INRA-DRH Concours externes 2007

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1 INRA-DRH Concours externes 2007 Page 1 of 2 AI Assistant en techniques d'analyse chimique profil n : AI07-EA-3 emploi-type n : B3C03 Orléans concours : AIB02 Lieu du concours : Orléans ::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::::: FICHE DE PROFIL CONCOURS EXTERNES INRA 2007 ::::::: L assistant en techniques d analyse chimique conduit une ou plusieurs techniques d analyse en mettant en œuvre les procédures définies de façon concertée. Il les adapte en fonction de l espèce chimique analysée et des objectifs de recherche.... n BAP : B Sciences Chimiques Sciences des Matériaux Département : Environnement et Agronomie unité n 272 Unité de Science du Sol d'orléans Lieu de travail (si différent) : personne(s) à contacter : Mme CORNU M. RICHARD Environnement : L'activité sera exercée au sein d'un laboratoire de recherche de chimie des sols. Travail en interaction forte avec les chercheurs et les ingénieurs. Travail avec d'autres techiniciens en charge de la caractérisation des phases minérales des sols ou des suivis de terrain. Travail occasionnel sur le terrain sur plusieurs jours. L'agent sera amené à développer des méthodes d'analyses en absorption atomique "four" principalement. L'agent effectuera l'adaptation des méthodes d'extractions d'éléments chimiques dans les sols. L'agent conduira des expérimentations de laboratoire en batch et sur colonnes de sol. Il mettra en forme et présentera des résultats d'analyse. Activités : Préparer les échantillons en vue de l'analyse d'espèces chimiques à effectuer (attaque chimique, dissolution, dilution). Régler l'appareil et conduire des expérimentations de laboratoire en batch et sur colonnes de sol. Dépouiller les résultats bruts. Mettre en forme et présenter les résultats d'analyse. Tenir un cahier de laboratoire. Détecter des dysfonctionnements et assurer la maintenance des appareils d'analyse. Mettre en œuvre et faire appliquer les règles d'hygiène et de sécurité. Compétences : Avoir des connaissances générales en chimie appliquée, et en particulier en chimie minérale. Avoir des connaissances générales sur le principe de l'absorption atomique. Maîtriser la mise en œuvre d'au moins une technique d'analyse chimique minérale appliquée à l'environnement (spectroscopie, chromatographie). Savoir utiliser l'informatique pour le pilotage, l'exploitation et la mise en forme des résultats. Comprendre l'anglais technique du domaine. Capacités personnelles : Diplôme réglementaire minimum exigé : BTS, DUT, DEUST. Formation recommandée : chimie analytique, de préférence en chimie minérale appliquée à l'environnement.

2 INRA-DRH Concours externes 2007 Page 2 of 2 Capacité à s'intégrer et à travailler dans une équipe pluri-disciplinaire. Goût pour les montages expérimentaux. Curiosité, autonomie et esprit critique. Bonnes notions d'anglais conception et réalisation : DRH & PSI

3 Centre de Recherche d ORLEANS CONCOURS EXTERNES INRA 2007 AIB02 ASSISTANT EN TECHNIQUES D ANALYSE CHIMIQUE EPREUVE ECRITE Mardi 19 juin 2007 De 14h à 17h Durée : 3 heures - Coefficient: 3 La durée de cette épreuve est de 3h00. Elle est divisée en 3 parties : - Partie «Questions» notée sur 8 points, - Partie «Exercices» notée sur 12 points, - Partie «Problème» notée sur 40 points dont 15 points pour la partie A, 15 points pour la partie B et 10 points pour la partie C. Consignes générales : Vous devez inscrire puis masquer votre nom et votre prénom sur la copie d examen. N inscrivez votre nom qu à l emplacement prévu. Vous risquez d être éliminé(e) si vous rompez l anonymat de la copie en la signant ou en inscrivant votre nom ailleurs que dans le cadre réservé à cet effet. Vérifiez que votre sujet comporte 8 pages. Vous disposez de papier millimétré. Reporter l ensemble de vos réponses sur la copie.

