Les phosphates dans les sédiments

[invite0a4340cd]

Bonjour à tous,

voilà je travaille dans un laboratoire ou je dois effectués des relevés de concentrations
en phosphates à partir de sédiments prélevés sur des sites archéologiques.

Or, lorsque je mesure 10 fois un même échantillon, on obtient 10 valeurs différentes de l'ordre de 200 ppm parfois (ce qui est énorme).
L'idee proposée est de créer un standard (à partir d'une solution commerciale qui est l'orthophosphate a 1000 ppm que l'on insère dans un sédiment sans phosphates). Une fois celui-ci crée, on connaîtra la concentration en phosphate.
Et moi en suivant un protocole mis à ma disposition, je devrais retrouver cette concentration en phosphate.


Si vous avez des pistes pour la création de cette étalon, je vous écoute !
Pour plus de précision sur le sujet, n'hésitez pas à me demander.

Merci par avance
-----

[moco]

Ce qu'il faudrait savoir c'est le processus expérimental que tu utilises pour doser tes phosphates. Le fait de répéter 10 fois la même mesure et de trouver 10 fois des valeurs différentes, montre que la méthode n'est pas au point. A moins que les différences soient minimes. Explique nous ta méthode et tes résultats, avant de penser à effectuer des standards !

[invite0a4340cd]

Oui bien sur, voici.

Ma méthode consiste à réaliser une série de solution étalon où on connaît la concentration de (PO4)3- afin de définir une courbe d'étalonnage. Et en utilisant une formule générale ou par projection sur cette courbe, je pourrais déterminer les concentration P2O5 inconnue dans le sédiment.

Les différentes étapes du protocole sont

- la préparation de la gamme étalon (je suis le protocole de Mikkelsen)

- préparation des échantillons de sédiments (deux fractions sédimentaires de 0,5g préparées dans deux creusets : l'un qui sera place au four pendant 1h à 550degres (P2O5)tot
Et l'autre sera traitée à température ambiante (P2O5)inorganique)

- extraction (ajouts de 5ml d'acide sulfurique dans les 2 creusets et ils seront laisser à 70 degré pendant 10 min, après leur séjour dans le bain de sable, les creusets seront retirés et on y ajoutera 5 ml d'acide sulfurique)

- la filtration

- dosage par Spectrophotométrie

Par diverse calcul je pourrais déterminer la concentration en (P2O5)organique.



Je me concentrais sur un échantillon, ou nous avons multiplié les analyses, 20 fractions sédimentaires ont été traitées à température ambiante et 12 autres fractions ont subi une étape de chauffage.
Dans les 20 essais, nous avons une moyennes de concentration en p2O5 de 565ppm, avec un maximum de 828ppm et un minimum de 451ppm.
Dans les 12 essais, nous avons une moyenne de 791ppm, avec un minimum de 673ppm et un maximum de 845ppm.
Les différences sont énormes.


C'est pourquoi j'ai émis l'hypothese sur la création d'un étalon.

[moco]

A mon avis, le problème est la trop grande précision que tu veux absolument donner à tes résultats. Tu choisis de les exprimer à avec 3 chiffres significatifs. Pourquoi 3 chiffres significatifs ? Pourquoi par 8 ou 20 ? Pourquoi ne pas indiquer le résultat de 828 ppm sous la forme suivante : 828.2461008 ppm ? Tu peux toujours te retrancher derrière le fait que tu as lu ce résultat sur un écran.
Ce n'est pas parce qu'un écran te donne un résultat avec 3 ou 10 chiffres significatifs qu'il faut en déduire que tous ces chiffres sont fiables. A mon sens, ton appareil emesure n'est pas capable de donner une précision au niveau du ppm. Ce n'est pas 828 ppm qu'il donne mais seulement 8 10-4. Tes résultats montrent que la moyenne est de 800 ppm, ou 8·10-4, ou 0.8%o et c'est tout. Le reste des chiffres n'est que poudre aux yeux. Le résultat final est (8±1)10-4.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0a4340cd]

