibration de déformation caractéristique de la liaison C-H, et qui est absente du spectre d’un AG cis. Spectres témoins Vibration d’élongation υ Vibration de déformation δ Bandes caractéristiques : υ C-C-O 882 cm -1 υ C-O 1050 et 1093 cm -1 δ CH2-OH 1274 cm -1 δ CH2-OH 1452 cm -1 υ CH3sym 2885 cm -1 υ CH2sym 2931 cm -1 Raies stokes Diagramme Energetique hν 0 hν 1 Niveau d’énergie virtuel 15 000 € Conclusion et discussion Dans ce cas précis, la méthode est bien adaptée pour faire de l’analyse quantitative, car on discrimine les deux composés par l’absence, ou la présence, d’une bande caractéristique dans une zone bien précise et dépourvue d’autres bandes. La seule précaution à prendre ici, est d’étudier le composé dans le même état physique tout au long de l’analyse. Cependant dans l’étude de matrices plus complexes, la quantification reste délicate. Le FT-ATR-IR, dans ce cas là, fournit une empreinte spectrale qui permet d’identifier le produit en le comparant à la banque spectrale. En conclusion cette méthode possède de nombreux avantages: - aucune préparation de l’échantillon - rapidité d’analyse - simplicité d’utilisation - non destructive. Principe La spectroscopie RAMAN repose sur l’interaction entre la lumière et la matière. Le laser émet à une longueur d’onde (λ) excitatrice 532nm d’énergie hν 0 . Les molécules passent de l’état fondamental (v=0) à un état vibrationnel virtuel. Puis elles descendent au niveau v=1 en émettant des photons de moindre énergie (hν 1 ) par rapport à ceux de l’excitatrice. a e b c d Dosage du taux de triglycérides trans dans deux margarines Résultats : -Margarine 1 er prix: 7,3% de trans -Margarine Fruit D’or: 1,51 % de trans Droite d’étalonnage de la trielaidine dans le triolein Afin de quantifier les AG trans dans les différentes matrices nous avons réalisé une courbe étalon d’un mélange de concentrations variables d’un AG trans et d’un AG cis. Les TG témoins sont la trioleine (cis) et la trielaidine (trans). Trielaidine (trans fat) Principe Attenuated Total Reflection Infrared Spectroscopy Un cristal (ici ZnSe) est mis en contact avec l’échantillon à analyser. Le faisceau IR se propage dans le cristal (d’indice de réfraction supérieur à celui de l’échantillon), il y a alors réflexion totale du faisceau. Au delà d’un certain angle d’incidence une onde, dite onde évanescente émerge du cristal et est absorbée par l’échantillon. Celle-ci est responsable du spectre IR observé. L’ATR est une technique très reproductible qui s’adapte aux poudres, liquides, gels. 40 000 € Margarine 1 er prix Fruit d’Or δ C-Cl 251 cm -1 υ C-Cl3 360 cm -1 υ C-Cl3 667 cm -1 υ C-Cl3 758 cm -1 δ C-H 1214 cm -1 υ C-H 3026 cm -1 Éthanol Chloroforme y = -6279,9x + 565711 R 2 = 0,9946 0 200000 400000 600000 0 20 40 60 80 Aires du pic à 667 cm -1 %EtOH y = 1719x R 2 = 0,9938 0 50000 100000 150000 0 20 40 60 80 Aire du pic à 882 cm -1 %EtOH Courbes d’étalonnage de l’éthanol dans le chlorophorme: Bande à 882cm -1 Bande à 667cm -1 Bande δ C-H Bande δ C- H
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Master 2 Professionnel "Chimie Analytique et Instrumentation" Promotion 2008
C. Gemise-Fareau, A. Verret
Analyses quantitatives en spectroscopie Raman et en FT-ATR-IR
COURBE DETALONNAGE DE LETHANOL DANS LE CHLOROFORME PAR SPECTROSCOPIE RAMANLthanol est couramment utilis pour stabiliser les solvants organiques. Dans le cas du Chloroforme (CHCl3), il rduit la dcomposition du CHCl3 en Cl2CO. Lobjectif est de doser lthanol dans des solutions commerciales et pour cela nous raliserons une courbe dtalonnage de lthanol dans le chloroforme.
Bibliographie : Walker, E.B.;Davies R.; Campbell M. Journal of Chemical Education, 84 (2007), 1163-1164.
RAMAN ADVANTAGE 200A*NIR*532 ex=532nm, puissance=20mW
Courbe dtalonnage de lEtOH dans CHCl3
Conditions Exprimentales: -Baseline Off-Resolution Medium-Time integration 1.00-Number of scans 40
Rsultats:
Courbe talon tablie partir de laire des bandes 667 cm-1 et 882cm-1, respectivement reprsentatives du chloroforme et de lthanol.
