chromatographie gazeuse

8/8/2019 chromatographie gazeuse

1/7

Chromatographie en phase gazeuse 1

Chromatographie en phase gazeuse

La chromatographie en phase gazeuse (CPG) est, comme toutes les techniques de chromatographie, une technique

qui permet de sparer des molcules d'un mlange ventuellement trs complexe de nature trs diverses. Elle

s'applique principalement aux composs gazeux ou susceptibles d'tre vaporiss par chauffage sans dcomposition.

Elle est de plus en plus utilise dans les principaux domaines de la chimie.

Le mlange analyser est vaporis l'entre d'une colonne, qui renferme une substance active solide ou liquide

appele phase stationnaire, puis il est transport travers celle-ci l'aide d'un gaz porteur (ou gaz vecteur). Les

diffrentes molcules du mlange vont se sparer et sortir de la colonne les unes aprs les autres aprs un certain laps

de temps qui est fonction de l'affinit de la phase stationnaire avec ces molcules.

Historique

En 1952, A.J.P Martin et A.T. James annoncrent la naissance de la chromatographie en phase gazeuse. Cette

technique a vcu son ge d'or entre 1955 et 1960, avec l'invention des colonnes capillaires par M.J.E. Golay (1957),

du dtecteur ionisation argon (1958), suivi du dtecteur ionisation de flamme (1958) et du dtecteur captured'lectrons (1960). Ds les annes 1960, les progrs se sont orients sur l'instrumentation et ont permis de rendre

viables toutes ces inventions. De la fin des annes 1970 la fin des annes 1980, d'normes recherches ont t

entreprises pour permettre l'analyse de toutes les familles de composs chimiques, grce notamment au

dveloppement de nouveaux injecteurs et des colonnes capillaires.

Compte tenu de ses nombreuses applications dans tous les domaines des sciences, la chromatographie de grande

efficacit est considre comme une volution majeure du XXe sicle dans le domaine de la chimie analytique.

Appareils

Equipement de chromatographie en phase gazeuse avec passeur d'chantillons robotis

Les appareils de chromatographiegazeuse sont appels

chromatographes. Ils sont

principalement composs:

d'un four (type chaleur tournante)

qui permet une programmation de

temprature ajustable de 20 C

(-100 C pour certains systmes)

450 C et qui est galement quip

d'un systme de refroidissement

rapide;

d'un systme d'injection, qui va

permettre d'introduire et de rendre

volatil l'chantillon analyser.

L'injection peut se faire d'une

manire manuelle ou automatique

l'aide d'un chantillonneur;

d'une colonne (capillaire ou remplie), sur laquelle les diffrentes molcules de l'chantillon inject vont se

sparer suivant leurs affinits avec la phase stationnaire;

d'un systme de dtection, qui va permettre de mesurer le signal mis par les diffrentes molcules et de pouvoirles identifier. Pour l'enregistrement du signal mis par le dtecteur, des logiciels sur PC remplacent
http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Fichier:ChromatographeCPV.JPGhttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Chimie_analytiquehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=%C3%89lectronhttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Argonhttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Ionisationhttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Chimiehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Mol%C3%A9culehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Chromatographie


2/7


avantageusement les enregistreurs analogiques sur papier;

d'un systme de dtendeur-rgulateur pour les gaz utiliss (hlium, hydrogne, azote et air comprim). Sur les

chromatographes modernes, on trouve des systmes lectroniques pour la rgulation des gaz qui sont galement

purifis par des cartouches filtrantes.

Il existe des chromatographes de diffrentes tailles. Cela va du portable (env. 10 kg) conu pour les analyses sur le

terrain, ceux utiliss dans la purification des gaz rares. C'est ainsi qu'Air Liquide a conu et fabriqu unchromatographe de grande taille pour la purification du krypton et du xnon.

Pour complter les analyses, les chromatographes sont souvent coupls d'autres instruments analytiques,

notamment pour la spectromtrie de masse et la spectroscopie infra-rouge.

Equipement de chromatographie en phase gazeuse avec dtection olfactive

En parfumerie, le nez humain est aussi

utilis, en tant que dtecteur

extrmement sensible certaines

molcules odorantes. Pour cela, une

partie du flux gazeux en sortie de

colonne est refroidi et humidifi avant

d'tre dirig vers un cne nasal quipermet l'oprateur de percevoir

l'odeur du ou des composs spars.

Cet quipement est appel

GC-olfactomtre ou GCO.

