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12/11/2014 Chromatographie et éléctrophorèse http://www.chimie-sup.fr/chromatog

12/11/2014 Chromatographie et éléctrophorèse http://www.chimie-sup.fr/chromatographie.htm 1/16 Cours de chromatographie de www.chimie-sup.fr chapitre I Notions fondamentales I.1 Paramètres fondamentaux I.2 Efficacité des colonnes I.3 Analyse quantitative chapitre II CPG II.1 Cinétique de séparation II.2 Appareillage II.2.1 Les colonnes remplies II.2.2 Les colonnes capillaires II.2.3 Les colonnes semi-capillaires II.3 Détecteurs II.3.1 Caractéristiques d’un détecteur II.3.2 Définition II.3.3 Catharomètre II.3.4 Détecteur à ionisation de flamme (FID) II.3.5 Détecteur à capture d’électrons II.3.6 Détecteur à photométrie de flamme (FPD) II.3.7 Détecteur thermoionique (NPD) II.3.8 Détecteur à photoionisation II.4 Classification des phases stationnaire II.4.1 Indice de Kovats et droite de Kovats II.4.2 Constantes de phases stationnaires II.5 Optimisation de séparation chapitre III Chromatographie en phase liquide III.1 Comparaison chromatographie phase liquide et phase gaz III.2 Loi de Darcy III.3 Solvants utilisés en HPLC III.3.1 Interactions moléculaires entre phase mobile et solutés III.3.2 Force éluante et polarité III.3.3 Polarité selon Snyder III.4 Appareillage III.4.1 Dispersion hors colonne III.4.2 Réservoirs de solvants III.4.3 Dispositif de pompage III.4.4 Dispositif d’injection III.4.5 Colonnes III.5 Détecteurs III.5.1 Photomètre UV-visible III.5.2 Réfractomètre III.5.3 Détecteur fluorimétrique 12/11/2014 Chromatographie et éléctrophorèse http://www.chimie-sup.fr/chromatographie.htm 2/16 III.5.4 Détecteur électrochimique III.5.5 Conductimètre III.5.6 Diffusion de lumière chapitre IV Chromatographie de partage IV.1 Introduction IV.2 Phases normales IV.3 Phases inversées chapitre V Chromatographie d’adsorption V.1 Phase stationnaire V.2 Phase mobile V.3 Mécanisme de rétention V.3.1 En CCM V.3.2 Théorie de Snyder chapitre VI Chromatographie ionique VI.1 Introduction VI.2 Chromatographie d’échange d’ions VI.3 Appariement d’ions VI.3.1 Influence de divers paramètres chapitre VII Electrophorèse capillaire VII.1 Introduction VII.2 Définitions VII.2.1 Propriétés des électrolytes VII.2.2 Mobilité électrophoretique µep VII.2.3 Mobilité électroosmotique µeo VII.2.4 Mobilité apparente VII.3 Analyse quantitative VII.3.1 Injection VII.3.2 Détection I - Notions fondamentales I.1 Paramètres fondamentaux : - Coefficient de distribution KA : Temps de rétention tR, volume de rétention VR Temps de rétention tR’, volume de rétention réduit VR’ tR=tR’+t0 t0 : temps mis par la phase mobile pour aller de l’injecteur au détecteur. - Facteur de capacité k’ : Rqe : k’ ne dépend que de la nature des phases. 12/11/2014 Chromatographie et éléctrophorèse http://www.chimie-sup.fr/chromatographie.htm 3/16 - Sélectivité α : Les pics sont séparés si α>1,1. Rqe : α ne dépend que de la nature des phases stationnaire et mobile. - Résolution Rs : Les pics sont résolus si Rs>1,5. Rqe : Rs dépend des conditions opératoires. Si ω1 = ω2 , ; En effet si ω1 = ω2 alors ω1+ω2 = 2ω2 d’où , or tR1 = t0(k’1+1) et tR2 = t0(k’2+1) d’où , or ainsi de plus soit I.2 Efficacité des colonnes : - Nombre de plateaux N : H : hauteur équivalente à un plateau théorique, 100<N<500000. Rq : Si on augmente la longueur de la colonne, k’ n’est pas modifiée ; le nombre de plateaux ne dépend