Je me répète un peu mais là ça me semble plus explicite, que je te définisse davantage de choses concernant les manips et le cheminement calculatoire:
tout d'abord ces manips rentrent dans le domaine de l'archéologie car elles concernent le dosage des phosphates dans les sédiments, le but étant de définir les endroits où ces concentrations sont les plus élevées pour pouvoir prétendre à des hypothèses d'affectation de terrains (comme par exemple de l'élevage)

en premier lieu , ma collègue a donc préparé une gamme étalon de 6 solutions dont on connait les concentrations en orhtophosphate PO43- et leurs absorbances. Ellles ont été préparées à partir d'une solution mère à 50 ppm en POO43- que elle a fabriqué à partir d'une solution commerciale à 1000ppm.

en second lieu, elle a pesé 1 g de sédiment que je fractionne en deux. l'une de ces deux fractions est traitée à température ambiante, l'autre subit un traitement thermique (550°) Ces deux fractions, introduites dans des creusets, sont ensuite traiter avec de l'acide sulfurique à 6mol.L-1, elle a ajouté 5 mL elle a mit les creusets au bain de sable pendant 10 minutes, elle les a retiré et a rajouté 5mL d'acide sulfurique. elle a laissé l'hydrolyse acide se faire pendant 1h puis ensuite elle a filtré ces sédiments. elle a récupéré le filtrat qu'elle a placé dans une fiole jaugée de 100mL.

Ensuite elle a prélevé 0.4 mL de la fiole jaugée, elle a rajouté 3.6mL d'eau, puis du molybdate d'ammonium et de l'acide ascorbique, elle a laissé réagir puis elle a mesuré l'absorbance.

J'espère avoir été claire jusque là.


En terme de calcul, je dispose de la courbe d'étalonnage qui me donne une équation et un coeff de corrélation tout à fait appréciable r²= 0.998
pour chacune des solutions étalons, j'ai calculé le coefficient d'absorption molaire, et j'en ai fait une moyenne.

Les concentrations en phosphate en archéologie s'exprime en concentration en P2O5 donc il fallu établir une formule pour passer de la concentration en ortho-phosphate en oxyde.


Les expériences ont été fait par une autre collègue et mon but à moi est de déterminer l'instabilité des résultats. Sous la tutelle de mon responsable, il m'aiguille vers la création d'un étalon à partir des éléments mis à ma disposition (la solution commerciale d'orthophosphate de 1000ppm). Pour le moment, c'est encore flou dans ma tête, c'est pourquoi je m'adresse sur ce site.

[invite0a4340cd]

Est ce que créer un étalon pour connaitre la concentration en phosphates à partir de l'une solution orthophosphates est possible ?! Merci

[moco]

Il se peut que la grande dispersion des résultats soit une simple conséquence de la technique de prélèvement.
Tu dis par exemple que l'opératrice prélève 0.4 mL de la fiole. Bien. Mais 0.4 mL, ce n'est pas beaucoup. Si une fois elle prélevait sans le vouloir 0.39 mL, en laissant une fraction de mini-goutte dans la pipette, cela expliquerait la dispersion des résultats.

[invite0a4340cd]

D'accord, je vais donc refaire les manipulations avec minutie les jours prochains pour voir si la dispersion persiste.

Et une dernière question, après avoir prélever les échantillons sur le terrains (environ 1000g), on fait sécher à l'étuve à 55 degré celsius les échantillons sédimentaires pendant 22h.
Pour les doser, on préleve 40g de sédiments en plein centre des sachets de conditionnement des prélèvements de terrains places dans des coupelles en aluminium. Dans notre cas, une quantité de 40g est ponctionnée pour des raisons de multiplicités des mesures sur un même échantillon sédimentaire, sachant qu'une mesure nécessite 1g de sédiments.
Avec 40g, on effectue 10 mesures, soit en moyennes 4g par échantillons.