Principe defonctionnement

L'chantillon (un liquide volatil) est

d'abord introduit en tte de colonne parl'intermdiaire d'une microseringue qui va traverser une pastille en caoutchouc, appele septum, pour se retrouver

dans une petite chambre en amont de la colonne appele injecteur. L'injecteur est travers par le gaz porteuret port

une temprature approprie la volatilit de l'chantillon. Les quantits injectes peuvent varier de 0.2 5.0 l.

Ensuite, une fois rendus volatils, les diffrents composs de l'chantillon vont tre emports par le gaz porteur(ou

gaz vecteur) travers la colonne et se sparer les uns des autres en fonction de leur affinit avec la phase

stationnaire. La phase stationnaire peut tre un liquide non (ou peu) volatil (chromatographie gaz-liquide) ou un

solide adsorbant (chromatographie gaz-solide). Dans les deux cas, la phase stationnaire va provoquer un phnomne

dertention chromatographique avec les diffrents composs (appelssoluts). Plus le compos a d'affinit avec la

phase stationnaire, plus il mettra de temps sortir de la colonne. La grandeur exprimentale brute est appeletemps

de rtention. C'est le temps qui s'coule entre l'injection de l'chantillon et l'apparition du signal maximum du solut

au dtecteur. Pour favoriser le transport de tous les composs travers la colonne (lution), il faut dterminer la

bonne temprature du four. En gnral, la temprature doit tre suprieure la temprature d'bullition des

composs. On peut travailler en isotherme, c est--dire avec une temprature fixe durant toute l'analyse ou avec un

programme de temprature qui varie.

A la sortie de la colonne, les composs rencontrent un lment essentiel qui est appel dtecteur. Cet lment value

en continu la quantit de chacun des constituants spars au sein du gaz porteur grce la mesure de diffrentes

proprits physiques du mlange gazeux. Le dtecteur envoie un signal lectronique vers un enregistreur (sorte

d'imprimante) qui dessinera les courbes de chaque pic en fonction de leur intensit (courbe de type Gaussienne).

L'ensemble des pics est appel chromatogramme. Actuellement et de plus en plus, les logiciels remplacentavantageusement les enregistreurs papiers pour l'interprtation des signaux envoys par les dtecteurs.
http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Fichier:GC_Olfactometer.JPGhttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Spectrom%C3%A9trie_de_massehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=X%C3%A9nonhttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Kryptonhttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Air_comprim%C3%A9http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Azotehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydrog%C3%A8nehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=H%C3%A9lium


3/7


Gaz

Le gaz porteur(ou gaz vecteur), est la phase mobile, dynamique de la chromatographie en phase gazeuse. C'est dans

son flux que l'on injecte le mlange analyser, et c'est lui qui le vhicule jusqu'au dtecteur travers toute la

colonne.

Dans la plupart des cas, il doit tre inerte vis--vis des soluts et de laphase stationnaire. Il y a donc quatre types de

gaz utiliss : hlium, hydrogne, azote et argon. Ils peuvent tre fournis soit par des cylindres de gaz ou produits pardes gnrateurs (cas de l'Hydrogne et de l'Azote). Ces gaz vecteurs se doivent d'tre purs, exempts d'eau, d'oxygne

et d'hydrocarbures lgers pour viter toutes ractions avec les soluts et la phase stationnaire. C'est pourquoi des

filtres spcifiques sont apposs l'entre du chromatographe.

La principale proprit des gaz vecteurs est leur insolubilit dans les liquides. Leur signal lectrique n'apparatra pas

sur le chromatogramme.

Injecteurs

L'injecteur est log dans un bloc mtallique dont la temprature est rgule afin d'assurer une bonne homognit

thermique du systme. L'chantillon va tre introduit, travers une pastille auto-obturante appele septum, parl'intermdiaire d'une microseringue. L'chantillon sera vaporis et les soluts traverseront l'injecteur travers un tube

en verre (parfois mtallique) appel liner(ou insert), grce au gaz porteur, jusqu' la tte de la colonne. L'intrt du

linerest de retenir les constituants non volatils de l'chantillon, impropres par nature la chromatographie.

Il existe deux types d'injecteurs. Ceux pour les colonnes remplies (peu nombreux actuellement) et ceux pour les

colonnes capillaires (le plus frquent ...). Le principe reste le mme, c'est juste une question de conception de la

chambre de vaporisation ainsi que le raccordement la colonne qui change.

