UN chromatographie est une technique de séparation dans laquelle les substances sont séparées en fonction de leur affinité pour deux phases présentes dans le procédé: une phase fixe, dite stationnaire, et une autre phase mobile, qui s'écoule vers un point précis du système. Une technique aussi largement utilisée permet également d'identifier et d'isoler des substances présent à mélange.
Il existe essentiellement deux types de cette technique: en couche mince et en colonne. La chromatographie sur colonne comprend des techniques plus modernes, telles que la chromatographie liquide à haute performance (Clae) et la chromatographie en phase gazeuse. Les deux ont été largement utilisés dans méthodes de séparation et l'identification des composants dans l'industrie chimique.
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Thèmes de cet article
- 1 - Résumé sur la chromatographie
- 2 - A quoi sert la chromatographie ?
- 3 - Comment se déroule la chromatographie ?
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4 - Types de chromatographie
- chromatographie sur couche mince
- chromatographie sur colonne
- 5 - Exercices résolus sur la chromatographie
Résumé sur la chromatographie
La chromatographie est une méthode physique de séparation des mélanges dans laquelle les composants sont disposés en une phase fixe et une autre phase mobile, qui est dirigée vers un point spécifique.
La phase fixe de la chromatographie est appelée phase stationnaire.
La chromatographie permet, en plus de la séparation des composants, d'isoler et d'identifier les composants du mélange.
Pour que la séparation se produise, la phase mobile doit entrer en contact avec la phase stationnaire. De cette façon, les composants sont séparés selon leurs affinités avec chaque phase.
Fondamentalement, il existe deux types de chromatographie: couche mince et colonne.
La chromatographie sur colonne peut avoir une phase mobile liquide ou gazeuse.
A quoi sert la chromatographie ?
La chromatographie est une méthode physique de séparation des mélanges dans lequel les composants à séparer sont répartis en deux phases distinctes, dont l'une est dite fixe (fixe) et l'autre dite mobile, qui se déplacera dans une direction définie. Les substances, préalablement mélangées, seront distribuées à travers ces phases, démontrant la séparation.
cette technique permet non seulement de séparer les composants du mélange, mais aussi d'isoler et, plusieurs fois, identifier les composants appartenant au mélange. Parfois, la séparation faite par chromatographie ne peut pas être effectuée avec une autre méthode et, par conséquent, elle est présentée comme une technique largement utilisée dans plusieurs branches du science.
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Comment se déroule la chromatographie ?
Bien qu'il existe de nombreux types de chromatographie, chaque technique chromatographique est basé sur le principe de la rétention sélective. Dans ce cas, le mélange est appliqué sur la phase stationnaire et, par la suite, la phase mobile est placée. Au contact, la phase mobile entraîne les composants et, en raison des différentes affinités que les substances du mélange ont avec la phase stationnaire, une séparation est obtenue. C'est-à-dire que les composants du mélange qui ont une plus grande affinité avec la phase mobile seront portés par ce avec une plus grande mobilité, tandis que ceux qui ont une affinité plus faible pour la phase mobile auront une faible mobilité.
Dans l'image ci-dessus, la phase mobile est composée d'un solvant liquide, qui monte par capillarité dans un rôle, qui joue le rôle de phase stationnaire. L'échantillon, après interaction avec le solvant, se sépare. Plus le composant traverse, plus son interaction avec la phase mobile est importante.
La phase stationnaire peut être constituée d'un solide ou d'un liquide fixé dans un solide ou un gel, permettant le garnissage en colonne ou par répartition dans un film, un verre ou un lame. La phase mobile est constituée d'un fluide, qui peut être liquide ou gazeux.
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Types de chromatographie
Essentiellement, Il existe deux types de chromatographie: Chromatographie sur Couche Mince (CCM) et Chromatographie sur Colonne. Plus de détails sur les deux seront énumérés ci-dessous.
chromatographie sur couche mince
Aussi appelée chromatographie planaire, Dans ce mode, la phase stationnaire est adsorbée sur une surface plane.. Parmi ses avantages figurent le faible coût, la rapidité de séparation, ainsi que la facilité de répétition, d'exécution et de compréhension.
En général, la phase stationnaire est constituée d'un adsorbant polaire (tel que la silice, l'alumine, la cellulose et le polyamide), qui adhère à la surface d'une plaque (le plus souvent du verre). Cependant, il existe déjà une commercialisation de plaques prêtes à l'emploi, dans lesquelles le matériau adsorbant est fixé à d'autres matériaux, tels que aluminium, ce qui se traduit par un matériau plus uniforme avec des épaisseurs différentes, assurant une séparation plus satisfaisante.
La phase stationnaire étant de nature polaire, il est intéressant que la phase mobile ait un caractère antagoniste, c'est-à-dire non polaire ou très peu polaire. Cependant, la sélection de la phase mobile n'est pas très simple, nécessitant des analyses préalables pour avoir une bonne séparation des composants.
