composition mineralogique d'un sediment

[invite0a4340cd]

Bonjour,

J'ai quelques interrogations concernant les sediments, je vous expose mon probleme plus bas.

Tout d'abord pour que nous partons sur les memes bases, c'est analyse rentre dans le domaine de l'archeologie.
Une équipe de fouilles va effectuer des prélèvements d’échantillons sur le terrain. Et
ensuite ils seront analyser dans le laboratoire chimique, la précédente stagiaire a
effectuer diverses analyses sur un échantillon pour déterminer la teneur en P2O5
organiques, c'est cette concentration qui est représentative des activités anthropiques.

Or, les résultats sont incohérents en effet lorsque l'on mesure 10 fois un même échantillon, nous obtenons dix valeurs différentes de l'ordre de 200 ppm parfois, ce qui est énorme et anormale.
Sachant que l’échantillon a subit une homogenisation avant d’être analyser.


L'idee serai de mettre en place un etalon dont la concentration en phosphate sera connue.
Et a partir du protocole que j'ai a ma disposition, je pourrais ainsi tester le protocole
et voir si j'obtiens la meme concentration initialement inserer.

En effet, si dans un sédiment sans phosphate (pour le moment je n'en connais pas ou bien
en créer un, si vous connaissez un fournisseur ou comment le créer, je vous écoute), dans
lequel on insérera une concentration en orthosphosphates (solution commerciale
orthosphosphate 1000ppm), par des calculs je pourrais déterminer la concentration en
P2O5.


Si jamais vous avez des suggestions concernant la creation d'un etalon . Je suis preneuse.

Merci d'avance
Bonne journee
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[Tawahi-Kiwi]

Bonjour,

La teneur en phosphate organique repond a un protocole analytique particulier qui est different de la teneur en phosphore total.
Suivant la technique analytique choisie, une concentration connue de PO₄^3- peut etre un standard de reference ou un standard de calibration.
S'il s'agit de calibration, et suivant la technique, le materiel standard peut etre spiké (concentration bien supérieure a la realite) et la concentration de l'inconnue obtenue par une regression lineaire a partir de ce spike.

Dans tout les cas, ce que tu presentes ici n'est pas une analyse mineralogique mais bien une analyse chimique d'une espece particuliere du phosphore. Les grains sedimentaires comme l'apatite sont donc, de ce que je comprends, exclus de l'analyse.

Pour la matrice, les sediments peuvent avoir des compositions tres variables. Je doute que ceux-ci puisse avoir une influence majeure sur les analyses mais ca peut dependre du protocole.
il existe de nombreux mineraux argileux qui ne contiennent pas ou peu (<ppm) de phosphore. Pour recreer un sol argileux, la kaolinite ou la montmorillonite peuvent etre utilises puis doper l'echantillon avec une solution phosphatee. Ou alors traiter un sol naturel et le lessiver par une solution acide.

Je crois que le mieux est de consulter un pedologue pour elaborer la meilleure technique pour determiner la concentration en PO₄^3-

T-K

[invite0a4340cd]

Merci beaucoup pour votre réponse, cela m'éclaire davantage.

Effectivement, il s'agit plutôt d'une méthode analytique, le protocole mis à ma disposition est le suivant (si jamais vous avez également des connaissances en chimie minérale, inorganique)

En premier lieu, ma collègue a préparé une gamme étalon de 6 solutions dont on connaît les concentrations en orthophosphates (PO4)3- et leurs absorbances. Elles ont été préparées à partir d'une solutions mère à 50 ppm en (PO4)3- qu'elle a fabriqué à partir d'une solution commerciale d'orthophosphate à 1000ppm.

