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Développée à partir des travaux de Martin Archer et Synge Laurence, la chromatographie en phase gazeuse ou CPG consiste à dissocier et étudier les éléments volatils d'un mélange. Cette technique d'analyses séparatives repose sur la capacité des composés à interagir avec une phase mobile et une phase stationnaire.
Devis pour une chromatographie en phase gazeuse
Quels sont les fondements du principe de la chromatographie en phase gazeuse ?
Le principe de la chromatographie en phase gazeuse consiste à injecter un échantillon sous forme vaporisée, transporté par un gaz vecteur, de l'hélium ou de l'azote à travers une colonne capillaire. À l'intérieur de cette colonne, les différents composants interagissent avec la phase stationnaire pour provoquer leur séparation.
Chaque molécule se déplace à une vitesse différente selon son affinité avec la phase stationnaire et leur dissociation s'ajuste grâce à la température contrôlée du four. Les temps de rétention permettent d’identifier les substances.
La chromatographie en phase gazeuse est sollicitée lors du diagnostic de produits pétroliers et de la production d’huiles essentielles. Elle s’emploie également pour le contrôle de qualité de médicaments ou la détection de pesticides.
Certains experts en toxicologie se munissent du chromatographe en phase gazeuse pour rechercher des drogues dans des échantillons biologiques. Un détecteur, tel qu’un spectromètre de masse, couplé au chromatographe, facilite l’identification des substances au fur et à mesure de leur élution.
L’analyse chromatographique en phase gazeuse se démarque pour sa précision, sa rapidité et son efficacité dans la séparation des mélanges complexes.
Quels sont les composants d’une chromatographie de gaz ?
- L’injecteur pour simplifier l’introduction de la substance à diagnostiquer dans le système. Il s’équipe d’un passeur automatique pour garantir la répétabilité et la précision des résultats de la chromatographie CPG.
- La colonne chromatographique, située dans un four à température contrôlée, pour assurer la dissociation des analytes selon leur interaction avec la phase stationnaire.
Le choix de la colonne d’une chromatographie en phase gazeuse dépend des propriétés des molécules. Une colonne apolaire en polydiméthylsiloxane ou PDMS convient pour des hydrocarbures apolaires, comme le méthane ou l'octane. Tandis qu’une colonne polaire en polyéthylène glycol ou PEG est requise pour les alcools ou les acides gras.
- Le détecteur pour capter les composés séparés et les transformer en données exploitables sous forme de chromatogrammes.
Quel est le protocole à suivre pour une analyse en chromatographie à gaz ?
- Prélèvement et préparation de l'échantillon en solution. Sa concentration se situe à environ 1 mg/mL dans un solvant volatil comme le diéthyléther ou le cyclohexane.
- Ajout d’un prélèvement de plus de 1 µL dans l'injecteur de la machine de chromatographie de gaz.
L'injecteur chauffe le composant pour le vaporiser, puis pour le permettre de s'introduire dans la colonne capillaire. La température de l'injecteur doit dépasser les 200 à 300°C pendant l'analyse.
- Séparation des éléments présents dans la solution. L’ajustement de la température du four se réalise soit par la méthode gradient, soit par isotherme.
- Détection des résultats de la chromatographie CPG grâce à un capteur, comme le FID, le TCD ou le spectromètre de masse. Le détecteur mesure la concentration des composés en émettant des signaux électriques. Puis, les indices sont représentés sur un chromatogramme.
Comment lire les résultats d’une chromatographie CPG ?
Le chromatogramme reflète visuellement les substances séparées du mélange. Il contient :
Temps de rétention
Le temps de rétention correspond à la durée écoulée entre l’injection du composé et sa détection par l’appareil. Chaque pic sur le chromatogramme désigne un produit chimique.
Dans un fusionnement de solvants organiques, l'éthanol peut avoir un temps de rétention de 2,5 min, alors que l'acétone de 3,0 min.
Aire des pics
La surface sous chaque pic est proportionnelle à la quantité du mélange détecté. Plus l'aire est grande, plus la teneur est élevée. Pour une analyse quantitative, cette relation indique la concentration des contenus de l’échantillon.
Une aire sous le pic de l'éthanol semble 2 fois plus grande que celle de l'acétone. Cela signifie que la concentration d'éthanol est 2 fois plus élevée.
Rapport des aires
L’objectif consiste à mesurer plus précisément les analytes, surtout lorsque le volume injecté varie grâce à un étalon interne. Le rapport des aires Ai/AE améliore l’exactitude de l’échelle.
Le 4-méthylpentan-2-ol s’utilise tel un étalon interne pour évaluer la teneur en éthanol dans un échantillon de rhum. Le rapprochement des aires des pics de l'éthanol et de l'étalon interne permet de calculer la quantité d'alcool présente.
Identification des pics
Le diagnostic des éléments chimiques varie en fonction des temps de rétention. Si ces derniers sont proches entre 2 substances, la chromatographie à gaz liquide couplé à une spectrométrie de masse s’impose.
C’est par exemple le cas si les temps de rétention de l'isopropanol et de l'acétate de benzyle sont adjacents.
