Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Chromatographie On peut définir la chromatographie comme une méthode qui permet

Chromatographie On peut définir la chromatographie comme une méthode qui permet de séparer les composants d'un mélange à analyser grâce à leur migration différentielle le long d'un dispositif séparateur. Ce dispositif séparateur a une forme géométrique qui peut varier suivant les conditions de mise en oeuvre du procédé analytique ; au sens théorique, ce dispositif séparateur est dans tous les cas une colonne chromatographique ; elle peut avoir la forme d'un cylindre plus ou moins long ou d'un parallélépipède très aplati. Ce cylindre ou ce parallélépipède est constitué d'une matière solide pulvérulente, quelquefois fibreuse, baignant dans un fluide convenable : liquide ou gaz ; dans le cas d'un dispositif séparateur de forme cylindrique, il s'agit d'une vraie colonne chromatographique ; dans l'autre cas, on a affaire à une feuille ou à une couche chromatographique. Dans tous les cas, le dispositif séparateur est constitué de deux phase, l'une granulaire est la phase fixe, l'autre (liquide ou gazeuse) est la phase mobile, dans laquelle baignent les granules de la phase fixe. La migration différentielle des diverses substances du mélange à analyser résulte de l'aptitude qu'a chacune de ces substances à se répartir différemment entre les deux phases (fixe et mobile) formant le dispositif séparateur. Pour un couple donné de phases fixe et mobile, chaque substance (i) est caractérisée par la valeur d'un coefficient (coefficient de répartition de la substitution entre les deux phases) exprimant le rapport des concentrations en cette substance dans la phase fixe (Cf) et dans la phase mobile (Cm) : Ki = Cfi / Cmi . La mobilité chromatographique des substances, leur position le long du dispositif séparateur, est fonction de la valeur de répartition entre phases. Le fluide (phase mobile) qui progresse dans le masse de support granulaire (phase fixe) provoque des perturbations successives de l'équilibre de répartition entre phases de chacune des substances (i), tandis que cet équilibre est en permanence rétabli par suite de l'affinité pour la phase fixe des substances chromatographiées. En pratique, la chromatographie est faite soit dans un tube en verre, en métal ou en matière plastique appropriée contenant la matière granulaire constituant la phase fixe et le fluide mobile intergranulaire (phase mobile), soit dans une couche de matière granulaire portée par une plaque de verre ou de métal ou de matière plastique appropriée, soit dans une feuille de matière fibreuse (fibre de cellulose, de verre...). on parle alors respectivement de chromatographie sur colonne ou de surface (sur couche, sur feuille). En chromatographie sur colonne, le fluide mobile (gaz ou liquide) progresse par gravité ou par différence de pression (pompe, source de fluide comprimé). En chromatographie de surface, la phase mobile progresse par capillarité entre les grains ou les fibres de phase fixe. Pour les chromatographies sur colonne, le mélange des substances soumis au processus séparateur est introduit à l'origine du dispositif, sous forme d'une zone fine ; dans l'autre cas, il s'agit de petites taches. Pour ceci, un petit volume du mélange des substances à séparer sera déposé au sommet de la colonne, ou à une extrémité de la surface chromatographique. Après passage d'une quantité convenable d'une phase mobile appropriée, les substances contenues dans la zone ou la tache initiale seront séparées le long du dispositif séparateur suivant la direction de progression de la phase mobile soit sous forme de zones successives (colonne), soit sous forme de taches successives (surface). Cette étape de la chromatographie est désignée sous le nom de développement du chromatogramme. Pour recueillir les substances ainsi séparées, on procède à leur élution hors du dispositif séparateur, grâce à une phase mobile appelée éluant. La phase mobile utilisée peut être de même nature que celle qui a été employée pour introduire l'échantillon à analyser à l'origine du dispositif (élution simple). Elle peut également être de nature différente. Souvent, plusieurs phases mobiles successives de natures différente sont utilisée (élution par étapes). Dans certains cas, c'est une phase mobile de composition continuellement variable qui est employée (élution par gradient de pouvoir éluant). Les substances séparées sous forme de zones ou de taches distinctes peuvent être soit mises en évidence, à la sortie de la colonne chromatographique, à l'aide d'un détecteur approprié (chromatographie en phase gazeuse ou liquide),soit sur le dispositif séparateur lui-même grâce à l'emploi d'un réactif chromogène (pour les surfaces...), soit directement sur le dispositif séparateur si les substances chromatographiées sont colorées. Principe physico-chimiques Comme pour l'échangeur d'ions, des processus d'équilibre physico-chimique réversibles sont à l'origine des séparations chromatographies, et