En second lieu, elle a pesé 1g de sédiment qu'elle a fractionné en deux, l'une de ces deux fractions est traitée à température ambiante, l'autre subit un traitement thermique (550°C). (En effet, la fraction sédimentaire qui a subit un traitement thermique nous donnera la concentration en P2O5(inorganique) et l'autre fraction qui est traitée à température ambiante nous donnera la concentration en P2O5(total))
La différence dès deux teneurs donnera la teneur en P2O5 organique.
Ces deux fractions, introduites dans des creusets, sont ensuite traiter avec de l'acide sulfurique à 6mol.L-1, elle en a ajouté 5mL, elle a mit les creusets au bain de sable pendant 10 min a 70 degre, elle les a retiré et a rajouté 5 ml 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 prélévé 0.4 mL de la fiole jaugée, elle a ajouté 3.6mL d'eau, puis 4 gouttes de molydate d'ammonium et une micro-cuillère d'acide ascorbique (en provenance du kit des Spectroquant), elle a laissé réagir puis elle a mesuré l'absorbance.


J'espère que le protocole expliquer ci-dessus est assez clair.

J'ai publié sur ce forum, c'était surtout pour m'aiguiller vers la création de l'étalon, en effet les sédiments que nous analysons sont argileux, et n'ayant très peu de connaissance sur la géologie.

Je vois que pour la création d'un échantillon argileux, vous me conseillez la kaolinite ou la montmorillonite, connaitrez vous un fournisseur chez qui m'en procurer par hasard ?
Nos valeurs sont déjà de l'ordre des ppm, c'est pourquoi nous voulons vraiment un sédiment sans phosphate, est-ce possibile ?

Merci d'avance

[invite0a4340cd]

Bonjour,

Quelqu'un pourrait me confirmer, qu'il existe un sediment sans phosphates ?
Pour le moment, je pense utiliser de la kaolinite en guise de "roche", peut on me dire ou je peux m'en procurer ?

Merci d'avance

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite91216f15]

Tu as des valeurs différentes à chaque fois car tu n'as surement pas extrait l'Apatite de tes échantillons...

D'un point de vue théorique il est impossible de prover qu'une chose n'existe pas. Donc on ne peut pas dire qu'il existe une roche sans phosphates. D'un point de vue pratique on peut affirmer que la concentration en phosphates est tellement faible que l'erreur qu'elle entraine dans le calcule est negligeable.

Donc à mon avis oui il y des roches sans phosphate comme les Radiolarites par exemples qui sont les roches formé par les Radiolaires. Les Radiolaires sont des unicellulaires qui sécretent un test en Silicium. Donc les roches sont essentiellement constitué d'Opale et d'autres formes de Quartz.

[Tawahi-Kiwi]

D'un point de vue théorique il est impossible de prover qu'une chose n'existe pas. Donc on ne peut pas dire qu'il existe une roche sans phosphates. D'un point de vue pratique on peut affirmer que la concentration en phosphates est tellement faible que l'erreur qu'elle entraine dans le calcule est negligeable.

Jusque 0.5 wt.% P₂O₅ d'apres Plank & Langmuir, 1998. Bien sur ce n'est pas de la radiolarite pure, mais c'est une moyenne de boues oceaniques. Vu l'origine organique de la radiolarite, je serais tres prudent sur l'absence de phosphore dans une telle roche.

Un lessivage chimique (naturel ou artificiel) est a mon avis plus efficace pour se debarasser du phosphore.

Concernant la procedure analytique, cela fait plus de 10 ans que je n'ai plus joue avec de l'analyse en phase aqueuse et je ne peux donc dire a quel point la procedure peut amener des erreurs (d'autant plus que je n'ai jamais joue avec des sols organiques).

L'autre probleme est la representativite de l'echantillon comme blanc. Si la radiolarite est bonne, pourquoi alors ne pas prendre du quartz hydrothermal (ou de la silice precipitee) broyee (0.5 a 10ppm P). Mais je ne pense pas que cela soit tres representatif d'un sol. Mon option kaolinite n'a pas cette pretention egalement, mais une matrice de phyllosilicates, on est quand meme un peu plus proche du sol moyen qu'avec de la silice pure.