Les dispersions ne peuvent pas venir de l'hétérogénéité du sédiment ?

[moco]

Le problème de l'homogénéisation des échantillons est un problème très difficile à résoudre, phosphate ou pas phosphate. Quand on effectue le mélange de deux échantillons de sable, on croit toujours qu'après un certain temps, le mélange est homogène. Ce n'est pas toujours le cas. On connaît des cas de sables qui refusent de se mélanger et qui restent par couches. C'est spécialement le cas, quand on se borne à verser lentement un tombereau de pseudo-mélange dans un autre tombereau, et plusieurs fois de suite. On observe que les constituants du mélange refusent de se mélanger vraiment. Il se superposent. Le brassage mécanique est plus efficace. La science de l'échantillonnage est un véritable art.

[invite0a4340cd]

ok d'accord merci

En relisant la conversion, je viens de penser que l'erreur vient peut-etre du protocole, comment puisse-je faire pour verifier le protocole ? Voir si celui-ci est correcte car il a ete mis en place par ma collegue.

Merci par avance

[moco]

J'aimerais bien te répondre valablement. Mais pour le faire, il faudrait presque que je sois à tes côtés, car ton explication n'est pas toujours assez claire. Tu dis par exemple que tu fractionnes en deux le prélèvement de 1 g de sédiment. Est-ce à dire que tu prélèves deux fois 0.5 g ?
Comment fais-tu la dernière mesure ? Celle qui te donne le résultat final ? Est-ce que tu le lis sur un cadran digital ? Est-ce que la mesure est stable dans le temps ? Est-ce qu'elle varie si la longueur d'onde varie d'un rien ? Est-ce que tu mesures la hauteur d'un pic sur une feuille de papier ? As-tu une idée de l'importance du bruit de fond ? Donc du signal donné quand on ne mesure rien, donc de l'eau pure et c'est tout ?
Est-ce que la dispersion importante dans les résultats est plus grande dans une série de mesures (échantillons chauffés) que dans l'autre ? Si oui, il faut analyser la technique où il y a la plus grande dispersion. Si non, il faut analyser la suite, et par exemple la justification de ces 0.4 millilitre. Pourquoi ne pas prendre 1 mL, ou davantage ? L'incertitude de mesure serait bien moindre. Ou bien vérifier si la filtration a été bien faite ? Ne faudrait-il pas laver le sédiment filtré plus longtemps ? Est-ce que les sédiments ont été broyés de la même façon avant de commencer le traitement ?
De toute façon, il faut essayer de changer quelque chose, et de voir si cela entraîne des améliorations. Mais que changer ? Changer la concentration ou le volume de molybdate et de l'acide ascorbique, dont tu ne parles pas ? Et par changer, j'entends multiplier par deux, ou diviser par deux.

[invite0a4340cd]

Oui je confirme je n'est pas evident de communiquer via un PC. Cependant je vais faire au mieux pour t'eclairer dans tes questions.

Pour effectuer, une mesure on dispose de 4g de sediment (cette quantite est fixee arbitrairement), et on preleve deux fois 0,5 g des 4grammes que l'on place dans deux creusets en porcelaine.


Apres avoir effectuer l'extraction (on ajoute 5ml H2SO4, puis on laisse a 70 degres pendant 10min les deux creusets dans le bain de stable et on rajoute 5ml H2SO4 apres leur sejour dans le bain de sable) des deux fractions sedimentaires, ensuite on
filtre les deux fractions sedimentaires, nous utilisons la filtration buchner, dans le cadre de nos manipulations, nous avons choisi d'effectuer deux lavages avec 5ml d'eau demineralise ajouter a la micropipette.
On tranfera ensuite le filtrat recueilli dans la fiole a vide dans une fiole jaugee de 100ml que l'on completera avec de l'eau distille jusau'au trait de jauge.


