TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

Les techniques analytiques

(en criminalistique)

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

• Toutes les techniques qui amplifient, affinent et normalisent les sens humains pour l’analyse d’objets

• Industries pharmaceutiques, pétrolières, chimiques, alimentaires, etc.

• Analyses biologiques• Recherche

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

STechniques non détaillées dans

ce cours

« Techniques de mesure »

– Mesure de distance ou longueur• Ex.: dimensions d’un scellé, distance de tir,…

– Mesure de masse ou de poids• Ex.: masse d’une poudre, poids de détente d’une

arme à feu,…

– Mesure de température, etc.• Ex.: poids de fusion

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

STechniques non détaillées dans

ce cours

« Techniques d’observation »

– Macroscopie• Ex.: comparaison de munitions, de fragments,

description d’insectes …

– Microscopie• Ex.: description de plantes, de fibres, d’éclats,…

– Microscopie électronique, etc.• Ex.: pollen, diatomée,…

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

Techniques d’analyse de la matière et de ses

composants.(chimie analytique)

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SPlan

Introduction

La préparation des échantillons

Les méthodes séparatives

Les méthodes de détection

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SLes états de la matière

Solide

Liquide

Gaz

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S• La matière

homogène ou hétérogène

• Les molécules

• Les atomes

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SProblématique

Recherche et dosage de :

• Toxiques • Explosifs • Comburants, carburants• Composition d’encres, teintures et

peintures• Polluants• Etc.…

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SProblématique

Dans :

• Sols, boues, eaux• Débris d’incendies• Débris d’attentats• Cheveux, sang, urines, phanères,

fragments d’organes,…• Objets manufacturés : plastiques et

polymères, papiers, fibres synthétiques,…

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

Rechercher et doser une substance en faible

quantité dans un mélange complexe

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S« Rechercher une aiguille dans une

botte de foin »Quantité de

matièreVolume d’eau

Notation relative

Nb de moléculesd’heptane(MW 100)

Illustration

1000 kg kilo litre 6x1024 Terre

1 g millilitre - 6x1021 France

10-3 mg milli microlitre ‰ 6x1018 5 x Paris

10-6 µg micro ppm 6x1015 2 x Parc du Champ-de-Mars

10-9 ng nano ppb 6x1012 2 x court de tennis

10-12 pg pico ppt 6x109 Bac de douche

10-15 fg femto ppq 6x106 Timbre poste

10-18 ag ato

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SChimie analytique regroupe toutes lesméthodes et techniques qui permettent derévéler, d’identifier et de quantifier desmolécules dans leur matrice

Nécessité de :

• séparer la molécule du mélange

et/ou

• détecter spécifiquement la molécule

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S• Ces techniques emploient des principes

de physique et de chimie

• Leur évolution rapide est liée à celle destechnologies (matériaux, électronique,informatique, micro et nanotechnologies,etc.)

• Leur complexité est croissante

• La chimie analytique est une spécialité àpart entière

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S La préparation des échantillons

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S• Pourquoi ?

– Incompatibilité entre la matière et le technique

– Nécessité de purifier ou de concentrer

– Substance non décelable avec la technique

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SEtat des échantillons

• Le plus souvent les techniques travaillent à partir de solutions– Aqueuses ou organiques

• Certaines travaillent à partir de préparations solides– Pastilles ou comprimés

• D’autres directement sur des gaz ou des vapeurs– Espace de tête, pyroliseur

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SExtraction

• Première séparation des substances d’intérêt par affinité

– Soit entre deux liquides• Liquides non miscibles

– Soit entre un liquide et un solide• SPE, SPME

– Soit entre un gaz et un solide• Adsorption, désorption

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SExemple liquide/liquide

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SExemple SPE

dépôt lavage élution

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SConcentration - dilution

• Transférer la substance d’intérêt dans un volume plus petit

– Exemple : recherche de médicaments1 mL de sang SPE 0,1 mL de méthanol

• Transférer la substance d’intérêt dans un volume plus grand

– Exemple : détermination de l’éthanolémie0,1 mL de sang 1 mL d’eau

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SDérivation

• Transformer la substance d’intérêt afin de la rendre (plus) détectable

– Exemples :