Dans le cas des colonnes capillaires, 3 modes d'injections peuvent se prsenter:

injection avec division (split): l'chantillon est vaporis et mlang dans le gaz porteur, puis le mlange est divis

en deux parties. La plus petite partie arrive sur la colonne alors que la plus importante est vacue. On l'appelle la

fuite. Le ratio de la division se rgle sur la machine. Ce mode d'injection permet d'injecter de petites quantits

d'chantillons concentrs sans devoir les diluer au pralable. Dilution qui est parfois impossible pour certains

produits (huiles essentielles, produits ptroliers...) car le solvant masquerait la dtection des composs les plus

volatils. Par contre, il est souvent ncessaire d'utiliser des tempratures d'injections leves qui pourraient

conduire la dgradation de certains soluts.

injection sans division (splitless) : l'chantillon est vaporis et mlang dans le gaz porteur, mais le mlange n'est

pas divis en deux parties. Il reste quelques secondes dans le liner avant d'tre transfr sur la colonne (env. 95%

du produit). Le 5% restant est vacu par l'ouverture de la vanne de fuite. Cette mthode est utilise quand

l'chantillon analyser est trs dilu et ventuellement trs sale (contenant des rsidus non-volatils). Elle permet

galement d'analyser les composs trs volatils (plus volatils que le solvant de dilution) en les concentrant sur latte de la colonne qui sera plus froide que l'injecteur.

injection dans la colonne (on-column) : il n'y a pas d'tape de vaporisation. L'chantillon est directement mlang

au gaz vecteur et inject froid sur la colonne. Cette mthode ncessite une seringue et un injecteur spcifique

(sans septum et sans chauffage). Les avantages sont de pouvoir injecter l'chantillon sous forme liquide sans

provoquer de vaporisation slective dans l'aiguille (plus de prcision sur le volume d'injection) et une

temprature la plus basse possible (celle de la colonne) pour viter la dgradation des composs thermolabiles.

Les effets indsirables du septum (traces de polymres emports par le gaz porteur) sont galement limins. Par

contre, des inconvnients comme l'accumulation de composs non volatils dans la colonne peuvent se prsenter et

la fiabilit de cette technique n'est pas toujours au rendez-vous.
http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Polym%C3%A8rehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Vaporisationhttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Solvanthttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=P%C3%A9trolehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Huile_essentiellehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Chromatographiehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Argonhttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Azotehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Hydrog%C3%A8nehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=H%C3%A9lium


4/7


5/7


l'heure actuelle, il existe des dtecteurs ultra sensibles permettant de dtecter quelques ppm (parties par million)

d'un composant. On enregistre cette variation sur l'enregistreur en fonction du temps de sortie du pic, dit temps de

rtention. Les appareils actuels sont coupls avec un ordinateur. La rponse du dtecteur est enregistre dans un

fichier stock sur le disque dur et affiche simultanment en temps rel sur l'cran de l'ordinateur. Cet enregistrement

constitue le chromatogramme.

La nature des composants est donne par le temps au bout duquel apparat le pic (temps de rtention). Pour mettre enrelation le temps et la nature chimique, on se sert d'un chantillon de rfrence. la sortie, le chromatogramme va

fournir une srie de pics plus ou moins spars, plus ou moins grands et plus ou moins larges. La surface d'un pic est,

suivant la mthode de dtection, proportionnelle la quantit de produit reprsente par ce pic. En mesurant la

surface de chaque pic et en la rapportant la surface totale de tous les pics, on dtermine le pourcentage de chacun

des composants contenus dans le mlange analys (mthode de mesure par normalisation). Au dbut, en 1955, ce

calcul se faisait la main (soit l'aide d'un planimtre, soit par dcoupage du pic suivi de la pese du papier

dcoup. Dans les des annes 1970 cette mesure se faisait de manire automatique par des intgrateurs mcaniques

puis lectroniques. Actuellement, l'analyse du chromatogramme (dtermination des temps de rtention et de la

surface des pics) se fait partir du fichier enregistr par un programme informatique ddi.

Il existe trois sortes de chromatographes : Chromatographe industriel,

Chromatographe colonne,

Chromatographe capillaire.

Le premier est utilis pour la purification des produits, le deuxime utilise un produit (phase stationnaire) imprgn

ou greff sur un support solide inerte forte capillarit, et dans le dernier, la phase stationnaire est fixe directement

sur la surface interne du tube capillaire creux, dont le diamtre interne est de l'ordre du demi ou quart de millimtre.