pas de la nature des phases. - Nombre de plateaux théoriques : N traduit la finesse des pics, il a un effet sur Rs mais pas sur α. - Dispersion : Elle est due : à la diffusion turbulente (anisotropie d’écoulement), mouvement du soluté entraînée par la phase mobile sans interaction avec la phase stationnaire. A à la diffusion longitudinale assimilée au mouvement brownien, mouvement du soluté avec la phase mobile immobile sans interaction avec la phase stationnaire. B/u (dépend de la vitesse de la phase mobile) à la résistance au transfert de masse. C.u Théorie de Van Deemter : H=A+B/u+C.u, approximation car A et C ne sont pas complètement indépendants. Théorie de Knox : H=A.u1/3+B/u+C’.u I.3 Analyse quantitative - Etalonnage externe : Préparation de solutions de titres connus. Tracé de Signal=f(C) - Etalonnage interne : 1. Préparation de solutions étalons A1 de titre x1, A2 de titre x2, A3 de titre x3. 2. Préparation d’une solution 12/11/2014 Chromatographie et éléctrophorèse http://www.chimie-sup.fr/chromatographie.htm 4/16 d’étalonnage interne (EI). 3. Mélange d’un volume constant de A et d’un volume constant d’EI. V1=VA1+VEI V2=VA2+VEI V3=VA3+VEI Tracé de AA/AEI=f(CA) Choix de l’étalon interne : Inerte chimiquement vis-à-vis du soluté Être séparé des autres analytes Comportement physico-chimique proche du soluté Concentration de l’étalon interne du même ordre de grandeur que l’analyte - Méthode des ajouts dosés : On s’affranchit du volume injecté et de l’ajout d’un composé non présent. On introduit l’échantillon contenant A et B, et on ajoute des quantités connues mA de A dans l’échantillon. V1=VAB+VA V2=VAB+2*VA V3=VAB+3*VA Tracé de AA/AB=f(mA) II - CPG I.4 Cinétique de séparation Interactions : Soluté Û Phase Stationnaire Gaz vecteur : H2, He, N2, Ar, CO2 ; le choix du gaz est conditionné par le détecteur. I.5 Appareillage - L’injecteur amène en tête de colonne l’échantillon sous forme gazeuse avec une dispersion faible, on peut injecter des liquides, des gaz et dans certains cas des solides. - Mode d’injection : Par vaporisation directe Split/Splitless : en mode split, permet de limiter les quantités d’échantillon injecté dans la colonne pour les colonnes capillaires. On définit un rapport de Split comme la fraction d’échantillon injecté. On-column à froid : l’échantillon est déposé à faible température et entraîné après vaporisation rapide en tête de colonne. Autre type : vaporisation programmé, vanne d’injection, headspace. I.5.1 Les colonnes remplies La phase stationnaire est un solide et met en jeu un équilibre d’adsorption. Matériau : acier, téflon, verre. Diamètre interne du tube 1/16 à ¼. Longueur : 2 à 3 mètres. Le tube est rempli d’un support : o Noir de carbone, graphite (carbopack B) sépare les composés en fonction de la taille. o Tamis moléculaire au carbone (carbox en 1000) analyse les gaz et les hydrocarbures légers (surface spécifique>1200 m2.g-1). o Polymères. 