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La chromatographie désigne un processus d’analyse chimique visant la purification d’un mélange par le biais de la séparation de ses constituants. Cette méthode se base sur deux principes : une technique séparative analytique qui permet d’identifier les substances présentes dans le mélange et une technique séparative préparatoire orientée vers la séparation de ses composants.
Pour ce faire, elle implique le passage par deux phases, stationnaire et mobile ; permettant tous les deux de séparer les composants d’un mélange mais l’une sans se déplacer avec les éléments et l’autre en se déplaçant avec les éléments. En effet, la phase mobile migre à travers la première phase immobile et peut être soit un gaz soit un liquide. La chromatographie présente de nombreuses variantes selon la nature de ces deux stades :
- la chromatographie d’affinité
- la chromatographie d’exclusion
- la chromatographie échangeuse d’ions
- la chromatographie de partage.
En fonction de la phase mobile, on distingue alors deux types de chromatographie de partage :
- la chromatographie en phase liquide ou HPLC avec une phase mobile liquide
- la chromatographie en phase gazeuse ou CPG caractérisée par une phase mobile gazeuse.
Par comparaison notamment aux équipements de séparation liquide-solide, la chromatographie en phase gazeuse s’utilise notamment dans le cadre de composés chimiques volatils ou semi-volatils susceptibles d’être vaporisés par chauffage sans décomposition et dans les mélanges à l’état gazeux.
Quel est le prix d’une chromatographie en phase gazeuse ?
Estimation de prix
- Entre 5 000 et 20 000 €
Les chromatographes en phase gazeuse coûtent entre 5 000 et 20 000 €.
Quelles sont les différentes sortes de chromatographie en phase gazeuse ?
Les types de chromatographie en phase gazeuse se distinguent principalement à partir des types d’injecteurs installés dans l’appareil :
- Le chromatographe à injecteur avec division ou en split permet de traiter les mélanges dilués, sales et très volatiles ; de même que les solutions concentrées. Après avoir vaporisé l’échantillon à traiter, il est incorporé dans le gaz vecteur puis divisé en deux parties : l’une évacuée et l’autre envoyée dans la colonne.
- Le chromatographe à injecteur avec colonne ou on-column avec lequel le mélange n’est pas vaporisé mais est directement incorporé dans la colonne.
Comment fonctionne une chromatographie en phase gazeuse ?
Une chromatographie gazeuse vise à séparer des molécules de différentes natures d’un mélange gazeux ou susceptible de le devenir sans décomposition par chauffage. Aussi appelée chromatographie en phase vapeur, elle se caractérise alors par une phase mobile gazeuse. La phase stationnaire peut être liquide ou solide selon les appareils. En fait, ce type de chromatographie se réalise avec un chromatographe. Cet appareil se compose de trois éléments :
- un injecteur responsable de la vaporisation de la solution à purifier et vecteur de celle-ci dans la colonne par le biais d’un gaz vecteur.
- une colonne où s’effectue la phase stationnaire et qui s’occupe de la décomposition des molécules.
- un détecteur à la sortie de la colonne qui identifie chacun des éléments décomposés par la colonne.
- un injecteur responsable de la vaporisation de la solution à purifier et vecteur de celle-ci dans la colonne par le biais d’un gaz vecteur.
- une colonne où s’effectue la phase stationnaire et qui s’occupe de la décomposition des molécules.
- un détecteur à la sortie de la colonne qui identifie chacun des éléments décomposés par la colonne.
En plus d’être pur, le gaz vecteur présent dans la colonne a été séché et désoxygéné afin de ne pas endommager cet élément. Plusieurs gaz vecteurs sont utilisés pour la réalisation de la chromatographie en phase gazeuse :
- Le dihydrogène (H2)
- L’hélium (He)
- Le diazote (N2).
Comment bien choisir son appareil de chromatographie en phase gazeuse ?
Bien choisir son appareil de chromatographie en phase gazeuse implique la prise en compte de la méthode utilisée dans le four. En effet, la température du four joue un rôle primordial dans le processus de séparation des molécules. Plus la température du four et celle de la colonne sont élevée, plus les molécules se déplacent rapidement dans la phase stationnaire. Il y a du coup moins de séparation des composants. Or, une température basse optimise la séparation des éléments du mélange. Comme le four est à chaleur tournante, il est possible d’ajuster la température et de la programmer. Les chromatographes emploient deux méthodes :
- la méthode isotherme
- la méthode gradient
Selon la méthode isotherme
La méthode isotherme implique de garder une température constante tout au long de l’analyse. Cette technique est plus longue avec une bonne résolution pour la séparation des molécules à temps moyen.
Selon la méthode gradient
La méthode gradient implique d’augmenter la température du four au cours de l’analyse. Elle est plus rapide que la méthode isotherme et la résolution de la séparation des molécules est bonne à tout temps. Comme la température du four a besoin de se rééquilibrer à basse température avant toute prochaine injection, cette technique n’est pas idéale pour les analyses successives de mélange.
Selon le type de colonne
Il existe deux différentes sortes de colonnes pour la phase stationnaire :
- Les colonnes remplies contiennent des granulés souvent en grain de silice sur lesquelles repose le film liquide. Leurs surfaces sont greffées avec la phase stationnaire. Leurs diamètres ne font que quelques millimètres tandis qu’elles peuvent mesurer un mètre.
- Les colonnes capillaires, plus courantes, désignent des tubes en acier inoxydable, en verre ou en silice fondue, enroulées avec des spirales et dont la surface interne est recouverte d’un film constitué de la phase stationnaire. La taille de ce type de colonne peut atteindre les 100 m et son diamètre est compris entre 0,1 et 0,5 mm. La phase stationnaire d’une colonne capillaire est plus épaisse, ce qui permet d’obtenir une meilleure séparation des molécules.
Selon le type de détecteur
Il existe de nombreuses variantes de détecteurs pour réaliser une chromatographie en phase gazeuse. Le plus courant est le FID ou le détecteur à ionisation de flamme. Il permet d’ioniser les composants à travers une flamme maintenue à une tension d’une centaine de volts afin de provoquer un courant électrique entre les électrodes pour engendrer la séparation. Il est préconisé pour l’analyse des gaz naturels. Il y a également le détecteur à capture d’électrons pour les composés halogénés, le détecteur à photo-ionisation, le détecteur à photométrie de flamme et à spectromètre de masse. On retrouve également des détecteurs spécifiques comme le NPD ou détecteur azote-phosphore.
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