Chapitre 13. Spectroscopie d’absorption atomique

Pour comprendre le principe de l’absorption atomique et de l’émission de flamme on peut se reporter aux expériences dues à Kirchhoff, réalisées vers 1860, dans lesquelles il a montré que les gaz incandescents absorbent aux mêmes longueurs d’onde que celles qu’ils peuvent émettre.Lorsqu’on disperse la lumière d’un arc électrique (servant à l’époque de source de lumière blanche), avec un prisme, on obtient un spectre continu (fig. 13.1-1). Si on substitue à la source précédente un bec Bunsen dans lequel on projette un peu de chlorure de sodium, on obtient le spectre d’émission de cet élément formé de raies (images de la fente d’entrée) dont le doublet jaune bien connu est situé à 589 nm (figures 13.1-2 et 13.2). Cette partie de l’expérience illustre l’émission de flamme (cf. chap. 14). Enfin, si on associe sur le même trajet optique les deux sources précédentes, arc électrique puis flamme du bec Bunsen, on obtient un spectre qui, contrairement à la figure 13.1-1, comporte des raies sombres à l’endroit des raies d’émission du sodium (fig. 13.1-3). Ce « renversement des raies » résulte de la présence dans la flamme d’une large proportion d’atomes de sodium restés à l’état fondamental qui absorbent les mêmes fréquences que les atomes de sodium émettent quand ils sont excités. C’est une manifestation de l’absorption atomique.
Cette expérience traduit l’existence d’états d’énergie potentielle définis pour tout atome et qui dépendent de sa configuration électronique. Lorsqu’un atome à l’état libre est porté à température élevée ou irradié avec une source lumineuse du domaine du proche UV/Visible, on provoque le passage d’un de ses électrons externes, de l’état fondamental où il se trouve normalement, à un état excité…