4 QUESTIONS: Thème 1 : Sciences du sol a) Soit une parcelle agricole mesurant exactement 1 ha. Calculez la masse de l horizon 0-30 cm, connaissant sa densité (d = 1,3). b) Qu est-ce qu un sol en Sciences du sol? (5 lignes maximum). Thème 2 : Absorption atomique avec atomisation électrothermique : Voici un exemple de courbe de programmation de température en fonction du temps avec un signal d absorption en spectrométrie d absorption atomique avec une atomisation électrothermique (ETAAS) : a) Précisez le rôle des paliers de température 1, 2, 3, et 4. b) Quels sont les principaux paramètres à optimiser lors du développement d un dosage? c) Le choix de la température d atomisation dans l exemple est-il judicieux? Pourquoi? Thème 3 : Chromatographie ionique à haute performance (HPIC): a) Listez les constituants essentiels d une chaîne de chromatographie ionique haute performance (HPIC), utilisée pour le dosage des anions minéraux en routine. b) En plus du détecteur utilisé classiquement en analyse minérale, citez deux autres détecteurs utilisables en HPIC. c) En dehors des anions minéraux, citez 2 autres types d application que l on peut réaliser en HPIC. d) Citez 2 caractéristiques techniques ayant une très forte influence sur les temps de rétention en HPIC. EXERCICES: EXERCICE 1 Les 5 solutions aqueuses suivantes ont été préparées à 1, mol/l: - Solution A : solution d acide acétique,

5 - Solution B : solution ammoniacale, - Solution C : solution d hydroxyde de sodium, - Solution D : solution de chlorure de sodium, - Solution E : solution d acide chlorhydrique. Attribuez à chacune des solutions une valeur de ph en choisissant parmi les valeurs suivantes: 2,0 3,5 7,0 10,5 et 12,0. Une justification d une ligne est nécessaire pour chacune des 5 solutions. EXERCICE 2 1. Quels volumes d acétate de sodium à 0,2 mol/l et d acide chlorhydrique à 0,1 mol/l faut-il mélanger pour obtenir un litre de solution tampon à ph = 5,0? 2. Peut-on préparer à partir de ces deux réactifs une solution tampon à ph = 7,2? Justifiez. Donnée : CH 3 COOH / CH 3 COO - pka = 4,75 à 298 K. EXERCICE 3 Sur l étiquette de la bouteille contenant une solution commerciale d acide sulfurique, on relève les indications suivantes : - Masse molaire de l acide sulfurique pur : M = 98,0 g/mol, - Proportion massique en acide pur : 95 %, - Densité : d = 1,84. L acide sulfurique est miscible à l eau en toutes proportions et ce, sans variation de volume. On veut préparer un litre de solution aqueuse d acide sulfurique de concentration Co= 5, mol/l (solution S). 1. Calculez la concentration molaire volumique de la solution commerciale. 2. Calculez les volumes de solution commerciale et d eau nécessaires pour préparer 1 L de la solution de concentration Co. 3. Au regard des aspects sécurité, quelles précautions expérimentales doivent être impérativement respectées pour la réalisation de la solution S? Expliquez brièvement pourquoi. EXERCICE 4 Les solutions de soude ont tendance à absorber le dioxyde de carbone présent dans l atmosphère. 1. Décrivez brièvement l impact de cette absorption. Comment met-on expérimentalement en évidence cette absorption? 2. Explicitez les caractéristiques acido-basiques du dioxyde de carbone en précisant le(s) couple(s) ainsi que le(s) équilibre(s) acido-basiques dans le(s)quel(s) il est mis en jeu (l état physique de CO 2 sera précisé à chaque fois).

