Analyse élémentaire

L'analyse élémentaire est une branche de la chimie analytique qui sert à déterminer quantitativement et qualitativement les composés organiques et inorganiques dans les substances solides ou liquides.

On accorde une attention particulière à la détermination du carbone, de l'hydrogène, de l'azote, de l'oxygène et du soufre (analyse CHNOS). La connaissance de la teneur de ces éléments est d'une grande importance pour de nombreux secteurs et industries.

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Technologies de l'analyse élémentaire

Il existe différentes méthodes établies pour l'analyse élémentaire. Les méthodes de mesure spectroscopiques telles que la spectroscopie d'émission optique (ICP-OES), la spectrométrie d'absorption atomique (AAS) ou la spectrométrie radio sont largement répandues et sont utilisées de préférence pour l'analyse des échantillons métalliques.

L'analyse thermogravimétrique (TGA) consiste à mesurer la variation de masse de l'échantillon en fonction d'une variation de température dans le temps, ce qui permet de tirer des conclusions sur la composition de la substance analysée.

En comparaison avec ces méthodes, les analyseurs dits de combustion offrent une plage beaucoup plus large et peuvent être utilisés pour l'analyse rapide et fiable d'un grand nombre de types d'échantillons.

Analyse élémentaire avec des analyseurs de combustion modernes

L'analyse de combustion est en fait un processus en trois étapes. La première étape consiste à préparer un flux d'oxygène afin d'éliminer toutes les impuretés qui pourraient affecter les résultats de mesure. Lors de l'étape suivante, l'échantillon à analyser est entièrement brûlé dans une atmosphère d'oxygène. Pour ce faire, on utilise généralement des fours à induction ou des fours à résistance. Les composants gazeux produits lors de la combustion sont traités dans une dernière étape, puis analysés par spectroscopie. Pour cette analyse, on utilise souvent des capteurs proche infrarouge (NIR) ou des capteurs de conductivité thermique (TCD).

Applications et industries de l'analyse élémentaire

Grâce à leur utilisation polyvalente, les analyseurs élémentaires offrent d'innombrables possibilités d'application dans les secteurs les plus divers. Par exemple, les analyseurs élémentaires sont souvent utilisés dans l'industrie de l'acier et du titane pour le contrôle de la qualité.

Le carbone est également un composant important de l'acier, et sa teneur a une influence considérable sur les propriétés du matériau. Plus la teneur en carbone augmente, plus la résistance et la trempabilité de l'acier augmentent, tandis que d'autres propriétés telles que la ductilité et la soudabilité diminuent.

L'hydrogène peut avoir une influence considérable sur les propriétés du matériau acier, titane ou même cuivre. Les aciers à haute résistance contenant une proportion élevée de martensite sont particulièrement sensibles aux dommages induits par l'hydrogène. Dans le cas du titane, l'hydrogène peut s'incruster dans la matrice métallique du matériau, ce qui entraîne la formation d'un hydrure métallique qui a également une influence considérable sur les propriétés du matériau.

Vue d'ensemble des matériaux

Industries

La teneur en oxygène des matériaux est également d'un grand intérêt. Dans le cas du titane, une teneur élevée en oxygène se traduit par une structure de matériau plus dure, mais aussi nettement plus fragile. Une augmentation de la teneur en oxygène a un effet négatif similaire sur d'autres matériaux comme le fer, l'acier ou le cuivre.

En plus de la détermination du carbone, l'analyse de la teneur en soufre d'un échantillon fait aujourd'hui partie des tâches les plus importantes de l'analyse élémentaire. Dans le cas d'échantillons organiques comme le charbon issu de l'exploitation minière, la teneur en soufre permet de tirer des conclusions sur la qualité du combustible. Un matériau de haute qualité a généralement un pouvoir calorifique plus élevé et une teneur en soufre plus faible. L'analyse de la teneur en soufre de différents échantillons inorganiques présente également un intérêt particulier.

Pour l'industrie alimentaire et de l'alimentation animale, la détection de la teneur en azote présente un intérêt particulier. Le pourcentage d'azote permet de déterminer la teneur en protéines de l'échantillon analysé.

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Analyse élémentaire - FAQ

1. Qu'est-ce que l'analyse élémentaire ?

L'analyse élémentaire est une méthode permettant d'examiner la composition chimique de différents matériaux d'échantillons. On accorde une attention particulière à la détection du carbone, de l'hydrogène, de l'azote, de l'oxygène et du soufre.

2. Comment l'analyse élémentaire est-elle effectuée ?

En général, l'échantillon à analyser est brûlé dans une atmosphère d'oxygène pur. Le gaz produit est ensuite souvent analysé par spectroscopie pour en déterminer les composants.

3. Pourquoi l'analyse élémentaire est-elle importante ?

La connaissance de la composition chimique exacte des matériaux est d'une importance capitale pour d'innombrables applications. Dans l'industrie de l'acier et des matériaux de construction, par exemple, l'analyse élémentaire est utilisée pour des contrôles de qualité importants.

4. Quelles sont les applications typiques de l'analyse élémentaire ?

Outre l'industrie de l'acier et des matériaux de construction, l'analyse élémentaire est également utilisée dans de nombreux autres domaines. Dans le secteur alimentaire, par exemple, cette méthode est utilisée pour déterminer les protéines. Dans l'industrie minière, elle est utilisée pour déterminer la teneur en carbone et en soufre de l'échantillon analysé. Outre ces secteurs industriels, l'analyse élémentaire est utilisée dans de nombreux autres domaines, comme l'industrie automobile, la fabrication additive ou la recherche environnementale et énergétique.