plus particulièrement les liaisons chimiques covalentes et surtout non-covalentes. En fait la chromatographie utilise toutes les forme possibles d'interactions réversibles entre les molécules de la phase fixe et celles du soluté. Pour classer les méthodes chromatographiques, on utilisera généralement les états physiques des phases mobile et fixe. Avantages et efficacité La chromatographie est plus rapide avec du gaz qu'avec du liquide : une séparation prend quelques secondes ou minutes avec la première, quelques minutes ou heures pour la deuxième. De plus la sensibilité de détection est meilleure avec la première. La seule limitation de cette méthode est que le soluté doit être volatile, ce qui n'est pas toujours le cas pour des substances organiques. De plus, l'utilisation de hautes températures induit des risques de dénaturation des composés organiques (risques moins importants avec des fluides super-critiques). Le problème majeur reste néanmoins le choix de la phase mobile. La chromatographie en phase gazeuse a envahi la biochimie et l'industrie et la recherche pour la production d'insecticides, de solvants... Pour des molécules plus larges, la méthode est totalement inappropriée. On lui préférera celle utilisant un liquide. L'échangeur d'ions est utilisée avec des groupes ionisés. La chromatographie avec colonnes est plus efficace que les chromatographies à feuille. Toutefois, elle est très utilisée pour des applications biochimiques, à cause de leur rapidité et de leur faible coût. Chromatographie en phase liquide La chromatographie, un moment éclipsée par la chromatographie en phase gazeuse, a fait des progrès considérables, grâce à la miniaturisation des colonnes et à la détection en continu des fractions. L'appareil est constitué d'une colonne d'acier d'une longueur de l'ordre de 200 mm et de diamètre intérieur de 4 mm, remplie de particules de tailles inférieure à 20 microns; cette colonne est précédée d'une pompe à haute pression, permettant d'injecter le solvant sous une pression de plusieurs dizaines de bars. Des microvannes assurent l'introduction de quelques microlitres de solution à analyser, en tête de colonne. La détection des fractions est le plus souvent faite par absorption U.V. ou réfractométrie; elle est suivie de l'enregistrement graphique des signaux ou de leur traitement direct par calculateur. Toutes les opérations peuvent être automatisées dans les cas d'analyses de routine. Les quantités analysées sont de l'ordre du milligramme et l'efficacité varie entre 1000 et 10 000 plateaux théoriques; sur des colonnes appropriées on sépare par exemple tous les aminoacides naturels, alors des quantités de substance aussi que 10-12 peuvent être décelées. Par ailleurs, l'extension de cette chromatographie au niveau de la préparation est facile pour des quantités de quelques grammes, et les laboratoires l'emploient très couramment. Le problème à l'échelle industrielle est de trouver des phases fixes dont le prix ne soit pas prohibitif; la chromatographie en phase liquide est ainsi très compétitive pour des produits comme les antibiotiques ou les protéines: des unités arrivent à produire quelques centaines de kilogrammes par jour. Les méthodes utilisées pour préparer les échantillons, et les différentes phases fixes sont très nombreuses ; un choix judicieux fournira la solution de n'importe quel problème analytique. Chromatographie en phase gazeuse Cette chromatographie utilise comme son nom l'indique, une phase mobile gazeuse. Les échanges ont lieu entre ce gaz et un solide immobile qui n'a, le plus souvent, d'autre rôle que de servir de support à un liquide qui l'imprègne et constitue la véritable phase fixe. Les constituants du mélange à séparer se partagent entre le gaz vecteur et le liquide dans lequel ils se dissolvent au niveau de chaque grain et l'on a donc, dans ce cas, une résolution basée sur l'équilibre de partage liquide-gaz. Plus rarement, on fait appel à des équilibres d'adsorption gaz-solide: la phase fixe est alors un solide poreux tel que l'alumine ou le carbone activé. Cette dernière technique est la mieux adaptée, notamment à l'analyse de composés gazeux ou très volatils. Pratiquement on emploie comme phase mobile l'hélium, l'hydrogène, l'azote ou l'argon. Le mélange à analyser est introduit dans le circuit gazeux par brusque vaporisation dans une chambre d'injection; le tampon de vapeur formé circule dans la colonne au contact de la phase fixe. Comme dans tous les autres procédés, il se fixe sur ses premières sections; puis le gaz vecteur l'entraîne progressivement sur les suivantes, en même temps que la séparation commence à se produire. Une des raisons du très grand succès de la chromatographie en phase gazeuse est qu'il existe de nombreux procédés de détection des variations de composition d'un élément gazeux, sensibles et se prêtant bien à une traduction en signaux électriques. Ils ont tous le même principe: le gaz vecteur passe avant d'entrer dans la colonne, uploads/Management/ chromatograph-i-e.pdf