Chromatographie — wikipédia electricity 220v

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L’appareil utilisé pour effectuer certaines chromatographies se nomme chromatographe. L’image ou le diagramme obtenu par chromatographie est appelé chromatogramme. Lorsqu’on utilise un chromatographe et un logiciel de chromatographie, le chromatogramme prend généralement la forme d’un graphique qui traduit la variation d’un paramètre relié à la concentration du soluté en sortie de colonne, en fonction du temps (ou du volume) d’ élution.

L’échantillon contenant une ou plusieurs espèces est entraîné par un courant de phase mobile (liquide, gaz ou fluide supercritique) au contact d’une phase stationnaire (papier, gélatine, silice, polymère, silice greffée etc). Chaque espèce présente migre à une vitesse qui dépend de ses caractéristiques et de celles des deux phases en présence.

La chromatographie peut être analytique (visant à l’identification des substances présentes) ou préparative (visant à la séparation des constituants d’un mélange). La chromatographie analytique est largement utilisée à l’échelle du laboratoire, en chimie organique. Elle se prête bien à la miniaturisation, et elle a donné naissance à plusieurs techniques d’ analyse chimique qui consistent à associer dans un même instrument une séparation du ou des composés d’intérêt ( analytes) suivie de leur identification (et/ou de leur quantification), généralement par une méthode spectroscopique. La chromatographie préparative est rarement utilisée sur de grandes quantités en raison de son coût et de sa lenteur.

Tswett utilisait depuis 1903 des colonnes d’ adsorption pour séparer des pigments de plantes. On spécula donc l’étymologie du mot « chromatographie » à partir du grec ancien χρῶμα / khrôma, « couleur » et donc pigment. [réf. nécessaire] Tswett ne donna jamais cette explication, mais tswett est le mot russe pour « couleur ».

La chromatographie repose sur l’entraînement d’un échantillon dissous par une phase mobile (ou éluant) à travers une phase stationnaire (ou phase fixe). La phase stationnaire, fixée soit sur la surface intérieure d’une colonne soit sur une surface plane, retient plus ou moins fortement les substances contenues dans l’échantillon dilué selon l’intensité des forces d’interactions de faible énergie (comme les forces de Van der Waals, les liaisons hydrogène, etc.) réalisées entre les différentes espèces moléculaires et la phase stationnaire. Selon la technique chromatographique mise en jeu, la séparation des composants entraînés par la phase mobile, résulte soit de leur adsorption et de leur désorption successives sur la phase stationnaire, soit de leur solubilité différente dans chaque phase.

Les différents composants de l’échantillon ont généralement une vitesse caractéristique qui permet de les séparer, voire de les identifier. Cette vitesse de séparation est fortement dépendante de la nature de la phase mobile et de la phase stationnaire. La maîtrise de toutes les conditions de séparation permet la reproductibilité parfaite du temps de migration d’un composé donné.

Souvent, l’échantillon est analysé par comparaison avec des substances déjà connues dans l’échantillon ou par comparaison avec les résultats de l’analyse d’une solution-étalon (solution commerciale contenant des substances connues, à des concentrations bien connues). Ces substances servent de références et permettent d’identifier ou de doser chaque espèce par comparaison des vitesses de séparation (et éventuellement d’autres renseignements donnés par la détection). Il s’agit de chromatographie analytique.

Dans d’autres cas, on se contente de séparer les fractions pour les identifier par d’autres techniques : c’est la chromatographie préparative. Les différents type de chromatographie [ modifier | modifier le code ] Par nature de la phase mobile [ modifier | modifier le code ]

• chromatographie sur colonne, regroupant notamment chromatographie en phase liquide à haute pression (HPLC) et chromatographie en phase gazeuse (CPG) : la phase stationnaire est dans un tube étroit et la phase mobile progresse par gravité ou différence de pression ;

• chromatographie planaire [3 ] (qui recouvre CCM et chromatographie sur papier) : la phase stationnaire est sur la surface d’un support plat (CCM) ou dans une feuille de cellulose poreuse (chromatographie sur papier) ; la phase mobile se déplace par capillarité ou par gravité.

Connaître la nature de l’analyte permettra d’adapter le détecteur en sortie de l’analyse chromatographique (gaz, liquide…) ; connaître son nombre, c’est-à-dire sa concentration, permettra d’éviter la saturation du détecteur. Il existe en chromatographie, différents détecteurs (FID, Spectro…)

Le pouvoir séparateur d’une colonne est fonction des vitesses relatives d’élution. Ces vitesses sont donc fonction du coefficient de distribution des solutés entre les 2 phases : A s t a t i o n n a i r e ⟺ A m o b i l e {\displaystyle A_{stationnaire}\Longleftrightarrow A_{mobile}}

où V S et V M sont les volumes de solutés respectivement dans la phase stationnaire et mobile (aussi appelé volume mort), or ces volumes sont proportionnels aux volumes des 2 phases respectivement, ils peuvent donc être estimés si on connaît la structure géométrique de la colonne.

Facteur de capacité k’ : paramètre expérimental important permettant de décrire la vitesse de progression des solutés dans les colonnes. C’est le rapport des quantités d’un analyte présentes à l’équilibre dans les 2 volumes de phase stationnaire et mobile adjacentes. Le facteur de capacité dépend de la température (CPG), du remplissage de la colonne (CPG), de la composition de la phase mobile et stationnaire (HPLC)… k ′ = t R ′ t M {\displaystyle k’={\frac {t’_{R}}{t_{M}}}}

• k’1 toujours. α = K B K A = k B ′ k A ′ = t R ′ ( B ) t R ′ ( A ) = V B ′ V A ′ {\displaystyle \alpha ={\frac {K_{B}}{K_{A}}}={\frac {k’_{B}}{k’_{A}}}={\frac {t’_{R}(B)}{t’_{R}(A)}}={\frac {V’_{B}}{V’_{A}}}} Élargissement des bandes et efficacité d’une colonne [ modifier | modifier le code ]

L’efficacité augmente quand N augmente ou quand H diminue à L constante. σ est la variance, ω est la largeur de la base du pic, δ la largeur du pic à mi-hauteur : N = L H {\displaystyle N={\frac {L}{H}}} et H = σ 2 L {\displaystyle H={\frac {\sigma ^{2}}{L}}} N = 16 ( t R ω ) 2 {\displaystyle N=16{\left({\frac {t_{R}}{\omega }}\right)}^{2}} ou N = 5 , 54 ( t R δ ) 2 {\displaystyle N=5,54{\left({\frac {t_{R}}{\delta }}\right)}^{2}}

L’importance des effets cinétiques sur l’efficacité de la colonne dépend essentiellement de la durée de contact entre la phase mobile et la phase stationnaire, dépendant elle-même de la vitesse d’écoulement de la phase mobile. L’élargissement des pics est minimisé en réduisant la granulométrie du matériau de remplissage et le diamètre de la colonne. En effet la phase stationnaire est granulée et le solvant occupe le volume des interstices, ce volume est appelé volume mort de solvant. H augmente avec ce volume et diminue avec le diamètre de la colonne. Résolution de la colonne [ modifier | modifier le code ]

Cette relation permet de remarquer que la résolution R S d’une colonne est proportionnelle à la racine carrée de sa longueur car le nombre de pics théoriques N est proportionnel à la longueur L de la colonne. Avec une phase stationnaire donnée on peut améliorer la résolution de la colonne en augmentant le nombre de plateaux théoriques donc en augmentant la longueur de la colonne. Mais ceci augmente la durée de l’analyse, un compromis est donc nécessaire. Méthodes d’optimisation [ modifier | modifier le code ]