Le dosage par étalonnage est une méthode fondamentale en chimie analytique, particulièrement utile pour déterminer la concentration d'une substance spécifique dans un échantillon. Cette technique repose sur la création d'une courbe de calibration, établie à partir de solutions de concentrations connues, qui sert ensuite de référence pour évaluer la concentration de la substance dans un échantillon inconnu. C'est une procédure essentielle dans de nombreux domaines, allant de la pharmacie à l'agroalimentaire, où la précision des mesures est cruciale.

Introduction au Dosage par Étalonnage

Le dosage par étalonnage est une technique couramment utilisée en chimie pour déterminer la concentration d'une espèce chimique dissoute dans une solution. Contrairement au dosage par titrage, qui implique une réaction chimique avec l'analyte, le dosage par étalonnage utilise une relation entre la concentration de l'analyte et une propriété physique mesurable. Cette propriété peut être l'absorbance de la lumière, la conductivité électrique, ou, dans le cas de la chromatographie liquide haute performance (HPLC), l'aire du pic correspondant à l'analyte.

Principe Fondamental du Dosage par Étalonnage

Le principe du dosage par étalonnage repose sur l'utilisation de solutions étalons, qui contiennent l'espèce chimique à doser à des concentrations connues et précises. Il suppose que la concentration de l’espèce chimique influe sur une grandeur physique (comme l'absorbance, la conductivité…) qu’il est possible de mesurer. En effet, il faut utiliser des valeurs qui sont dépendantes de la concentration. On compare ensuite les propriétés physiques de l’échantillon à la même propriété physique pour une gamme étalon.

Création d'une Courbe d'Étalonnage

Pour réaliser un dosage par étalonnage, il faut reporter sur un graphique des points dont l’abscisse correspond à la concentration des solutions connues et l’ordonnée correspond à la grandeur physique mesurée. On obtient alors une courbe appelée courbe d’étalonnage. Il suffit alors de mesurer la grandeur physique de la solution à doser afin d’obtenir un point de la courbe dont l’abscisse indique la concentration recherchée.

La création d'une courbe d'étalonnage implique plusieurs étapes clés :

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1. Préparation des solutions étalons : Des solutions de concentrations connues de l'analyte sont préparées avec précision. Plus la gamme d'étalons est grande, plus la précision du dosage le sera aussi.
2. Mesure de la propriété physique : La propriété physique choisie (par exemple, l'absorbance à une longueur d'onde spécifique dans le cas de la spectrophotométrie) est mesurée pour chaque solution étalon.
3. Construction de la courbe : Les valeurs mesurées sont reportées sur un graphique, avec la concentration en abscisse et la propriété physique en ordonnée.
4. Vérification de la linéarité : La courbe doit être linéaire sur une plage de concentrations donnée. Si la gamme a été bien réalisée (coefficient de corrélation supérieur à 99,95 %, par exemple), une droite devrait passer par l'origine du graphique et être proche de chaque point d'étalonnage.

Facteurs Influant sur la Précision de la Courbe d'Étalonnage

Plusieurs facteurs peuvent affecter la précision de la courbe d'étalonnage, notamment :

• La qualité des solutions étalons : Il est essentiel d'utiliser des solutions étalons préparées avec précision et à partir de matériaux de référence certifiés.
• Les conditions de mesure : Les mesures doivent être effectuées dans des conditions contrôlées (température, pH, etc.) pour éviter les variations.
• La linéarité de la réponse : La courbe d'étalonnage doit être linéaire sur la plage de concentrations étudiée.
• L'effet de matrice : La présence d'autres composés dans l'échantillon peut influencer la mesure de la propriété physique de l'analyte.

Dosage par Étalonnage en HPLC

La chromatographie liquide haute performance (HPLC) est une technique analytique puissante utilisée pour séparer, identifier et quantifier les différents composants d'un mélange. Dans le contexte du dosage par étalonnage en HPLC, la propriété physique mesurée est généralement l'aire du pic correspondant à l'analyte dans le chromatogramme.