Pour se procurer de la kaolinite, susceptible d'etre utilisee comme standard (donc analysee par plusieurs laboratoires de maniere independante), il faut trouver un fournisseur approprie. Il faut donc parcourir la litterature (ACS ou CCM par exemple) pour definir exactement ce que l'on veut faire avec cette kaolinite et ce qui est necessaire. La premiere reference qui m'apparait dans Google Scholar donne :

Standards were prepared from magnesium-saturated fractions of poorly crystalline Georgia kaolinite, Hydrite-10 kaolinite, and U.S. Bureau of Standards Bauxite No.69A (Bryant and Dixon, 1964). The two kaolinite reference samples wereprovided by Dr. H. H. Murray of the Georgia Kaolin Co., Elizabeth, N.J.

dans Dixon, 1984 - QUANTITATIVE ANALYSIS OF KAOLINITE AND GIBBSITE IN SOILS BY DIFFERENTIAL THERMAL AND SELECTIVE DISSOLUTION METHODS

Suivant le niveau de detail necessaire il faut definir le type de materiel ayant une relation avec l'inconnue; le niveau de cristallinite de l'argile (?) qui aurait un interet pour l'etude; la niveau de purete de l'argile, la precision et l'incertitude liee aux analyses du standards etc etc.

Si les concentrations de l'inconnue sont plusieurs ordres de grandeurs au dessus du standard utilises, un blanc de moins bonne qualite peut etre utilise; voire un blanc "fait-maison" si d'autres techniques analytiques sont disponibles pour verifier la qualite du standard. Tout depend donc des moyens a disposition (analytiques et/ou financiers) et le niveau de precision analytique necessaire.

A mon avis, la meilleure solution est de contacter un labo de pedologie ou de geologie des argiles et de mettre au point une technique analytique (ou une verification de la technique analytique) pour s'assurer des resultats.

T-K

[invite91216f15]

En second lieu, elle a pesé 1g de sédiment qu'elle a fractionné en deux, l'une de ces deux fractions est traitée à température ambiante, l'autre subit un traitement thermique (550°C). (En effet, la fraction sédimentaire qui a subit un traitement thermique nous donnera la concentration en P2O5(inorganique) et l'autre fraction qui est traitée à température ambiante nous donnera la concentration en P2O5(total))

Ici je ne comprends pas comment tu peux séparé le P2O5. La différence entre le P2O5 organique et inorganique se localise au niveau isotopique. En premier lieu le P2O5 est lié à quelque chose, Calcium ou autre métal. En chauffant le sédiment tu vire l'eau et la matière organique mais le phosphate lui il reste. Enfaite ce que tu obtien est un mélange de phosphate organique et inorganique. De plus une partie du phosphate inorganique a une origine organique... A mon avis sans analyse isotopique tu risque de manquer de précision.

Quel est la différence entre le phosphate organique et inorganique ? L'un est sous forme minéral et l'autre est sous quelle forme ?

[invite0a4340cd]

Merci pour vos réponses, il faut que j'analyse de plus près ce que vous me dites T-K afin de bien comprendre.


En faite, avec la fraction sédimentaire qui a subit un traitement thermique, on aura la teneur en phosphate organique et la fraction sédimentaire qui a été traitée à température ambiante nous donnera teneur en phosphate inorganiques. Et moi grâce à une formule, je pourrais passer des phosphates organiques en P2O5organique.

Le phosphate organique est sous forme de composés organophosphorés. C'est à dire pour trouver du phosphate organique, il faut qu'il comporte au moins un carbone.

[invite91216f15]

Okay j'ai compris donc le phosphate inorganique c'est PO4 lié avec un métal et le phosphate organique c'est PO4 lié avec du Carbone et de l'Hydrogène.

Parcontre tu ne peux pas les séparer en chauffant. Après le traitement thermique le phosphate organique est toujours présent.

la fraction sédimentaire qui a été traitée à température ambiante nous donnera teneur en phosphate inorganiques

Ici ca cloche; sans traitement tu aura le phosphate inorganique + le phosphate organique. Pareil après le traitement thermique car il ne permet pas de séprarer les phosphates.

[Tawahi-Kiwi]

A mon avis sans analyse isotopique tu risque de manquer de précision.

Le phosphore est mono-isotopique, c'est mal parti


Par contre, pour le chauffage, je rejoins Lopgor jusqu'a un certain point.
Ce que tu peux mesurer, c'est la destabilisation des complexes organophosphores et la perte de poids est celle de H₂O et CO₂ mais le phosphore, a moins d'une reaction a laquelle je ne pense pas, reste sur place en residu solide.
La difference de masse d'un echantillon anhydre avant/apres chauffage, peut etre liees a la presence de phosphore organique mais n'est pas directement liee a la concentration en phosphore. De plus, il faudrait s'assurer, dans un tel cas, que d'autres organiques ne sont pas presents, ce qui m'etonnerait dans un sol.

