Descriptif
Chimie analytique 1 – Sciences de la séparation pour le diagnostic de la pollution à l’état de traces
L’objectif de ce module est de présenter la chaîne analytique nécessaire pour détecter, identifier et quantifier des polluants à l’état de traces dans des matrices environnementales complexes, et d’exploiter ces résultats pour répondre à une question diagnostique : cet environnement est-il contaminé, par quelles substances, quelle est l’origine de la contamination, et dans quelle mesure peut-on se fier au verdict ?
Le cours suit le déroulement d’une enquête environnementale, depuis la formulation de la question et le plan d’échantillonnage jusqu’à l’interprétation et la communication des données. La chromatographie en phase gazeuse et liquide couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS, LC-MS) constitue la colonne vertébrale du module, car elle permet à la fois l’élucidation structurale de contaminants inconnus et une quantification précise à l’état de traces dans des mélanges très complexes.
Équipe pédagogique
Edith Nicol, ingénieure de recherche, École polytechnique
Stéphane Bouchonnet, ingénieur de recherche, École polytechnique
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Niveau requis : connaissances de base en chimie
Langue : anglais
Crédits ECTS : 6
Responsable : Edith Nicol
Objectifs pédagogiques
À l'issue du module, l'étudiant sera capable de mettre en œuvre la chaîne analytique complète de l'échantillon environnemental réel au résultat quantitatif interprétable pour détecter, identifier et quantifier des polluants à l'état de trace, et d'exploiter ces résultats dans une logique de diagnostic environnemental.
À l'issue du module, l'étudiant sera capable de :
- Décrire les principes de fonctionnement de la chromatographie en phase gazeuse (GC) et de la chromatographie en phase liquide (HPLC), et identifier les atouts et limites de chaque technique selon la nature des polluants et de la matrice.
- Choisir et justifier la stratégie de préparation d'échantillon (extraction, préconcentration, purification) adaptée à une matrice environnementale donnée et à un niveau de concentration cible.
- Expliquer les mécanismes d'ionisation en GC-MS (IE, IC) et en LC-MS (electrospray, APCI) et prédire qualitativement le comportement d'un analyte selon la source et l'analyseur utilisés.
- Comparer les modes d'acquisition en spectrométrie de masse (full scan, SIM, MS/MS) et sélectionner le mode adapté à un problème analytique donné (screening, confirmation, quantification à l'état de trace).
- Cours magistral : 32
- Travaux pratiques : 12
Diplôme(s) concerné(s)
Parcours de rattachement
Format des notes
Numérique sur 20Littérale/grade américainPour les étudiants du diplôme Track : Environmental Engineering and Sustainability Management
Le rattrapage est autorisé (Max entre les deux notes)- le rattrapage est obligatoire si :
- Note initiale < 10
- le rattrapage peut être demandé par l'étudiant si :
- Note initiale < 10
- Crédits ECTS acquis : 5 ECTS
La note obtenue rentre dans le calcul de votre GPA.
Programme détaillé
Programme du cours
Prélèvement et préparation des échantillons pour les matrices environnementales
- Principes d’échantillonnage et de représentativité ; conservation et stockage des échantillons
- Techniques d’extraction et de préconcentration : extraction liquide-liquide, extraction en phase solide (SPE), micro-extraction en phase solide (SPME), QuEChERS
- Facteurs d’enrichissement et stratégies de purification pour la réduction des effets de matrice
Chromatographie en phase gazeuse
- Principes généraux de fonctionnement de la chromatographie en phase gazeuse
- Avantages et limites de la GC pour l’analyse d’échantillons environnementaux
Chromatographie liquide
- Notions fondamentales et principes de fonctionnement de la chromatographie liquide à haute performance (HPLC)
- Stratégies de développement de méthodes pour les polluants polaires et thermolabiles (pesticides, produits pharmaceutiques, PFAS)
Sources d'ions en spectrométrie de masse
- Sources d'ions dans le couplage GC-MS (ionisation par électrons et ionisation chimique)
- Sources d'ions dans le couplage LC-MS (électrospray, ionisation chimique à pression atmosphérique…)
- Considérations relatives à la sensibilité et à la sélectivité pour l’analyse à l’état de traces
Analyseurs de masse et protocoles de détection
- Principes fondamentaux de la séparation ionique ; quadripôles, pièges à ions et spectrométrie de masse à haute résolution
- Balayage, suivit d’ions sélectionnés et spectrométrie de masse en tandem – avantages et limites
- Analyse ciblée vs criblage non ciblé
Ce module comprend 20 heures de cours, 12 heures de travaux dirigés et 8 heures de travaux pratiques.