Ds 1962, cette technique d'analyse est utilise couramment dans l'industrie ptrolire. En effet, pour avoir des

rsultats rapides lors des forages, il est indispensable d'avoir une mthode d'analyse qui donne presque

instantanment et automatiquement des rsultats fiables. Depuis, cette technique s'est dveloppe et s'tendaujourd'hui tous les domaines: chimie, biologie, astronomie, pharmacie, industrie des matires platiques etc.

titre d'exemple, l'analyse la fume de cigarette permet de vrifier la prsence de plus de 300 composants diffrents

dont la plupart sous forme benznique, naphtnique et aromatique. On retrouve galement des produits trs longues

chanes prsums cancrignes[rf. souhaite].

Cette technique peut par exemple permettre d'analyser des polymres (caoutchouc et plastiques). Un morceau de

polymre est pyrolys, c'est--dire soumis une chaleur intense qui le dgrade et le transforme en plusieurs gaz

(hydrocarbures) ; le polymre peut tre mis sur un support mtallique (ferromagntique) chauff par induction,

l'abolition des proprits magntiques une certaine temprature (point de Curie) permet d'obtenir une temprature

reproductible, atteinte trs rapidement. Les gaz produits sont spars par chromatographie en phase gazeuse, en

sortie de capillaire est plac un dtecteur ; par exemple, une flamme qui devient plus lumineuse lorsqu'une molculede gaz sort, puisque le gaz est inflammable (la variation de luminosit est enregistre par une diode photorceptrice)

; ou bien encore le gaz est soumis un bombardement d'lectrons, le passage d'une molcule provoque une

absorption du jet d'lectrons (on enregistre en continu l'intensit du flux d'lectron traversant le gaz). Si l'on trace

l'intensit du signal (intensit lumineuse ou intensit du courant d'lectrons) en fonction du temps, on obtient une

srie de pics, chaque pic reprsentant le passage d'une sorte de molcules. Chaque polymre va donner une srie de

pics (un motif) qui lui est propre et qui est en quelque sorte sa signature .

La chromatographie de type gaz-liquide, largement utilise de nos jours par rapport celle de type gaz-solide, se

fonde sur le partage du solut entre une phase mobile gazeuse et une phase stationnaire liquide immobilise sur un

support inerte.
http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Solut%C3%A9http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Solut%C3%A9http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Solut%C3%A9http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Point_de_Curiehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Induction_magn%C3%A9tiquehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Pyrolysehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Polym%C3%A8rehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Mod%C3%A8le:R%C3%A9f%C3%A9rence_souhait%C3%A9e/Explicationhttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=1955


6/7


Voir aussi

Spectromtrie de mobilit ionique

Logiciel_de_chromatographie

Chromatographie en phase liquide haute performance
http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Chromatographie_en_phase_liquide_%C3%A0_haute_performancehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Logiciel_de_chromatographiehttp://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Spectrom%C3%A9trie_de_mobilit%C3%A9_ionique


7/7

Sources et contributeurs de l'article 7

Sources et contributeurs de l'articleChromatographie en phase gazeuse Source: http://fr.wikipedia.org/w/index.php?oldid=57651711 Contributeurs: Alvaro, Anthere, Antoinel, Bbullot, Bradipus, Cdang, Daniel Alexandre,David Berardan, Dujo, Dmocrite, Elisemarion, Epop, Former user 1, Frakir, Heretique, J-nam2, Jef-Infojef, Koyuki, Litlok, Looxix, Maquecime, Marsupilami74, Mbonnefille, Mforesto, Moez,Neuceu, Orthogaffe, Panoramix, Pld, Poildoiseau, Romanc19s, Safarikas, Seb8668, Theoliane, Tu ton Dao, Vdalmeyda, Vintotal, XianJ, 63 modifications anonymes

Source des images, licences et contributeursImage:ChromatographeCPV.JPG Source: http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Fichier:ChromatographeCPV.JPG Licence: Public Domain Contributeurs: User:Daniel Alexandre

Image:GC Olfactometer.JPG Source: http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Fichier:GC_Olfactometer.JPG Licence: Public Domain Contributeurs: User:Daniel Alexandre

Image:GC with open door.jpg Source: http://fr.wikipedia.org/w/index.php?title=Fichier:GC_with_open_door.jpg Licence: GNU Free Documentation License Contributeurs: User:Polimerek

LicenceCreative Commons Attribution-Share Alike 3.0 Unportedhttp://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/
http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/

chromatographie gazeuse

Documents