[invite91216f15]

Le phosphore est mono-isotopique, c'est mal parti

C'est pas sur le phosphore qu'il faut mesurer mais sur l'oxygène

Les êtres vivants incorporent de préférence les isotopes légers... m'enfin je ne suis pas sur que ca fonctionne avec l'adn... Pour les carbonate par contre ca fonctionne à merveille.

[Tawahi-Kiwi]

C'est pas sur le phosphore qu'il faut mesurer mais sur l'oxygène
Les êtres vivants incorporent de préférence les isotopes légers... m'enfin je ne suis pas sur que ca fonctionne avec l'adn... Pour les carbonate par contre ca fonctionne à merveille.

Dans tout les cas, c'est un peu un canon pour tuer une mouche. Determiner (avec les erreurs que cela implique, particulierement dans le cas d'un sol organique et la technique d'extraction dans ce cas-ci) le contenu en phosphore organique sur base de la composition isotopique de l'oxygene... il me semble qu'il y a plus simple, et plus precis. L'apatite, le colophane, les crandalites et autres mineraux phosphates des sols sont quand meme plus stables qu'un complexe organique, de ce point de vue, par voie humide, il doit y avoir moyen de separer de maniere efficace les deux composes, notamment en utilisant un solvant approprie.

Peut etre faudrait-il faire une demande dans le forum chimie.

T-K

[invite0a4340cd]

Merci pour vos explications.

Cependant, c'est bien mentionnes dans mon protocole, en effet j'ai peut etre oublie de votre dire une etape intermediaire qui est à mon sens cruciale.

Pour aboutire à des données quantifiées des teneurs en phosphqte pour chacune de ces fractions sédimentaires, il est , nécessire dùutiliser un protocole chimique qui permettra d'extraire les phosphates des sédiments par ajouts d'acide sulfurique. Cette phase d'extraction donnera lieu à la préparation de deux solutions de phosphates caractériqitiques de chacune des fractions sédimentaires. Par réaction de ces solutions avec du molybdate d'ammonium, on aura formation dans le milieu réactionnel d'un complexe phosphomolybdique, qui conférera une coloration bleue au milieu lorsqu'il sera réduit pas l'acide ascorbique.

Ces solutions colorées seront ensuite dosées par spectrophotométrie pour aboutir à leur teneurs en P2O5 inorganique ou total selon que la fraction sédimentaire aient subi, respectivement, aucun traitement thermique ou un chauffage à 550 degrés celsius.
Par différence entre ces deux teneurs, nous obtiendrons la teneur en P2O5 organique représentative des activités anthropiques.

Peut-être bien que cette étape fait toute la différence du faite que l'on arrive à séparer les P2O5 organiques et inorganiques.

[invite91216f15]

Je crois que ca ne marche toujours pas... L'étape intermediaire sert à préparer les echantillons pour la spectrophotometrie mais ne permet pas de spéarer les phosphates. L'acide sulfurique réagit avec le phosphate inorganique + le phosphate organique donc ensuite le molybdate d'ammoium aussi. L'intensité de la coloration est donc fonction de la concentration de phosphate inorganique + le phosphate organique.

Je pense que tu devrais commancer par une étape initiale qui te permet d'enlever le phosphate inorganique puis tu mesure uniquement le phosphate organique. Pour enlever l'Apatite d'un sédiment on peut le faire flotté à travers une liqueur de densité calibré. Toutefois le dispositif doit être spécialement adapté pour récupéré les restes du flottage aussi. Bref tu récupère tout tu mesure tout et tu regarde si ca donne quelque chose :P En théorie le rapport entre phosphate d'Apatite flotté et phoshate qui reste doit toujours être le même sur un sédiment homogène. Donc tu fait flotté le sédiment puis tu met dans l'acide sulfurique et tu applique le protocole sur les deux groupes Apatite flotté et restes du flottage. Le problème est que l'acide sulfurique est extrêment réactif et va réagir avec d'autres minéraux. Donc il faut des étapes de préparation initiales avant de faire flotté. Tri mécanique du sédiment puis bain à l'acide chloridirique dillué (ou autre qui ne réagit pas avec les phosphates) et finalement une vérification au microscope qu'il ne reste pas des minéraux suceptible de réagire avec l'acide sulfurique à part les Apatit. C'est beaucoup trop compliquer C'est pas un canon mais une bombe atomique