• La molécule est trop fragile pour être analysée– GHB GHB-TMS

• La molécule n’est pas détectée– Cyanure (cyanure-taurine-NDA) fluorescent

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S Les méthodes séparatives

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SToutes les techniques qui permettent de

séparer les constituantsd’un mélange

– Mécanique : tamisage, séparation manuelle

– Magnétique : alliage ferreux et non ferreux

– Physicochimique : chromatographies, électrophorèse

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SMéthodes physicochimiques de

séparation

Principe commun :

Entrainer les différents constituants du mélange par unvecteur sur un support solide (phase stationnaire)

La vitesse de déplacement au sein de la phase stationnairede chacun des constituants est la résultante des affinitéspour le vecteur et pour le support solide

Mesure du chemin parcouru (facteur de rétention) pour untemps donné ou du temps nécessaire à parcourir unedistance donnée (temps de rétention)

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SMéthodes physicochimiques de

séparation• Principe :

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

• Chromatographie sur couche

mince

• Chromatographie gazeuse

• Chromatographie liquide

• Electrophorèse

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SChromatographie sur couche

mince• La séparation s’effectue par capillarité sur une

plaque recouverte de silice et à pressionambiante.

• Mesure de la distance de déplacements dessubstances, celles-ci sont révélées sous lumièreUV ou par réaction chimique (réactifsspécifiques).

• Technique moins sensible mais encore utilisée endépistage notamment pour l ’analyse des encres,pigments et explosifs.

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

Matériel Migration éluant

Dépôt

Migration par

capillarité

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

RDX NG PETN TNT

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

• Chromatographie sur couche mince

• Chromatographie gazeuse

• Chromatographie liquide

• Electrophorèse

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SChromatographie gazeuse

• Les substances, sous forme gazeuse, sontpoussées au travers de la phase stationnaire(colonne) par un gaz

• Détection des substances à la sortie de la colonneet mesure du temps de rétention

chromatogramme

• Analyse des molécules volatiles

• Analyse à haute température ( 400°C)

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

capillaires

Colonnes

remplies

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SChromatographie gazeuse

• Grande variété de phases stationnaires etde détecteurs disponibles

multiplicité des combinaisons

• Technique robuste, fiable et très sensible

• Equipe tous les laboratoires decriminalistique

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SChromatographie en phase

gazeuse• Echantillonnage par

espace de tête des volatiles

• Détection par ionisation de flamme des substances carbonées

Applications :– Hydrocarbures

– Alcools

– Gaz carbonique

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SChromatographie en phase

gazeuse

• Injection liquide

• Détection des molécules à forte affinité électronique

Applications :– Explosifs

– Substances halogénées (médicaments, hormones)

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SChromatographie en phase

gazeuse

• Injection liquide

• Détection des molécules par spectrométrie de masse

Applications :– Très nombreuses mais

limitées par la CPG (molécules volatiles) et parfois moins sensibles que des détecteurs plus spécifiques.

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S • Chromatographie sur couche mince

• Chromatographie gazeuse

• Chromatographie liquide

• Electrophorèse

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SChromatographie liquide

• Les substances, mises en solution, sont pousséesau travers de la phase stationnaire (colonne) par

un liquide

• Détection des substances à la sortie de la colonneet mesure du temps de rétention

chromatogramme

• Analyse des molécules solubles

• Analyse à haute pression ( 1000 bars)

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SDifférents types de

chromatographie liquide

• Chromatographie de phase normale• Chromatographie de phase inverse• Chromatographie ionique

• Chromatographie liquide haute pression (CLHP = HPLC)

• Chromatographie liquide ultrahaute pression (CLUP = UPLC)

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SColonnes de chromatographie liquide

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SCLHP phase inverse

• Toxiques dans les matrices biologiques

• Pesticides dans les eaux

• Stupéfiants dans les produits de saisies

• Explosifs

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SChromatographie ionique

• Micropolluants minéraux dans les eaux (nitrates)

• Explosifs minéraux (chlorates)

• Produits de coupage des stupéfiants

• Composition anionique de tous liquides

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

S • Chromatographie sur couche mince

• Chromatographie gazeuse

• Chromatographie liquide

• Electrophorèse

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SElectrophorèse

• Les substances sont poussées au travers de la phase stationnaire par un champ électrique

• Deux techniques :– Soit sur plaque de gel : mesure déplacement des molécules

(~ CCM)– Soit en capillaire : mesure du temps de sortie (~ CLHP)

• Applications :– Ions minéraux– Petits molécules chargées– Protéines

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SElectrophorèse capillaire

TE

CH

NIQ

UE

S

AN

ALY

TIQ

UE

SElectrophorèse en gel