2.4.b. Interférences avec les ions phosphates
Afin de mettre en évidence que plusieurs ions interférent avec ceux de calcium, nous avons mesuré l’absorbance de diverses solutions en présence d’ions phosphate. D’après le manuel d’utilisation du spectromètre de Perkin-Elmer, les ions phosphates réagissaient avec ceux de calcium pour former du phosphate de calcium. La formation de ce composé a une influence importante quant aux mesures d’absorption du calcium. Lorsqu’on ajoute une solution de sulfate, l’absorbance de la solution diminue fortement.
Pour préparer nos solutions étalons, nous disposons d’une solution de H3PO4 à 4mol/L. Connaissant la masse molaire de H3PO4 (MH3PO4=98g/mol), nous avons pu convertir sa concentration molaire en concentration massique. La solution initiale avait donc une concentration massique de 392g/L. Cette concentration étant beaucoup trop élevée, nous avons tout d’abord réalisé deux dilutions, une première par 100 puis une autre par 10. La concentration finale de H3PO4 est donc de 3.92mg/L. A l’aide de cette solution, nous avons préparé cinq solutions S1, S2, S3, S4 et S5 respectivement de concentration en H3PO4, 0.25mg/L, 0.5mg/L, 1mg/L, 1.5mg/L et 2mg/L. Le solvant utilisé ici est de l’eau distillée.
Après avoir mesuré l’absorbance de chaque solution, nous avons obtenu les résultats suivants :
| Solutions | Absorbance |
| S1 | 0.097 |
| S2 | 0.111 |
| S3 | 0.100 |
| S4 | 0.098 |
| S5 | 0.096 |
On remarque que les résultats obtenus ne correspondent pas avec ce que nous avions prévu théoriquement. Les variations d’absorbance observées n’évoluent pas significativement. Normalement, l’absorbance de la solution devrait diminuer au fur et à mesure qu’on ajoute de l’acide phosphorique car le phosphate réagit avec le calcium.
Dans le but de comprendre nos résultats expérimentaux, nous avons calculé la valeur à partir de laquelle une variation d’absorbance est significative. A l’aide d’une droite de calibration à une hauteur de flamme, un débit et une largeur de fente définis, nous avons obtenu l’équation suivante :
A = 6.77.10-2 [Ca2+] – 5.59.10-4 r² = 0.999594
D’après le manuel du constructeur, nous avons vu que la sensibilité de l’appareil était de 0.092mg/L.
ΔA = 6.77.10-2 ΔC
ΔA = 6.77.10-2 * 0.092 = 0.006
Une variation d’absorbance significative doit donc être supérieure à 0.006. Les variations que nous avons obtenues sont toutes inférieures à 0.006 ; On ne peut donc pas détecter ces variations d’absorbance. En effet, ce ne sont que les ions PO43- qui interférent avec le calcium. H3PO4 ne réagit donc pas le calcium ; il n’y a pas d’interférences.
La solution de phosphate étant acide (H3PO4), nous avons supposé que le milieu acide faussait les mesures d’absorbances. Nous avons donc essayé de travailler en milieu basique afin de déterminer si le pH de la solution était un facteur important. Pour cela, nous avons utilisé une solution de soude (NaOH) à 0.5mol/L. La solution de soude va réagir avec H3PO4 pour éliminer les ions H+ et ainsi remonter le pH de la solution pour qu’elle devienne plus basique.
Nous avons donc prélevé 1mL de NaOH à 0.5mol/L que nous avons introduit dans une fiole de 50mL puis nous avons complété avec les solutions S1, S2, S3, S4 et S5 que nous avons fabriqué précédemment.
Après avoir mesuré les absorbances de nos cinq solutions, nous avons obtenu les résultats suivants :
| Solutions | Absorbance |
| S1 + NaOH | 0.101 |
| S2 + NaOH | 0.098 |
| S3 + NaOH | 0.095 |
| S4 + NaOH | 0.089 |
| S5 + NaOH | 0.090 |
On remarque que les résultats obtenus ne sont toujours pas significatifs. Les variations d’absorbances observées ne mettent pas en évidence l’influence du pH de la solution. Cela est du à la préparation des solutions à analyser. Les concentrations en calcium et en NaOH dans chaque solution ne sont peut être pas exactement les mêmes, ce qui expliquerait les résultats que nous avons obtenu.
Afin d’être plus précis dans la préparation de nos échantillons, nous avons effectué la méthode des ajouts dosés. Nous avons donc préparé un plus grand volume de solution à analyser (V=200mL) afin de garder au maximum un volume constant. Pour réaliser cette solution, nous avons prélevé 10mL de CaCl2 à 40mg/L, nous avons ajouté 10mL de NaOH à 0.2mol/L puis nous avons complété avec de l’eau distillée. Nous avons ensuite effectué des ajouts de 128μL de H3PO4 à 392mg/L. A chaque ajout, nous avons mesuré l’absorbance de la solution ; les résultats obtenus sont les suivants :
| Ajout de H3PO4 | Absorbance | Ajout de H3PO4 | Absorbance |
| 0 | 0.170 | 128μL | 0.157 |
| 128μL | 0.184 | 128μL | 0.153 |
| 128μL | 0.190 | 128μL | 0.149 |
| 128μL | 0.181 | 128μL | 0.144 |
| 128μL | 0176 | 128μL | 0.141 |
| 128μL | 0.173 | 128μL | 0.134 |
| 128μL | 0.168 | 128μL | 0.128 |
| 128μL | 0.161 | 256μL | 0.126 |
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| 256μL | 0.124 |
Les résultats expérimentaux sont donc significatifs. Ils mettent bien en évidence que plus la concentration en ions phosphates augmente dans la solution, plus les valeurs d’absorbance de cette dernière diminuent. Les ions phosphate vont donc réagir avec les ions calcium et ainsi former du phosphate de calcium.
On peut donc supposer que la variation de volume, du à l’aspiration de la solution dans le nébuliseur, influe sur les mesures d’absorbances réalisées.
Une fois cet ion interférent mis en évidence, nous avons essayé d’exploiter l’effet d’un ajout de chlorure de lanthane. Théoriquement, le lanthane devait réagir avec le phosphate pour éviter que ce dernier réagisse avec le calcium. Pour cela, nous avons réalisé la même solution que précédemment en ajoutant 20mL de chlorure de lanthane. Lors de la préparation de cette solution, nous avons pu remarquer qu’il y avait formation d’un précipité. En effet, le lanthane précipite avec la soude.
