La formation dans chacun des cinq domaines de la chimie offre une perspective unique à l’étude de la chimie. Les cours et les manuels de chimie de premier cycle sont plus qu’une collection de faits, ils sont une sorte d’apprentissage. Dans cet esprit, ce chapitre présente le domaine de la chimie analytique et souligne les perspectives uniques que les chimistes analytiques apportent à l’étude de la chimie.

Débutons par une question faussement simple. Qu’est-ce que la chimie analytique ? Comme tous les domaines de la chimie, la chimie analytique est une discipline trop large et trop active pour que nous puissions la définir complètement. Dans ce chapitre, nous essaierons donc de dire un peu ce qu’est la chimie analytique, ainsi qu’un peu ce qu’elle n’est pas.

La chimie analytique est souvent décrite comme le domaine de la chimie chargé de caractériser la composition de la matière, à la fois qualitativement (Y a-t-il du plomb dans cet échantillon ?) et quantitativement (Quelle quantité de plomb y a-t-il dans cet échantillon ?). Comme nous allons le voir, cette description est trompeuse.

La plupart des chimistes effectuent couramment des mesures qualitatives et quantitatives. Pour cette raison, certains scientifiques suggèrent que la chimie analytique n’est pas une branche distincte de la chimie, mais simplement l’application des connaissances chimiques1. En fait, vous avez probablement effectué des analyses quantitatives et qualitatives dans d’autres cours de chimie.

Définir la chimie analytique comme l’application de connaissances chimiques ignore la perspective unique que les chimistes analytiques apportent à l’étude de la chimie. L’artisanat de la chimie analytique ne consiste pas à effectuer une analyse de routine sur un échantillon de routine, ce qui s’appelle plus justement l’analyse chimique, mais à améliorer les méthodes analytiques établies, à étendre les méthodes analytiques existantes à de nouveaux types d’échantillons et à développer de nouvelles méthodes analytiques pour mesurer les phénomènes chimiques2.

Voici un exemple de cette distinction entre chimie analytique et analyse chimique. Les ingénieurs des mines évaluent la valeur d’un minerai en comparant le coût d’extraction du minerai avec la valeur de son contenu. Pour estimer sa valeur, ils analysent un échantillon du minerai. Le défi de développer et de valider une méthode d’analyse quantitative appropriée est la responsabilité du chimiste analytique. Après son développement, l’application routinière et quotidienne de la méthode analytique est le travail de l’analyste chimique.

Une autre distinction entre la chimie analytique et l’analyse chimique est que les chimistes analystes travaillent à améliorer et à étendre les méthodes analytiques établies. Par exemple, plusieurs facteurs compliquent l’analyse quantitative du nickel dans les minerais, notamment la distribution inégale du nickel dans le minerai, la matrice complexe de silicates et d’oxydes du minerai et la présence d’autres métaux qui peuvent interférer avec l’analyse. La figure \(\PageIndex{1}\) montre un schéma d’une méthode analytique standard utilisée à la fin du XIXe siècle.3 La nécessité de nombreuses réactions, digestions et filtrations rend cette méthode analytique à la fois longue et difficile à réaliser avec précision.

Figure \(\PageIndex{1}\) : Schéma analytique de Fresenius pour l’analyse gravimétrique du Ni dans les minerais. Notez que la masse de nickel n’est pas déterminée directement. Au lieu de cela, Co et Ni sont isolés et pesés (masse A), puis Co est isolé et pesé (masse B). La chronologie montre qu’après la digestion d’un échantillon, il faut environ 44 heures pour effectuer une analyse. Ce schéma est un exemple d’analyse gravimétrique dans laquelle la masse est la mesure importante. Voir le chapitre 8 pour plus d’informations sur les procédures gravimétriques.

Figure \(\PageIndex{2}\) : Diméthylglyoxime

Le développement, en 1905, du diméthylglyoxime (dmg), un réactif qui précipite sélectivement le \(\ce{Ni^{2+}}\) et le \(\ce{Pd^{2+}}\), a conduit à une méthode analytique améliorée pour l’analyse quantitative du nickel4. L’analyse qui en résulte, comme le montre la figure \(\PageIndex{3}\), nécessite moins de manipulations et moins de temps après la dissolution de l’échantillon. Dans les années 1970, la spectrométrie d’absorption atomique à flamme a remplacé la gravimétrie comme méthode standard d’analyse du nickel dans les minerais5, ce qui a permis une analyse encore plus rapide. Aujourd’hui, la méthode d’analyse standard utilise un spectromètre d’émission optique à plasma à couplage inductif.

Figure \(\PageIndex{3}\) : Analyse gravimétrique du Ni dans les minerais par précipitation de Ni(dmg)2. La chronologie montre qu’il faut environ quatre heures pour effectuer une analyse après la digestion de l’échantillon, ce qui est 10 fois plus court que pour la méthode de la figure \(\PageIndex{1}\). Le facteur de 0,2301 dans l’équation pour le %Ni tient compte de la différence entre les poids de formule pour Ni et Ni(dmg)2 ; voir le chapitre 8 pour plus de détails.

Une description plus appropriée de la chimie analytique est  » la science de l’invention et de l’application des concepts, des principes et… des stratégies pour mesurer les caractéristiques des systèmes chimiques. »Les chimistes analytiques opèrent généralement aux limites extrêmes de l’analyse, étendant et améliorant la capacité de tous les chimistes à effectuer des mesures significatives sur des échantillons plus petits, sur des échantillons plus complexes, sur des échelles de temps plus courtes et sur des espèces présentes à des concentrations plus faibles. Tout au long de son histoire, la chimie analytique a fourni de nombreux outils et méthodes nécessaires à la recherche dans les autres domaines traditionnels de la chimie, tout en favorisant la recherche multidisciplinaire dans, pour n’en citer que quelques-uns, la chimie médicinale, la chimie clinique, la toxicologie, la chimie médico-légale, la science des matériaux, la géochimie et la chimie environnementale.

Vous rencontrerez de nombreux exemples de méthodes analytiques dans ce manuel, dont la plupart sont des exemples de routine de l’analyse chimique. Il est important de se rappeler, cependant, que des problèmes non routiniers ont incité les chimistes analytiques à développer ces méthodes.

La prochaine fois que vous serez à la bibliothèque, parcourez un numéro récent d’une revue orientée vers l’analyse, comme Analytical Chemistry. Concentrez-vous sur les titres et les résumés des articles de recherche. Bien que vous ne reconnaissiez pas tous les termes et toutes les méthodes analytiques, vous commencerez à répondre par vous-même à la question  » Qu’est-ce que la chimie analytique ? « 

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