12/11/2014 Chromatographie et éléctrophorèse http://www.chimie-sup.fr/chromatographie.htm 5/16 o Terre de diatomées (Chromsorb P). o Silice-Alumine-Zéolithes. Débit : 10 à 40 mL.min-1. Diamètre des particules : 3 à 5 mm. Porosité : fraction de vide dans la colonne V0 : volume de vide, D : diamètre du tube, L : longueur du tube. La porosité totale est égale à la somme de la porosité intergranulaire (entre les grains) et intragranulaire (dans les grains). I.5.2 Les colonnes capillaires Si la phase stationnaire est un liquide immobilisé sur un solide, elle met en jeu une constante de partage gaz/phase liquide. Si la phase stationnaire est une espèce organique liée chimiquement à une surface solide, elle met en jeu une constante de partage gaz/phase greffée. Exemples de phases stationnaires : hydrocarbures ramifiés (squalane), polydialkylsiloxanes (silicones SE30®, OV17®, CPSIL5®) greffés ou non, polyéthers (Carbowax®) et polyesters (DEGS). Les colonnes sont constituées d’un tube de silice fondue de diamètre externe 0,25 à 2 mm à l’intérieur duquel est déposée une phase stationnaire de diamètre interne 0,05 à 0,35 mm. WCOT (wall coated open tubular) porosité = 1 PLOT (porous layer open tubular) porosité ≠ 1 Le volume injecté dans PLOT est plus élevé. Matériau : silice fondue. Diamètre interne : 0,05 à 0.35 mm. Longueur : 10 à 100 m. Support : greffage sur la silice fondue. Phase stationnaire immobilisée par réticulation, polymérisation ou greffage chimique. Débit : 0,1 à 5 mL.min-1. I.5.3 Les colonnes semi-capillaires Matériau : silice fondue. Diamètre interne : 0.53 mm. Longueur : 5 à 50 m. Support : greffage sur la silice fondue. Phase stationnaire immobilisée par réticulation, polymérisation ou greffage chimique. Débit : 1 à 15 mL.min-1. I.6 Détecteurs I.6.1 Caractéristiques d’un détecteur Bonne sensibilité. Bonne stabilité et reproductibilité. Réponse linéaire sur plusieurs décades de concentrations. Domaine de température de fonctionnement compris entre la température ambiante et au moins 400°C. Temps de réponse rapide et indépendant de la vitesse d’écoulement. Grande fiabilité et facilité d’utilisation. Réponse uniforme ou sélective pour différents solutés. Conservation de l’intégrité de l’échantillon. I.6.2 Définition 12/11/2014 Chromatographie et éléctrophorèse http://www.chimie-sup.fr/chromatographie.htm 6/16 Limite de détection (LD) : c’est la quantité de soluté requise pour avoir un rapport signal bruit au moins égal à 3. Limite de quantification (LQ) : c’est la quantité de soluté requise pour avoir un rapport signal bruit au moins égal à 10. Domaine de linéarité (LL) : domaine dans lequel la réponse du détecteur est directement proportionnelle à la concentration. Sélectivité : propriété du détecteur à ne pas répondre de la même manière à toutes les espèces x, capacité à analyser des molécules spécifiques. Sensibilité : capacité d’un détecteur à répondre é de faibles variations de C ou de m. I.6.3 Catharomètre Détecteur à conductibilité thermique quasi universel comprenant un montage différentiel (pont de Wheastone) dont les résistances compensent le déséquilibre de conductivité par une perte de chaleur. Le gaz vecteur doit avoir une bonne conductibilité thermique tel que H2 ou He et posséder une conductivité différente de celle des solutés. Caractéristiques : LD : 10-9 g.mL-1 Linéarité faible : 3 à 4 décades (10 à 10000). Volume de 20 µL à 140 µL. Répond en concentration Contrôle de température est très important. I.6.4 Détecteur à ionisation de flamme (FID) Détecteur le plus utilisé et spécifique aux composés carbonés sauf HCHO et HCOOH. Principe : Les composés sont brûlés dans une flamme air-H2. On forme des radicaux CH°, CH2°, CH3°. Ionisation CH°→CHO++e- en présence d’O2. Amplification du signal électrique. Caractéristiques : LD : 2.10-12 nC.g-1. Linéarité : 7 décades. Répond uploads/Finance/ chromatographie-et-electrophorese.pdf