Ci-dessous, nous avons le résultat d'une chromatographie sur couche mince. Remarquez les composants séparés à tous les niveaux. Celui qui a parcouru un chemin plus court a une plus grande affinité avec la phase stationnaire.
chromatographie sur colonne
Dans ce cas, la phase stationnaire est placée dans un tube cylindrique. Le diamètre du tube dépendra de la rigueur technique à adopter dans la séparation. La phase mobile, également appelée éluant, traverse la phase stationnaire et peut être à l'état liquide ou gazeux. En sortie de colonne, l'éluant est appelé éluat.
Dans cette technique, l'échantillon est appliqué au sommet de la colonne. La phase mobile peut être mise en place de deux manières: en formant une pâte avec la phase stationnaire, dite remplissage de colonne humide ou application directe sur l'échantillon, appelée remplissage de colonne humide. voie sèche. Le premier composant à atteindre le bas de la colonne (qui s'élue en premier) est celui qui a la plus grande affinité pour la phase mobile.
En chromatographie sur colonne avec éluant liquide, il y a la chromatographie liquide dite à haute performance (Clae, ou HPLC, qui vient de l'anglais Chromatographie en phase liquide à haute performance). Chez Clae, des colonnes métalliques sont utilisées, en plus des hautes pressions sur la phase mobile et températures légèrement au-dessus de la température ambiante. Dernièrement, l'appareil de Clae a été couplé à des spectromètres de masse. De tels spectromètres ont pour fonction d'augmenter la fiabilité de la séparation chromatographique, car ils permettent de confirmer l'identité des substances séparées, en plus de les quantifier.
L'identification des substances par chromatographie était plus difficile sans l'utilisation d'un spectromètre de masse, comme cela se faisait considérant essentiellement le temps de rétention, quelque chose qui n'est pas spécifique à un composé (d'autres composés peuvent avoir le même temps rétention).
Voir un appareil Clae ci-dessous. Les flacons ci-dessus sont constitués de la phase mobile. Aux niveaux inférieurs se trouvent la pompe haute pression et la colonne de phase stationnaire. Au bout, il y a un détecteur.
En chromatographie en phase gazeuse (GC), un gaz traînée inerte, comme un gaz rare ou de l'azote, comme phase mobile. La phase stationnaire peut être un solide ou un liquide non volatil. Les composants à séparer sont constitués de gaz ou de liquides volatils.
La colonne est un capillaire, d'un diamètre inférieur à 1 millimètre, mais d'une grande longueur, de l'ordre de 25 à 30 mètres. UN technique permet de séparer des dizaines de substances d'un même échantillon. Comme Clae, il est également courant qu'un spectromètre de masse soit couplé à un appareil GC.
Ci-dessous, une représentation en trois dimensions d'un appareil de chromatographie en phase gazeuse. Le gaz vecteur est dans le cylindre, tandis que l'échantillon est injecté à travers la seringue. Le tube vert enroulé est constitué de la colonne, qui est reliée à un détecteur.
Exercices résolus sur la chromatographie
question 1
(Uerj 2018) La chromatographie est une technique de séparation des substances organiques par la polarité de leurs molécules. Supposons qu'un colorant naturel ait été analysé par cette technique et que sa composition contienne les substances suivantes :
Après séparation chromatographique, les molécules de colorant ont été divisées en deux étapes: dans la première, les molécules à groupements polaires ont été identifiées; dans le second, la molécule non polaire.
La substance présente dans la deuxième phase est indiquée par :
(LÀ
(B) II
(C) III
(D)IV
Réponse: Lettre A.
Une molécule non polaire est celle qui a le moins de atomes ou des groupes avec des atomes très électronégatifs. Dans ce cas, la molécule qui répond le mieux à ce critère est la molécule I.
question 2
(Enem 2017) La chromatographie sur papier est une méthode de séparation basée sur la migration différentielle des composants d'un mélange entre deux phases non miscibles. Les composants de l'échantillon sont séparés entre la phase stationnaire et la phase mobile se déplaçant sur le papier. La phase stationnaire est constituée de cellulose pratiquement pure, qui peut absorber jusqu'à 22 % d'eau. C'est l'eau absorbée qui fonctionne comme une phase stationnaire liquide et qui interagit avec la phase mobile, également liquide (partition liquide-liquide). Les composants capables de former des interactions intermoléculaires plus fortes avec la phase stationnaire migrent plus lentement.
Un mélange d'hexane avec 5% (V/V) d'acétone a été utilisé comme phase mobile dans la séparation des composants d'un extrait végétal obtenu à partir de piments. Supposons que cet extrait contient les substances représentées.
RIBEIRO, N. M.; NUNES, C. R Analyse des pigments de poivre par chromatographie sur papier. Nouvelle chimie à l'école, n. 29 août. 2008 (adapté).
La substance du mélange qui migre le plus lentement est (a)
A) lycopène.
B) α-carotène.
C) γ-carotène.
D) capsorubine.
E) α-cryptoxanthine.
Réponse: Lettre D.
La molécule qui a la plus grande interaction avec la cellulose (phase stationnaire et caractère polaire, puisqu'elle contient 22 % d'eau) migrera plus lentement. Ainsi, parmi les molécules, celle qui a le plus grand caractère polaire est la capsorubine, car elle possède un plus grand nombre d'atomes ou de groupes d'atomes à haut électronégativité.
Par Stefano Araujo Novais
Professeur de chimie
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