Protocole HPLC

Voici les étapes à suivre lors d'un dosage par étalonnage en HPLC :

1. Préparation des solutions étalons : Préparer une série de solutions étalons de l'analyte à des concentrations connues.
2. Analyse des solutions étalons : Injecter un volume connu de chaque solution étalon dans le système HPLC et enregistrer le chromatogramme.
3. Identification et quantification des pics : Identifier le pic correspondant à l'analyte et mesurer son aire.
4. Construction de la courbe d'étalonnage : Tracer la courbe d'étalonnage en reportant l'aire du pic en fonction de la concentration pour chaque solution étalon.
5. Analyse de l'échantillon inconnu : Injecter un volume connu de l'échantillon inconnu dans le système HPLC et enregistrer le chromatogramme.
6. Détermination de la concentration : Identifier le pic correspondant à l'analyte dans l'échantillon inconnu, mesurer son aire, et utiliser la courbe d'étalonnage pour déterminer la concentration correspondante.

Facteurs Spécifiques à l'HPLC

En HPLC, certains facteurs spécifiques peuvent influencer la précision du dosage par étalonnage :

• La performance de la colonne : La séparation des composants du mélange dépend de la performance de la colonne HPLC.
• Les conditions chromatographiques : Le choix de la phase mobile, du débit, de la température et du gradient de solvant peut affecter la séparation et la quantification de l'analyte.
• La stabilité du système : Il est important de s'assurer que le système HPLC est stable et que les conditions chromatographiques sont reproductibles.
• Le volume d'injection : Le volume d'échantillon injecté doit être précis et constant pour toutes les analyses.

Avantages et Inconvénients du Dosage par Étalonnage

Avantages

1️⃣ Le dosage par étalonnage est une technique non destructive puisqu’elle n’altère par l’échantillon dosé contrairement aux dosages par titrage qui nécessitent une réaction chimique

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2️⃣ Par ailleurs, il n’exige en règle générale qu’un volume modéré de solution

Inconvénients

1️⃣ Quand on réalise un dosage par étalonnage par conductimétrie, cela impose de connaître la nature des ions présents en solution (ce qui n’est pas toujours facile à réaliser)

2️⃣ Quand on réalise un dosage d’étalonnage par spectrophotométrie, il faut que la lumière soit monochromatique et que la concentration ne soit pas trop élevée

Techniques Alternatives et Complémentaires

Bien que le dosage par étalonnage soit une méthode largement utilisée, il existe d'autres techniques de dosage qui peuvent être utilisées seules ou en combinaison avec l'étalonnage pour améliorer la précision et la fiabilité des résultats.

Étalon Interne

L’« étalon interne » est une espèce chimique inerte qui est introduite en concentration connue cE dans le mélange à analyser. Si toutes les analyses CPG sont effectuées dans les mêmes conditions, les valeurs de ki et kE sont les mêmes dans toutes les analyses. Il suffit donc d’étudier les rapports $\frac{A{i}}{A{E}}$ et non simplement les aires Ai des pics des analytes. D’après ce qui précède, il est donc essentiel qu’un étalon interne soit inerte, qu’il soit bien séparé des autres analytes du mélange sur le chromatogramme (pas de superposition entre son pic et celui d’un des analytes), mais avec un temps de rétention assez proche de ces analytes.

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Ajouts Dosés

Dans l’étalonnage par ajouts dosés, on réalise la gamme d’étalonnage directement dans l’échantillon à doser - on procède donc par analyses successives du même échantillon : d’abord sans ajout, puis après un premier ajout d’une quantité connue du composé à doser, puis ainsi de suite jusqu’à faire plusieurs ajouts successifs afin d’être en capacité de tracer ensuite la droite d’étalonnage. Si l’échantillon de départ contient le composé à doser, la droite d’étalonnage ne passera pas par l’ordonnée à l’origine.

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