Un spectrophotomètre d'absorption atomique est un instrument qui effectue une analyse quantitative basée sur le phénomène d'absorption de la lumière d'une longueur d'onde spécifiée par un atome. Son principe de base concerne les transitions de niveau d'énergie des atomes ainsi que les propriétés d'absorption de la lumière.

(i) niveau d'énergie atomique et absorption

Dans des circonstances normales, les atomes sont à l'état fondamental, c'est - à - dire à faible énergie. Lorsqu'un atome est excité par une énergie extérieure (comme l'énergie thermique fournie par des moyens de chauffage tels que des flammes, des fours à graphite, etc.), les électrons sautent à des niveaux d'énergie plus élevés pour former des atomes excités. Alors que les atomes des différents éléments ont une structure de niveau d'énergie, l'énergie requise pour leurs transitions électroniques est spécifiée. Lorsqu'un faisceau de lumière d'une longueur d'onde spécifiée traverse la vapeur d'un atome, si l'énergie de cette lumière est exactement égale à l'énergie nécessaire pour que les électrons de l'atome passent de l'état fondamental à un certain niveau d'énergie supérieur, l'atome absorbe cette partie de la lumière, ce qui affaiblit l'intensité de la lumière. Ce phénomène d'absorption atomique de la lumière à une longueur d'onde déterminée constitue la base du spectre d'absorption atomique.

Ii) Rôle des systèmes de séparation de la lumière

Les systèmes de spectrophotométrie dans les spectrophotomètres à absorption atomique jouent un rôle clé. Il permet de décomposer le spectre continu émis par la source lumineuse en un faisceau d'une seule longueur d'onde, puis de sélectionner avec précision la longueur d'onde caractéristique de la raie à laquelle correspond l'élément à mesurer. Par exemple, pour la détermination de l'élément sodium, le système de spectroscopie filtre les rayons lumineux à une longueur d'onde spécifiée (par exemple 589,0 nm) correspondant à la transition électronique lorsque l'élément sodium est excité dans une flamme pour les faire passer à travers un échantillon de vapeur atomique. De cette façon, il est possible de détecter spécifiquement l'absorption de la lumière à cette longueur d'onde spécifiée par les atomes de sodium dans l'échantillon, ce qui exclut les interférences avec la lumière à d'autres longueurs d'onde et améliore la précision de l'analyse.

Iii) Détection et quantification

L'intensité de la lumière est atténuée lorsque la lumière d'une longueur d'onde spécifiée traverse une cellule d'absorption contenant de la vapeur atomique de l'élément à mesurer, telle qu'un brûleur à flamme ou un four à graphite. Ce degré d'atténuation est étroitement lié à la concentration de l'élément à mesurer dans l'échantillon. En détectant l'intensité lumineuse après traversée de l'échantillon et en la comparant à l'Absorbance d'une solution standard de concentration connue dans les mêmes conditions, il est possible d'établir une relation quantitative entre l'Absorbance et la concentration selon la loi de Lambert - Beer (A = KC, où a est l'Absorbance, K est le coefficient d'absorption molaire et c est la concentration de l'élément à mesurer), permettant ainsi une détermination précise de la teneur en élément à mesurer.