Afin de determiner la concentration en phosphates dans chacune des fractions sedimentaires, on prepare deux cuves que l'on inserera dans le spectrophotometre (dans chaque cuve on mettra : 0,4ml de filtrat obtenu + 3,6 ml d'eau + 4 gouttes de molybdate d'ammonium + une microuillere d'acide ascorbique (on laisse agir 10min pour que le complexe est le temps de se former).
On preleve 0.4ml car il s'agit de la valeur dites dans le protocole de Mikkelsen.
Apres avoir homogeneiser les solutions des cuves, on releve l'absorbance pour la longueur d'onde (landa 0=716 nm) .
Lorsque l'on releve l'absorbance elle est au millieme pres (0.000) sur un cadre digital, elle reste stable au bout d'un certain temps d'attente. Aucune idee du bruit de fond.



La dispersion est moins marque pour les resultats passer au four.
Effectivement il faut apporter des ameliorations, le premier test a ete de savoir pourquoi mettre 4 gouttes de molydate enonces dans le protocole de mikkelsen.

Apres experience, on a ajoute une goutte par une goutte de molybdate, et on ne
remarque pas de palier ou de constance comme a ce que l'on pouvait s'attendre.Lors de l'ajout de 2,3,4 gouttes : les valeurs de concentration en P2O5 sont proches (890 a 959 ppm) . Pour un nombre de gouttes superieurs a 4, on constate une variation
imortante des concentrations qui sont conprises entre 708 et 993ppm.
On peut donc soulever la question suivante : comment peut on etre sur que quatres gouttes de molybdates suffisent pour obtenir une reaction totale ?


Meme si je change des choses pour faire des ameliorations du protocole, il serait preferable que je le fasse sur un sediment dont je connais la concentration en phosphate inserer enfin je pense.

[invite0a4340cd]

re bonjour,

Je pense avoir une petite idee pour verifier le protocole, j'ai pense a la methode des ajouts doses cela peut se faire, enfin je pense.

J'ai une petite question concernant la methode : a propos de la solution de concentration de solution connue en phosphates, vous me conseillez laquelle ? (sachant qu'avec cette droite je voudrais lire la concentration en P2O5 dans la solution inconnue sur l'axe des abcisses si possible)

Merci par avance

Bonne journee

[invite0a4340cd]

Bonjour moco, après des semaines de recherches sur le sujet, je reviens vers vous.

Voilà où j'en suis actuellement, je n'ai pas abandonné l'idée de créer un étalon.

Je fais un petit recapitulatif concernant la creation de l'etalon que je mets en plce :

Je vais utiliser la kaolinite en guise de « roche ». Cependant, je dois injecter des quantites connues de solutions de phosphates organiques et inorganiques.

Je pense utiliser une solution d’ortho-phosphate pour les phosphates inorganiques et du phosphocreatine sous forme de sel disodique pour les phosphates organiques.

Cependant, je ne sais pas comment faire dans la manière de proceder, je m’explique admettons que je dispose de 50g de kaolinite.

Et j’injecte 500ppm de solution d’ortho-phosphates, mon protocole dit : il faut que je pese 1g de sediments. Comment etre sur que dans les 50g, il y a la meme concentration ?

Je dispose de 10ml de solution d’ortho-phosphates à 500 ppm. Comment faut il que je fasse pour l’injecter dans 50g de kaolinite afin d’être sur que les 50g ont la même teneur en phosphates inorganiques.

De même pour les phosphates organiques, nous voulons 150 ppm.
Mais je ne sais pas quel quantité dois-je peser.
Mon raisonnement est le suivant :

La formule chimique du phosphocreatine sous forme de sel disodique : C4H8N3Na2O5P, xH20 (masse molaire est de 255,08 g.mol-1)

Par définition, 150 ppm correspond a 150 mg.L-1 => 0,15/255,08 = 5,88.10-4 mol.L-1
n = C x V = 5,88.10-4 x 100.10-3 = 5,88.10-5 mol (V=100 ml, fiole jaugee que je vais utiliser pour dissoudre le solide)
m = 5,88.10-5 x 255,08 = 0,015 g = 15mg

Merci pour votre aide a tous, et ceux qui prennent le temps de lire

[invite0a4340cd]

Bonjour moco, après des semaines de recherches sur le sujet, je reviens vers vous.

