Manuscrit - laboratoire PROTEE - Université du Sud - Toulon - Var

Dans le cas d’échantillons d’eaux naturelles, L peut être un ligand fluorescent (par exemple les AF).
La concentration du métal lié [ML] diminue la concentration de ligand libre qui possède des
propriétés optiques différentes du complexe, en particulier un rendement quantique de fluorescence
généralement plus élevé. La fluorescence diminue donc au fur et à mesure que les complexes se
forment, c’est ce que l’on appelle quenching de fluorescence. La méthode a été validée sur des
ligands modèles en couplant des mesures de quenching de fluorescence avec de mesures d’électrode
sélective (Cabaniss et Shuman, 1988).
Bien qu’il soit d’origine différente, il faut distinguer le quenching physique par collision (dynamique)
du quenching par complexation (statique). Dans le premier cas, les ions quencheurs en solution
entrent en collision avec des molécules dans l’état excité singulet, relaxant l’énergie de l’état excité
sans émission de fluorescence. Par définition, le temps de vie de l’état singulet excité diminue avec
l’augmentation des ions quencheurs, entraînant dans le même temps une diminution de fluorescence.
A l’inverse, le quenching statique, est un phénomène de fluorescence qui se produit à partir du
complexe métallique dans l’état singulet excité. Ce complexe possède son propre temps de vie, et ce
dernier n’évolue pas avec la concentration d’ion quencheur.
Bien que les mécanismes physiques soient fondamentalement différents, il n’est pas possible de faire
la différence entre ces deux phénomènes avec un appareillage qui n’est pas résolu en temps. C’est le
cas de l’HITACHI F4500. Les valeurs de constantes de quenching (statique ou dynamique) sont
obtenues par le même calcul, à partir de la décroissance de fluorescence lors de l’ajout d’élément
quencheur.
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V.B.1 Complexation et équilibre chimique : cas simple
Dans l’exemple de l’équilibre 1 : 1 entre un ion métal (M) et un ligand (L), la constante de
complexation KS peut être exprimée par :
[ ML]
[ M ][ L]
K S = Équation 44
Avec [L] la concentration du ligand libre, [ML] la concentration en complexe et [M] la concentration
en métal libre. La concentration totale en métal CM et la concentration totale en ligand CL sont
définies par les équations de conservation de la matière suivantes :
CM CL [ M ] + [ ML]
[ L]
+ [ ML]
= Sous-équation i
= Sous-équation ii
Le rapport de la concentration ligand lié sur la concentration de ligand total est calculé par la relation
entre la constante de complexation (KS) et la concentration de l’ion métallique libre à partir de
l’équation 44 et la sous-équation vi :
[ ML]
K S [ M ]
=
C K [ M ] + 1
L
S
Sous-équation iii
En augmentant la concentration en métal, il y a une augmentation de la proportion de sites complexés
par rapport au nombre de site total. L’intensité totale de fluorescence (I) mesurée, est égale à la somme