CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GAZEUSE

Eléments de théorie

Techniques expérimentales

Manipulation

Matériel expérimental

I - Définition générale de la chromatographie

• Un ensemble de procédés applicables à des mélanges moléculaires ou ioniques, basés sur des différences de distribution des solutés entre une phase stationnaire, généralement dispersée et une phase mobile continue, les deux phases étant mises en contact intime et à contre courant.

II - Cas de la chromatographie en phase gazeuse

• La phase stationnaire est un liquide à haut point d'ébullition
• La phase mobile est un gaz inerte (N₂, He, Ar,...)
• Les solutés à analyser sont injectés à l'état pur ou en solution.
• Les quantités de produit injectées sont de l'ordre de quelques µl (2 à 3 µl).

III - Schéma de principe d'un appareil chromatographie en phase gazeuse

 

IV - Principe du phénomène de migration dans une colonne de chromatographie en phase gazeuse

a) Constitution d'une colonne

• C'est généralement un tube d'acier inox rempli de grains fins (granulométrie bien définie pour obtenir un remplissage homogène de la colonne) constitués d'une support inerte (terres de diatomées, billes de verre,...) recouvert d'un film liquide, à haut point d'ébullition, appelé phase stationnaire. Dans le cas d'une colonne capillaire (matériel utilisé en TP), la phase stationnaire est directement déposée sur la paroi interne de la colonne.

• La colonne est balayée en continu par un courant de gaz vecteur à débit constant (pression constante).

b) Comportement d'un soluté A entrant dans la colonne (capillaire)

 

Un soluté A pénétrant dans la colonne à l'état vapeur et arrivant au contact de la phase stationnaire va se partager entre les deux phases. A l'équilibre on peut écrire : K = [A]s / [A]v K étant une constante sa valeur dépend de la température de la colonne et de la nature de la phase stationnaire.

• Sous l'action du gaz vecteur le soluté A à l'état vapeur va migrer dans la colonne ce qui va détruire l'équilibre précédent et impliquer le passage d'une partie du soluté A de la phase dissoute vers la phase vapeur.
• Ce processus se développant tout au long de la colonne le soluté fera des sauts de puce jusqu'à l'extrémité de la colonne c'est-à-dire le détecteur.
• Les conséquences de ce phénomène seront doubles :
  • déplacement du soluté dans la colonne sous forme d'une bande avec un maximum de concentration au centre de la bande.
  • si les réglages ne sont pas optimisés possibilité d'élargissement de cette bande ce qui se traduira sur le chromatogramme par un élargissement du pic.
• L'appareil de chromatographie utilisé en travaux Pratiques est équipé d'une colonne capillaire. Dans ce type de colonne la phase stationnaire est un film liquide directement déposé sur la paroi de la colonne (épaisseur de l'ordre de quelques µm).

c) - Etude du processus de séparation d'un mélange de deux solutés A et B.

d) - Chromatogramme d'un soluté

• Le tracé d'un chromatogramme correspond à l'enregistrement de l'intensité du signal généré par le détecteur en fonction du temps (cf. schéma ci-dessous).
• A partir du chromatogramme il est possible d'identifier un soluté ainsi que de déterminer sa concentration dans un mélange.