Voilà où j'en suis actuellement, je n'ai pas abandonné l'idée de créer un étalon.

Je fais un petit recapitulatif concernant la creation de l'etalon que je mets en place :

Je vais utiliser la kaolinite en guise de « roche ». Cependant, je dois injecter des quantites connues de solutions de phosphates organiques et inorganiques.

Je pense utiliser une solution d’ortho-phosphate pour les phosphates inorganiques et du phosphocreatine sous forme de sel disodique pour les phosphates organiques.

Cependant, je ne sais pas comment faire dans la manière de proceder, je m’explique admettons que je dispose de 50g de kaolinite.

Et j’injecte 500ppm de solution d’ortho-phosphates, mon protocole dit : il faut que je pese 1g de sediments. Comment etre sur que dans les 50g, il y a la meme concentration ?

Je dispose de 10ml de solution d’ortho-phosphates à 500 ppm. Comment faut il que je fasse pour l’injecter dans 50g de kaolinite afin d’être sur que les 50g ont la même teneur en phosphates inorganiques.

De même pour les phosphates organiques, nous voulons 150 ppm.
Mais je ne sais pas quel quantité dois-je peser.
Mon raisonnement est le suivant :

La formule chimique du phosphocreatine sous forme de sel disodique : C4H8N3Na2O5P, xH20 (masse molaire est de 255,08 g.mol-1)

Par définition, 150 ppm correspond a 150 mg.L-1 => 0,15/255,08 = 5,88.10-4 mol.L-1
n = C x V = 5,88.10-4 x 100.10-3 = 5,88.10-5 mol (V=100 ml, fiole jaugee que je vais utiliser pour dissoudre le solide)
m = 5,88.10-5 x 255,08 = 0,015 g = 15mg

Merci pour votre aide a tous, et ceux qui prennent le temps de lire

[moco]

La concentration est une grandeur qui est par définition indépendante de la quantité de matière considérée. S'îl y a une concentration de 500 ppm, donc de 0.05% dans un échantillon de 50 grammes de kaolinite. Il y a toujours 500 ppm, ou 0.05 % dans 1 gramme, dans 60 milligramme, ou dans 150 kg de cette même terre.
Le seul problème à mon sens, est dans la manière de bien brasser cette terre, pour qua concentratikon d'impureté ajoutée soit la même partout.

Tu dis (je te recopie en italique) : Je dispose de 10ml de solution d’ortho-phosphates à 500 ppm. Comment faut il que je fasse pour l’injecter dans 50g de kaolinite afin d’être sur que les 50g ont la même teneur en phosphates inorganiques.
Je ne vois pas où est le problème, à part sur le problème de matériel à employer.
Moi je prendrais un gros mortier en porcelaine, bien plus grand que la poudre que je vais mettre. Je verserais mes 50 grammes de poudre, puis les 10 mL de solution d'orthophosphate. Puis je broierais le tout avec un pistil de porcelaine de façon à obtenir un pâte homogène. Ce n'est pas facile à faire. Si le mélange ne se fait pas bien, il faudrait peut-être rajouter de l'eau et broyer longtemps. Et laisser sécher. Mais à la fin, les 50 g kaolinite contiendront du phosphate à une concentration 5 fois plus petite, donc 1100 ppm. Les 50 g de kaolinite ainsi traitée ne peuvent pas contenir 500 ppm de phosphate. A l'impossible nul n'est tenu !

[invite0a4340cd]

Merci pou votre réponse !

Effectivement, c'était dans la manière de procéder que je ne savais pas du tout comment faire. Votre astuce je vais sûrement l'utiliser.
Cependant je ne comprends pas pourquoi, je vais contenir 1100ppm au lieu de 500ppm dans les 50g de kaolite ? Cela me paraît étrange vu que j'injecte 10ml de solution qui a une concentration de 500ppm.