6 EXERCICE 5 On effectue le dosage potentiométrique des ions ferreux Fe 2+ par les ions dichromate. 1. Ecrivez la réaction mise en jeu lors du dosage. 2. Donnez les raisons pour lesquelles le dosage doit être réalisé en milieu acide. 3. Précisez la ou les électrode(s) utilisée(s). Le potentiel peut-il être mesuré avant l addition de la 1 ère goutte de solution titrante? Justifiez. 4. Le volume de la solution d ions ferreux est V = (20,00 ± 0,10) ml. Le volume de la solution de dichromate de potassium obtenu à l équivalence est de (10,00 ± 0,10) ml, la concentration de cette solution étant de (2,00 ± 0,04).10-2 mol/l. 5. Déterminez la concentration C de la solution d ions ferreux ainsi que l incertitude sur cette grandeur (chaque détermination numérique sera précédée de l expression littérale associée). Données : E (Fe 3+ /Fe 2+ ) = 0,77 V et E (Cr 2 O 7 2- /Cr 3+ ) = 1,34 V à 298 K. PROBLEME: Analyse de la distribution d éléments en traces dans les sols Les extractions séquentielles permettent de localiser les éléments majeurs et traces dans les différents compartiments d un sol, par exemple les fractions échangeables, ou liées aux carbonates, aux oxydes, aux matières organiques, aux silicates Il s agit d appliquer à un échantillon une succession d extractions utilisant des réactifs de force croissante. Pour estimer la variabilité du protocole, la série d extractions est généralement répétée trois fois pour un échantillon donné. La partie ci-dessous est un extrait de la partie «Material and methods» d un article portant sur les extractions séquentielles (JOKSIC et al. 2005). Il présente le principe de détermination des teneurs en éléments totaux dans les sols (2.2), puis le principe des différentes étapes de l extraction séquentielle (2.3). Lisez attentivement ce texte, puis répondez aux questions. Les parties A, B et C sont indépendantes. EXTRAIT DE L ARTICLE TEXTE NON DISPONIBLE FIN DE L EXTRAIT D ARTICLE Reference bibliographique de l article: A.S. Josksic, S.A. Katz, M. Horvat, and R Milacic: Comparison of single and sequential extraction procedures for assessing metal leaching from dredged coastal sediments, Water, Air, and Soil Pollution, 162:

7 Partie A :Extractions Séquentielles 1) A partir du texte de l article, écrivez un mode opératoire pour réaliser l étape 1. Ce document devra permettre à un collègue ou à un étudiant stagiaire de réaliser l expérience. Vous suivrez le plan suivant : I REACTIF : Il s'agit de préparer 1 litre de la solution d acide acétique à partir d une solution commerciale CH3COOH glacial (d=1,057, pureté=99,9%, M=60,05 g/mol). Prévoir deux dilutions en cascade. Précisez le type de verrerie utilisée. II PROCEDURE d EXTRACTION III CONTRÔLE QUALITE Préciser les contrôles à effectuer pour assurer la qualité de vos extractions. 2) Proposez un planning organisationnel pour la réalisation du schéma d extractions séquentielles sur 14 sols. On désire avoir accès à la variabilité des résultats. La séparation solide/liquide est réalisée par 10 minutes de centrifugation à tr/min.

8 PartieB : Analyse de l extrait étape1 en Cadmium Le cadmium dans les solutions d extraction de l étape 1 est ensuite analysé par la technique d absorption atomique. 1) Rappelez brièvement le principe de cette technique (5 lignes maximum). On dispose de deux systèmes d atomisation : en flamme ou en mode électrothermique (four). En flamme, la gamme de concentration analysable est de 0,04 à 1 mg/l. En four, la gamme analysable est de 0,05 à 2 µg/l. Les concentrations totales en Cd des échantillons de sol sont de l ordre de 0,1 à 1 mg/kg. 2) Choisissez le mode d atomisation le plus approprié pour la détermination quantitative des concentrations de Cd dans les extraits de l étape 1. Justifiez. Finalement, la technique d analyse retenue sera la spectrométrie de masse, couplée à un plasma d argon induit (ICPMS). Cette technique permettra une plus grande gamme dynamique d analyse. Deux modes d étalonnage ont été testés : - étalonnage direct, - méthode des ajouts dosés. 3) Présentez le principe de ces deux modes d étalonnage. Quels sont les avantages et inconvénients des deux modes d étalonnage? 4) En mode d étalonnage direct, comment peut-on estimer une limite de détection et une limite de quantification? Les deux modes d étalonnage ont été testés. Les réponses obtenues sur le signal du Cd pour les solutions étalons sont présentées dans le tableau ci-dessous : Nom Cd (µg/l) signal moyen de 5 mesures. (cps*) Coefficient de variation % blanc 0, Etalon 1 0, ,5 Etalon 2 0, ,2 Etalon 3 0, ,1 Etalon 4 0, ,9 Etalon 5 1, ,2 Etalon 6 2, ,5 Etalon 7 5, ,8 * cps=coups par seconde. 5) Tracez la fonction d étalonnage. Donnez ses caractéristiques (type de courbe, pente ). Précisez le domaine de validité associé à l étalonnage.