Spectres Ramana) Ethanol pur, b) 60%Ethanol, c) 40%Ethanol, d) 20%Ethanol, e) Chloroforme pur
Conclusion et discussion Exprimentalement, nous navons pas russi quantifier lthanol dans le chloroforme pour des quantits infrieures 5% car en de le rapport signal sur bruit nest pas satisfaisant. Sachant que le pourcentage dthanol dans les solvants est de lordre de 0,6% dans du chloroforme commercial pur, notre projet initial de dosage sest rvl impossible. De plus notre mthode possde un biais car nous intgrons manuellement les bandes, ce qui diminue la prcision de la mesure. Il est enfin opportun de remarquer, que le RAMAN utilis, a t conu des fins pdagogiques, ce qui lui confre une faible rsolution, et labsence de certains rglages (puissance du laser), en comparaison dun appareillage classique.En conclusion, cette mthode possde de nombreux avantages:
- aucune prparation spcifique de lchantillon- rapidit danalyse- simplicit dutilisation et de rglage- bibliothque spectrale- non destructive.
DOSAGE DU TAUX DE TRIGLYCERIDES TRANS DANS DES MARGARINES PAR FT-ATR-IR
Les lipides, et en particulier les triglycrides (TG), contenus dans lalimentation font lobjet de discussions sur leurs bienfaits. Lattention se porte essentiellement sur des huiles de friture, ou margarines, contenant des acides gras (AG) trans, ces derniers augmentant le taux de cholestrol sanguin (trans dsignant la configuration de la double liaison des chanes dAG dans les TG).La technique FT-ATR-IR permet de dterminer le pourcentage dAG trans dans des huiles de cuisines, margarines ou beurres, en discriminant les deux configurations, lAG trans ayant une bande caractristique 966cm-1, qui reprsente la vibration de dformation caractristique de la liaison C-H, et qui est absente du spectre dun AG cis.
Spectres tmoinsVibration dlongation Vibration de dformation Bandes caractristiques :C-C-O 882 cm-1C-O 1050 et 1093 cm-1CH2-OH 1274 cm-1CH2-OH 1452 cm-1CH3sym 2885 cm-1CH2sym 2931 cm-1
Raies stokes
Diagramme Energetique
h0
h1
Niveau dnergie virtuel
15 000
Conclusion et discussionDans ce cas prcis, la mthode est bien adapte pour faire de lanalyse quantitative, car on discrimine les deux composs par labsence, ou la prsence, dune bande caractristique dans une zone bien prcise et dpourvue dautres bandes. La seule prcaution prendre ici, est dtudier le compos dans le mme tat physique tout au long de lanalyse.Cependant dans ltude de matrices plus complexes, la quantification reste dlicate. Le FT-ATR-IR, dans ce cas l, fournit une empreinte spectrale qui permet didentifier le produit en le comparant la banque spectrale. En conclusion cette mthode possde de nombreux avantages:
- aucune prparation de lchantillon- rapidit danalyse- simplicit dutilisation- non destructive.
Principe La spectroscopie RAMAN repose sur linteraction entre la lumire et la matire. Le laser met une longueur donde () excitatrice 532nm dnergie h0. Les molcules passent de ltat fondamental (v=0) un tat vibrationnel virtuel. Puis elles descendent au niveau v=1 en mettant des photons de moindre nergie (h1) par rapport ceux de lexcitatrice.
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Dosage du taux de triglycrides trans dans deux margarines
Rsultats:
-Margarine 1er prix: 7,3% de trans-Margarine Fruit Dor: 1,51 % de trans
Droite dtalonnage de la trielaidine dans le triolein
Afin de quantifier les AG transdans les diffrentes matrices nous avons ralis une courbe talon dun mlange de concentrations variables dun AG trans et dun AG cis. Les TG tmoins sont la trioleine (cis) et la trielaidine (trans).
Trielaidine(trans fat)
PrincipeAttenuated Total Reflection Infrared SpectroscopyUn cristal (ici ZnSe) est mis en contact avec lchantillon analyser. Le faisceau IR se propage dans le cristal (dindice de rfraction suprieur celui de lchantillon), il y a alors rflexion totale du faisceau. Au del dun certain angle dincidence une onde, dite onde vanescente merge du cristal et est absorbe par lchantillon. Celle-ci est responsable du spectre IR observ. LATR est une technique trs reproductible qui sadapte aux poudres, liquides, gels.
40 000
Margarine 1er prixFruit dOr
C-Cl 251 cm-1C-Cl3 360 cm-1C-Cl3 667 cm-1C-Cl3 758 cm-1C-H 1214 cm-1C-H 3026 cm-1
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Chloroforme
y = -6279,9x + 565711R2 = 0,9946
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Courbes dtalonnage de lthanol dans le chlorophorme:
Bande 882cm-1Bande 667cm-1
Bande C-H
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