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Chromatographie en phase gazeuse - Qu'est-ce que c'est et comment ça marche

Chromatographie en phase gazeuse - Qu'est-ce que c'est et comment ça marche

La chromatographie en phase gazeuse (CPG) est une technique analytique utilisée pour séparer et analyser des échantillons pouvant être vaporisés sans décomposition thermique. Parfois, la chromatographie en phase gazeuse est appelée chromatographie de partage gaz-liquide (GLPC) ou chromatographie en phase vapeur (VPC). Techniquement, GPLC est le terme le plus correct, car la séparation des composants dans ce type de chromatographie repose sur des différences de comportement entre une phase gazeuse mobile en écoulement et une phase liquide stationnaire.

L’instrument qui effectue la chromatographie en phase gazeuse est appelé un Chromatographe en phase gazeuse. Le graphique résultant montrant les données est appelé un chromatogramme en phase gazeuse.

Utilisations de la chromatographie en phase gazeuse

La GC est utilisée comme un test pour aider à identifier les composants d’un mélange liquide et à déterminer leur concentration relative. Il peut également être utilisé pour séparer et purifier les composants d'un mélange. De plus, la chromatographie en phase gazeuse peut être utilisée pour déterminer la pression de vapeur, la chaleur de la solution et les coefficients d'activité. Les industries l'utilisent souvent pour surveiller les processus afin de tester la contamination ou pour s'assurer que le processus se déroule comme prévu. La chromatographie permet de mesurer l’alcool dans le sang, la pureté du médicament, la pureté des aliments et la qualité de l’huile essentielle. La GC peut être utilisée sur des analytes organiques ou inorganiques, mais l'échantillon doit être volatil. Idéalement, les composants d'un échantillon devraient avoir des points d'ébullition différents.

Comment fonctionne la chromatographie en phase gazeuse

Tout d'abord, un échantillon liquide est préparé. L'échantillon est mélangé à un solvant et injecté dans le chromatographe en phase gazeuse. Typiquement, la taille de l'échantillon est petite - dans la gamme des microlitres. Bien que l'échantillon commence sous forme liquide, il est vaporisé dans la phase gazeuse. Un gaz porteur inerte circule également dans le chromatographe. Ce gaz ne devrait réagir avec aucun composant du mélange. Les gaz vecteurs courants incluent l'argon, l'hélium et parfois l'hydrogène. L'échantillon et le gaz vecteur sont chauffés et pénètrent dans un long tube, qui est généralement enroulé pour que la taille du chromatographe reste gérable. Le tube peut être ouvert (appelé tubulaire ou capillaire) ou rempli d'un matériau de support inerte divisé (une colonne à garnissage). Le tube est long pour permettre une meilleure séparation des composants. Au bout du tube se trouve le détecteur, qui enregistre la quantité d’échantillon le frappant. Dans certains cas, l'échantillon peut également être récupéré à la fin de la colonne. Les signaux du détecteur servent à produire un graphique, le chromatogramme, qui indique la quantité d’échantillon atteignant le détecteur sur l’axe des ordonnées et généralement la rapidité avec laquelle il a atteint le détecteur sur l’axe des x (en fonction de ce que le détecteur détecte exactement). ). Le chromatogramme montre une série de pics. La taille des pics est directement proportionnelle à la quantité de chaque composant, bien que cela ne puisse pas être utilisé pour quantifier le nombre de molécules dans un échantillon. Habituellement, le premier pic provient du gaz vecteur inerte et le prochain pic est le solvant utilisé pour fabriquer l'échantillon. Les pics suivants représentent des composés dans un mélange. Afin d'identifier les pics sur un chromatogramme en phase gazeuse, le graphique doit être comparé à un chromatogramme d'un mélange standard (connu), afin de voir où les pics se produisent.

À ce stade, vous vous demandez peut-être pourquoi les composants du mélange se séparent lorsqu'ils sont poussés le long du tube. L'intérieur du tube est recouvert d'une fine couche de liquide (la phase stationnaire). Les gaz ou les vapeurs à l'intérieur du tube (la phase vapeur) se déplacent plus rapidement que les molécules qui interagissent avec la phase liquide. Les composés qui interagissent mieux avec la phase gazeuse ont tendance à avoir des points d'ébullition plus bas (sont volatils) et des poids moléculaires bas, tandis que les composés qui préfèrent la phase stationnaire ont tendance à avoir des points d'ébullition plus élevés ou sont plus lourds. La polarité et la température de la colonne sont d'autres facteurs qui affectent la vitesse à laquelle un composé progresse dans la colonne (appelée temps d'élution). Comme la température est très importante, elle est généralement contrôlée en dixièmes de degré et est sélectionnée en fonction du point d'ébullition du mélange.

Détecteurs utilisés pour la chromatographie en phase gazeuse

Il existe de nombreux types de détecteurs pouvant être utilisés pour produire un chromatogramme. En général, ils peuvent être classés comme non sélectif, ce qui signifie qu'ils répondent à tous les composés sauf le gaz vecteur, sélectif, qui répondent à une gamme de composés ayant des propriétés communes, et spécifique, qui répondent seulement à un certain composé. Différents détecteurs utilisent des gaz de support particuliers et ont différents degrés de sensibilité. Certains types de détecteurs courants incluent:

DétecteurGaz de soutienSélectivitéNiveau de détection
Ionisation de flamme (FID)hydrogène et airla plupart des matières organiques100 pg
Conductivité thermique (TCD)référenceuniversel1 ng
Capture électronique (ECD)maquillagenitriles, nitrites, halogénures, organométalliques, peroxydes, anhydrides50 fg
Photo-ionisation (PID)maquillagearomatiques, aliphatiques, esters, aldéhydes, cétones, amines, hétérocycliques, certains organométalliques2 pg

Lorsque le gaz de support est appelé "gaz d'appoint", cela signifie que le gaz est utilisé pour minimiser l'élargissement de la bande. Pour le FID, par exemple, le gaz azote (N2) est souvent utilisé. Le manuel d'utilisation qui accompagne un chromatographe en phase gazeuse décrit les gaz pouvant être utilisés et d'autres détails.

Sources

  • Pavie, Donald L., Gary M. Lampman, George S. Kritz, Randall G. Engel (2006).Introduction aux techniques de laboratoire biologique (4ème éd.). Thomson Brooks / Cole. pp. 797-817.
  • Grob, Robert L .; Barry, Eugene F. (2004).Pratique moderne de la chromatographie en phase gazeuse (4e éd.). John Wiley & Sons.
  • Harris, Daniel C. (1999). "24. Chromatographie en phase gazeuse". Analyse chimique quantitative (Cinquième éd.). W.H. Freeman and Company. pp. 675-712. ISBN 0-7167-2881-8.
  • Higson, S. (2004). Chimie analytique. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850289-0