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COURS DE CHROMATOGRAPHIE (Master de Chimie 1re anne) Facult des
Sciences d'Orsay - Gnralits sur la chromatographie - Thorie de la
chromatographie 1 - Thorie de la chromatographie 2 - Thorie de la
chromatographie 3 - La chromatographie en phase gazeuse (CPG) -
Analyse en chromatographie en phase gazeuse - Optimisation d'une
analyse - Glossaire - Termes techniques propres la chromatographie
- Grandeurs exprimentales - Paramtres issus de la thorie de la
chromatographie - Grandeurs caractrisant la sparation de deux pics
GLOSSAIRE DE LA CHROMATOGRAPHIE
7-1- TERMES TECHNIQUES PROPRES LA CHROMATOGRAPHIE - Elution :
dure du processus entre linjection et la sortie du produit de la
colonne. - Eluant : (synonyme phase mobile) solvant utilis pour
faire migrer (luer) les produits
sur une colonne - Phase mobile (pm) : un fluide (luant) qui
traverse la colonne - Phase stationnaire (ps) : une substance
(liquide ou solide) fixe sur la colonne 7-2- GRANDEURS
EXPRIMENTALES - (tr) Temps de rtention : Temps entre linjection et
le maximum du pic chromatographique. (tm) Temps mort : Temps que
met la phase mobile pour traverser la colonne. (tr) Temps de
rtention rduit (synonyme : ou ajust) : tr = tr tm . Fraction du
temps que met le solut pour traverser la phase stationnaire. (Vr)
Volume de rtention : Vr = tr*D volume de la phase mobile dans la
colonne pour luer le solut (Vm) Volume mort : volume de la phase
mobile dans la colonne. (Vr) Volume de rtention rduit (synonyme :
ou ajust) : V'r = Vr-Vm (k) Facteur de rtention (synonyme : facteur
de capacit) : k = tr /tm : Rapport du temps pass dans la phase
stationnaire sur le temps pass dans la phase mobile. galement k =
ms /mm : Rapport de la masse de solut dans la phase stationnaire
sur la masse de solut dans la phase mobile (u) Vitesse linaire de
la phase mobile dans la colonne : u = L//tm (D) Dbit de la phase
mobile : D (T) Temprature en degr Kelvin ( T = 273 + )
7-3- PARAMTRES ISSUS DE LA THORIE DE LA CHROMATOGRAPHIE (K)
Constante de partition (synonyme : ou de distribution) : Constante
de lquilibre entre le solut dissous la phase mobile et le solut
dissous dans la phase stationnaire. (b) Rapport de phase de la
colonne. Volume de la phase mobile divis par le volume de la phase
stationnaire. ( G) Variation de lnergie libre standard de
dissolution du solut entre la phase mobile et la phase
stationnaire
-
-
( H) Variation de lenthalpie standard de dissolution du solut
entre la phase mobile et la phase stationnaire ( S) Variation de
lentropie standard de dissolution du solut entre la phase mobile et
la phase stationnaire (N) Nombre de plateaux thoriques de la
colonne. (H) Hauteur quivalente un plateau thorique : H = L/N
7-4- GRANDEURS CARACTRISANT LA SPARATION DE 2 PICS (a) Facteur
de sparation (synonyme : slectivit) : a = tr(B) /tr(A) (R) Facteur
de rsolution :
-
(R) Formule de Purnell : GNRALITS LA CHROMATOGRAPHIE
0-1 HISTORIQUE DE LA CHROMATOGRAPHIE En 1906 un chimiste russe,
Tswett, a spar des pigments vgtaux colors sur une colonne remplie
de carbonate de calcium pulvrulent, les pigments taient entrans
avec de l'ther de ptrole (mlange pentanes et dhexanes). Il a observ
sur la colonne la formation de bandes de couleur diffrente (vert,
orange, jaune..). Il a donn cette technique le nom de
chromatographie (criture des couleurs). Il a dfini galement les
termes : chromatogramme, lution, rtention. Cette technique fut
quasi-abandonne jusqu'en 1930, o Edgar Lederer a purifi par la
mthode de Tswett la lutine du jaune duf. Vers 1940, Martin et Synge
dveloppent la pratique et la thorie de la chromatographie, ils
obtiennent le prix Nobel en 1952
En 1952, mise au point de la Chromatographie en Phase Gazeuse
(CPG). En 1968, mise au point de la Chromatographie Liquide Haute
Performance CLHP ou HPLC en anglais. En 1979, premire sparation
chirale par HPLC. 0-2 PRINCIPES DE LA CHROMATOGRAPHIE. La
chromatographie est une mthode base sur la diffrence de miscibilit
d'un solut entre deux phases. Cette mthode s'apparente
l'extraction. Le principe de l'extraction est simple : Soit un
solut S rparti entre 2 phases non miscibles (1) et (2). A
l'quilibre, on a :
avec la constante d'quilibre K = [S2]/[S1] , K s'appelle aussi
le coefficient de partition. Application: extraction de la cafine
avec du chloroforme dans une dcoction de th. K =
[cafine(CHCl3)]/[cafine(eau)] = 8,36.
En une extraction on extrait 90% de cafine du th, aprs 2
extractions 99% de la cafine sera isole. Comme l'extraction la
chromatographie est une mthode base sur la diffrence de solvatation
d'un solut S entre deux phases. 1- une phase mobile (pm) qui est un
fluide qui traverse la colonne Tswett = ther de ptrole.) 2- une
phase stationnaire (ps) qui est une substance fixe sur la colonne
Tswett = carbonate de calcium.) (pour (pour
Figure 2 Schma simplifi de la chromatographie Avec l'quilibre
suivant :
On a toujours [Spm]>1 donc
G est ngative.
(eq.1-9)
En combinant cette expression avec l'quation 1-8, on trouve la
relation entre le temps de rtention rduit et la temprature :
(eq.1-10) O G est la diffrence d'nergie libre de dissolution du
solut entre les phases mobile et stationnaire.
Figure 1-3 : Reprsentation graphique du terme DrG(dissol pm ps)
Plus G(dissol pm ps) est petit (grand en valeur absolue), plus la
constante d'quilibre K est grande, plus le produit est retenu sur
la colonne, plus le tr est grand. Daprs la figure 1-3, il apparat
que pour avoir une sparation chromatographique, il faut que :
G(dissol pm ps) G(dissol pm)
G(dissol pm ps) est fonction de la temprature, en effet Si l'on
suppose que 10) devient H et
G =
H - T* S .
S sont indpendants de la temprature, la formule (eq.1-
ln tr' = H/RT + S/R - ln b+ ln tm
Soit
(eq.1-11)
o A et B sont des constantes pour un produit donn et une colonne
donne. Considrons deux tempratures T1 et T2 o T2>T1 avec les
facteurs de rtention correspondants k'1 et k'2, la formule
(eq.2-12) devient :
(eq. 1-12) comme t'r1>t'r2, on voit que H est toujours
