Méthodes chromatographiques  -   Couplage CPG-SM

Chromatographie en phase gazeuse
(CPG)


Cette technique utilise un appareil spécifique de CPG. Il existe de nombreux modèles mais le principe en est toujours le même.

  • On prépare la solution en dissolvant le ou les composé dans un solvant.
  • On injecte le liquide dans l'appareil à l'aide d'une microseringue.
  • Le liquide est vaporisé puis emmené dans une colonne (de longueur comprise entre 1 et 50 m) placée dans un four thermostaté. Les vapeurs sont poussées par un gaz vecteur (diazote, argon).
  • A la sortie, la molécule est fragmentée puis un détecteur mesure la quantité de débris qu'il envoie comme signal sur une table traçante.
  • On obtient un spectre où apparaissent des pics d'intégration proportionnelle à la quantité de produit injecté. Le pic est caractérisé par son temps de rétention, porté en abscisse.

cpg_exempl.gif (3907 octets)

  • Selon la nature de la colonne (polaire ou pas) et de la température du four, du choix de gradient de température, le temps de rétention est variable.

1. Choix du matériel et des conditions opératoires

1.1. Solution à injecter

Lors d'une CPG, on injecte à l'aide d'une microseringue en petite quantité (5, 10, 20 ou 50 µL selon les modèles) dans l'appareil. Si le composé ou le mélange à étudier est un liquide, il est dilué dans un solvant, si c'est un solide, il est dissous dans un solvant. Les solvants généralement utilisés sont le dichlorométhane ou l'éther diéthylique.

1.2. Colonne

En ce qui concerne le réglage de l'appareil, il doit-être avant-tout équipé d'une colonne appropriée à la séparation des composés du mélange. Il existe des colonnes polaires et d'autres moins. Voici les caractéristiques des colonnes courantes :

Colonne

Composition

Polarité

Température maximale
tolérée (en °C)

Squalane

Alcane ramifié

Apolaire

150

SE-30

Méthylsiloxane

Peu polaire

350

Carbowax 20 M

Polyglycol

Polaire

225

1.3. Réglage de l'appareil

Les caractéristiques d'un appareil de CPG varient d'un modèle à l'autre mais on peut tout de même décrire les principaux réglages :

  • La température du four doit-être un peu supérieure à celle de la température d'ébullition du composé le moins volatile du mélange.
  • On peut aussi travailler selon un gradient de température. On programme l’appareil de façon à ce qu’il commence à une température et termine la séparation à une autre.
  • Le débit du gaz vecteur et à régler entre 5 et 20 mL / min.
  • Adapter la vitesse de déroulement du papier de la table traçante en fonction du profil des pics.

2. Réalisation d'une CPG

2.1. Injection classique

Il suffit d'injecter le contenu de la seringue à travers le septum de l'appareil.

seringue.gif (7956 octets)

2.2. Coinjection

De façon à identifier un produit, on prépare une solution contenant un mélange équimolaire du composé et de l'authentique. On réalise la CPV. Si la courbe ne présente pas d'épaulement, les deux produits sont identiques.


3. Lecture du chromatogramme et utilisation

Le chromatogramme permet des suivis :

  • qualitatifs : pour des identifications.
  • quantitatifs : pour calculer des proportions.

Remarque évidente : dans tous les cas, seules des conditions opératoires identiques permettent de pouvoir comparer deux ou plusieurs chromatogrammes.

3.1. Suivi qualititatif : identification

C'est la valeur du temps de rétention qui sera caractéristique de chaque composé. Un exemple parlera mieux que de long discours. On cherche à identifier les deux composés du chromatogramme suivant.

cpg_exempl_t.gif (3460 octets)

On hésite entre trois molécules (A, B) dont on réalise les authentiques.

cpg_exempl_t1.gif (3010 octets)

cpg_exempl_t2.gif (2560 octets)

Authentique de A

Authentique de B

On en déduit que le premier pic correspond au composé A et le deuxième au composé B.

3.2. Suivi quantitatif

Chaque pic délimite une surface proportionnelle à la quantité de matière injectée dans l'appareil. Sur un spectre, la détermination des surfaces donnera une indication relative quant aux proportions de chaque composé.

Pour déterminer ces surfaces relatives, trois possibilités :

  • Un ordinateur couplé à l'appareil calcule lui-même les surfaces par intégration.
  • cpg_calcul_s.gif (2573 octets)On fait le produit de la hauteur du pic par la largeur à demi-hauteur.

S = h.a

  • On fait le produit de la hauteur du pic par le temps de rétention.

S = h.t

Ces surfaces relatives permettent de calculer :

  • les proportions d'obtentions d’un produit dans un mélange
  • une constante de réaction et d'une déduire un D rG°
  • des caractéristiques de cinétiques de réactions, etc.

Bibliographie

  • Gardais, Gorin, Prévot, Serpinet, Tranchant et Untz - Manuel pratique de chromatographie en phase gazeuse - 3ème éd., Masson, 1982.

 


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