Le plus simple à mon avis, mais il faut avoir la possibilité, est de croisé avec une autre analyse. Si tu peux aussi faire du XRD et XRF sur le sédiment tu pourra quantifié avec une très grande précision le phosphate inorganique. Le reste du phosphate est d'orignie organique. Le total tu mesure avec ton protocole.

[Tawahi-Kiwi]

C'est pas un canon mais une bombe atomique

En effet..., d'autant plus que la separation par flotaison, il faut faire cela sur un sediment toute fraction confondue (ce qui se fait tres rarement vu que ca pollue le liquide dense) et s'assurer que les composes phosphores n'entrent pas en solution. S'assurer egalement que tout le phosphore inorganique est sous forme d'apatite, ce qui est tres loin d'etre prouver. La variscite, les crandallites, la wavellite, augelite, meta-variscite qui sont des phases inorganiques tres communes dans certains sols (cf. etude des sols phosphates de Thies, Senegal notamment), ont des densites tres variables donc la separation ne serait que partielle.

Si tu peux aussi faire du XRD et XRF sur le sédiment tu pourra quantifié avec une très grande précision le phosphate inorganique. Le reste du phosphate est d'orignie organique. Le total tu mesure avec ton protocole.

La XRF va mesurer le phosphore total; avec une grande precision. la XRD ne va rien mesurer avec une grande precision. L'apatite n'est pas un mineral qui se quantifiera facilement dans une XRD de poudre classique et de toute maniere, ce n'est certainement pas le seul phosphate inorganique dans un sol. La seule presence de colophane (carbonate-apatite pas top bien cristallisee) ferait rate cette tentative. C'est une peu comme quantifier la silice libre dans un sol en se basant uniquement sur le quartz et oubliant l'opale.

Pour moi, a moins que le protocole analytique inclu un effet auquel je ne pense pas, il faut de toute facon passer par la voie humide pour permettre la separation des deux types de phosphates. Apres, la technique utilisee pour determiner la teneur est plus fonction des habitudes et des instruments disponibles dans un labo.

T-K

[invite0a4340cd]

Merci pour vos reponses et explications.

Ne sachant pas si la methode analytiques est au point, je pense qu'il faut repartir du debut pour le tester. En effet, je vais prendre de la kaolin en guise de "roche", ensuite je vais injecter une certaine concentration en phosphate organiques (150 ppm) et inorganiques (500ppm).

Et je vais tester ce protocole, pour le moment j'en suis a ce niveau :

- Je dispose de 50g de kaolin

- Je vais utiliser une solution d'ortho-phosphates pour les phosphates inorganiques. Je dispose de 10ml de solution a 500 ppm. Que me conseillez vous dans la maniere de proceder pour que les 50g de kaolin est une concentration homogene de 500ppm ?

- Je pense utiliser du phosphocreatine sous forme de sel disodique pour les phosphates organiques, (si vous connaissais un autre phosphate organique qui puissent resister a un traitement thermique a 550 degres celsius, je vous ecoute car celui ci est cher)
Nous voulons 150ppm de phospates organiques dans les 50g de kaolin :
Pour le moment, mon idee est la suivante (n'hesitez pas a me le dire si vous voyez une erreur)

150 ppm = 0,15 g.L-1 que l'on divise par la masse molaire du phosphocreatine (je doute qu'il faut diviser par cette valeur)
on obtient 5,88.10-4 mol.L-1

n = CxV = 5,88.10-4 x 1 = 5,88.10-4 mol avec 1 = volume de la fiole dans lequel je vais diluer le solide

m = 5,88.10-4 x 255,08 = 0,15g

(ca me parait un peu bizarre)

Merci d'avance

Bonne journee