9 On a choisi deux types de sol, un sol calcaire et un sol acide, pour réaliser les ajouts dosés. Les résultats obtenus sont présentés ci-dessous. échantillon analysé Cd ajouté (µg/l) signal moyen de 5 mesures. (cps*) coefficient de variation % solution extraction_solacide 0, ,2 solution extraction_solacide_ajt1 0, ,3 solution extraction_solacide_ajt2 0, ,85 solution extraction_solcalcaire 0, ,1 solution extraction_solcalcaire_ajt1 0, ,5 solution extraction_solcalcaire_ajt2 0, ,1 Les ajouts dosés sont réalisés en prenant 5mL des solutions d extractions et en ajoutant un volume de solution étalon en Cd. Les deux ajouts doivent permettre d obtenir une solution finale contenant 0,2 et 0,4µg/L en plus de la concentration initiale de la solution. 6) Calculez les teneurs en Cd en µg/l pour chacune des solutions d extraction de sols. 7) Quelles teneurs aurait-on obtenues si l on avait utilisé la droite d étalonnage direct? 8) Commentez les résultats obtenus par les deux méthodes. Que préconisez-vous pour la mise en place des analyses de votre série de sol? Pour l étape 3, la méthode d étalonnage direct est utilisable pour tous les types de sol. Vous avez 60 solutions à analyser en Cd. La durée d une analyse est de 2mn. 9) Quels contrôles proposez-vous pour assurer la qualité de vos résultats? Partie C: Résultats des extractions séquentielles Les résultats obtenus sur un échantillon de sol pour les éléments Pb, Mn, Cd sont rassemblés dans le tableau ci-dessous. Toutes les teneurs et les incertitudes associées sont exprimées en mg/kg. Tous les blancs analysés ont des teneurs inférieures aux limites de dosabilité, et seront donc négligées. Cd ( mg/kg) Mn (mg/kg) Pb (mg/kg) Teneur totale 1,00 ± 0, ± ± 2 Etape 1 0,30 ± 0,01 25 ± 1 2,5 ± 0,1 Etape 2 0,50 ± 0, ± ± 1 Etape 3 0,090 ±0, ± 1 5, 0 ± 0,2 Résidu d'extraction 0,10 ± 0,01 75 ± 4 42 ± 2 1) Calculez les teneurs totales en Cd, Mn,Pb obtenues par les extractions séquentielles, et calculer les incertitudes associées. 2) En tenant compte des incertitudes, quelles conclusions tirez-vous de la comparaison des teneurs totales calculées et mesurées? 3) Quelles peuvent être les causes des pertes ou des gains au cours des extractions séquentielles

10 CONCOURS AIB02 : ASSISTANT EN TECHNIQUES D ANALYSE CHIMIQUE EPREUVE ORALE Temps de préparation : 15 minutes Durée : 25 minutes ; coefficient : 3 Question à préparer par les candidats : Préparer une intervention de cinq minutes permettant de mettre en avant votre adéquation avec le profil proposé. Utilisez des exemples issus de votre parcours universitaire ou professionnel. Temps de l exposé devant le jury : 5 minutes (inclus dans les 25 minutes)