Merci par avance

[invite0a4340cd]

Si je veux 500ppm de concentration de phosphate inorganique dans mes 50g de kaolinite. Quel est le volume que je dois injecter ? Je ne comprends vraiment pas ...

merci pour votre aide

[moco]

Mais ce n'est pas vrai ! Il faut retourner à l'école primaire !
Cela fait combine 500 ppm de 50 g ? Un ppm c'est 10^-6.
500 ppm · 50 g = 500 · 50 · 10^-6 = 0.025 g
Tu dois donc injecter 0.025 g de phosphate.
Tu disposes d'une solution qui est à 500 ppm, donc qui contient 0.5 g par litre.
Un volume V (en litre) quelconque de cette solution contient 0.5 V gramme de phosphate.
Si tu veux absolument prélever un volume V tel que ce volume contienne 0.025 g, tu poses :
0.5 V = 0.025
Et tu trouves V = 0.05 litre

[invite0a4340cd]

Merci pour votre réponse, je ne voyais pas la chose comme ça ! Milles merci

Une dernière question, vous ne connaitrez pas par hasard un phosphate organique qui puisse tenir un traitement thermique à 550°C (sans risque d'évaporation).
En effet, je pensais utiliser le phosphocréatine sous forme de sel disodique, mais je viens de voir que cela coûte environ 200€ les 10 grammes. Ce qui est assez cher pour l'entreprise.

Merci d'avance

[HarleyApril]

glycerophosphoric acid disodium salt pentahydrate 25g 28,7€

c'est moins cher !

tu peux fouiller les catalogues ou le site web que je t'avais indiqué ...

cordialement

[invite0a4340cd]

Merci

Ce n'est pas faute de n'avoir cherche.

J'ai une question qui me turlupine depuis tout à l'heure ...

Est ce que pour vous, la concentration en [P2O5]inorganique a la même signification que phosphate inorganique. Et[P2O5]organique a la même signification que phosphate organique ?

Merci par avance

Bien cordialement

[HarleyApril]

pour moi, non

mais de ce que je me souviens, dans ton cours, les teneurs en phosphates sont exprimées en P2O5

donc, si j'ai bien compris ce que tu as relaté précédemment de ton cours, la réponse est oui

cordialement

[invite0a4340cd]

Effectivement, c'est énoncé ainsi dans le protocole. Mais j'ai eu un doute, je voulais être sur.

Merci bien

[invite0a4340cd]

Re bonjour,

Mon étude, je divise en 3 étapes, tout d'abord :
- analyser mes 50g de kaolinite avec 500ppm de phosphates inorganiques (Solution de 50ml)
- analyser mes 50g de kaolinite avec 150ppm de phosphates organiques (Solution de 50ml)

Pour les deux de ci-dessus je vais utiliser ta manière de procéder pour Moco pour injecter les concentrations dans la poudre.

Mais pour l'étape 3 : il faut que je mets dans mes 50g de kaolinite avec 500ppm de phosphates inorganiques et 150 ppm de phosphates inorganiques.
Si j'utilise la même méthode c'est-à-dire, mettre mes 50g dans un gros mortier puis mes 50 ml de phosphates inorganiques + mes 50 ml de phosphates organiques.

Est ce qu'au final dans mes 50g de kaolinite, je vais obtenir 500ppm de phosphates inorganiques et 150ppm de phosphates organiques ?


bien cordialement

[invite0a4340cd]

Il faut que je procède d'une autre manière, c'est ça ?

Cela ne va pas fonctionner si je mets mes 50ml de phosphates inorganiques + mes 50 ml de phosphates organique dans mes 50g de kaolinite ?
En sachant, que j'espère obtenir ainsi 500ppm de phosphates inorganiques et 150ppm de phosphates organiques dans mes 50g de kaolinite.

Merci d'avance