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1. Introduction :

La chromatographie en phase gazeuse (CPG) est une classe de

chromatographie dans laquelle la phase mobile est un gaz- L!chantillon qui est

sou"ent un liquide # la temp!ratureordinaire est "aporis! aussit$t in%ect! dans la

colonne.

Chronologiquement la (CPG) est apparue apr&s la chromatographie enphase liquide. 'ans les premi&res m!thodes propos!es la phase stationnaire

!tait un adsorbant solide. Par la suite les phases stationnaires liquides

d!"elopp!es par MARTIN et SYNGEont pris une etension consid!rable. La

discussion qui suit concerne uniquement la chromatographie de partage gaz -

liquide.

*. 'escription de l+appareil :

C+est une m!thode de s!paration de compos!s susceptibles d+,tre "aporis!s par

chauage (sans d!composition).La s!paration se ait dans une colonne soit par partage soit par adsorption. lle

permet :

la microanal/se (du 0g au mg)

la s!paration de m!langes complees

une anal/se qualitati"e et quantitati"e ais!e

des anal/ses dans de nombreu domaines d+applications.

Ses limitesd+applications : elle ne con"ient pas pour les produits

qui se d!composent # chaud (thermolabiles)

qui sont peu "olatils ionis!s.

Schma dappareillage

n appareil de CPG comprend sch!matiquement 2 modules sp!ciiques : un

in%ecteur(1) une colonne contenue dans une enceinte thermostat!e (our)(2) et

un d!tecteur (3) reli! # un int!grateur ou un ordinateur (4) sur lequel appara3t le

chromatogramme .

Le m!lange # anal/ser est in%ect! sous

orme d+un luide et est "aporis! dans

l+in%ecteur. Le gaz "ecteur l+entra3ne

dans la colonne de s!paration

thermostat!e.

Les compos!s se r!partissent

di!remment dans les * phases se

d!placent donc # des "itesses

di!rentes puis sortent # des temps

1

1

1

Gaz

"ecteur

2

3

4

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di!rents. 4 leur sortie ils sont d!tect!s et un pic appara3t sur l+enregistreur.

1. Injecteur

Il permet : l+introduction de l+!chantillon son !"aporation et son entra3nement

par le gaz "ecteur "ers la colonne : un "olume pr!cis est in%ect! dans l+in%ecteur

qui "a "aporiser le liquide et permettre le transert de l+!chantillon "aporis! "ersla colonne de chromatographie. Cette in%ection est aite dans un tube chau!.

Le gaz "ecteur arri"e par l+une des etr!mit!s du tube et entra3ne les solut!s

"aporis!s "ers la colonne raccord!e # l+autre etr!mit!.

a) Linjection : se ait par le biais d+une seringue de aible "olume

(microseringue de 1 # 15 0L). lles posent deu probl&mes :

6au"aise reproductibilit! des "olumes in%ect!scertains appareils sont

donc pour"us d+in%ecteur automatique.

Chauage brutal du contenu de l+aiguille de la seringue lorsqu+onl+introduit dans l+in%ecteur qui entra3ne une in%ection en * temps "isible

sur le chromatogramme. la solution consiste # mesurer le "olume

d!sir! puis reculer le piston de a7on # aspirer le contenu de l+aiguille

ainsi lorsque l+aiguille sera introduite dans l+in%ecteur elle sera "ide 8

puis il aut in%ecter rapidement.

L+aiguille de la microseringue entre dans l+in%ecteur en tra"ersant un septum

(une pastille d+!lastom&re silicon!) qui !"ite les uites de gaz au ni"eau de

l+entr!e. L+!tat du septum doit r!guli&rement ,tre contr$l!.

b) Temprature de linjecteur : L+in%ecteur est thermostat! # une certaine

temp!rature de mani&re # ce que le sol"ant et les di!rents solut!s de

l+!chantillon soient "aporis!s.

Pour !"iter la condensation des produits in%ect!s Tinjecteur= Tproduit le moins volatil

+ 20C

c) Dirents t!pes dinjecteurs : 9elon les t/pes de colonnes reli!es au

in%ecteurs les caract!ristiques des in%ecteurs et leur mode d+in%ection sontdi!rentes de a7on # optimiser la qualit! de la s!paration :

In%ecteur # "aporisation directe :

pour les colonnes remplies et les colonnes capillaires

de gros diam&tre. out l+!chantillon introduit par la

seringue est enti&rement entra3n! dans la colonne

Pb. : Pour les colonnes capillaires # aible d!bit les

quantit!s de compos!s dans la colonne doi"ent ,tre

tr&s petites pour !"iter la saturationdes colonnes.

*

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Les "olumes in%ect!s doi"ent ,tre tr&s aibles (saturation m,me pour des " in%ect!s; 510L).

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stationnaire. 6oins r!soluti"es que les colonnes capillaires.

Exemple de supports : Chromosor! " Sphrosil! " #orapa$!

*. Les colonnes capillaires (# tube ou"ert)

'iam&tre de 51 # 5A2 mm et longueur de 15 # 155 m. lles sont en tubesd+acier ino/dable ou en silice ondue B

La phase stationnaire est directement d!pos!e sur la paroi interne de la colonne

sur une !paisseur de 55A # A 0m.

re%&tement extrieur

sili'e(ondue

phasestationnaire

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.*. Phase stationnaire

a. Choix de la phase stationnaire

ne phase apolaire retiendra d+autant plus un compos! qu+il sera apolaire

(et in"ersement)

Exemple : Squalane /apolaire. " Caro0ax /polaire.

ne phase apolaire retiendra les compos!s dans l+ordre de leur

temp!rature d+!bullition (donc sortie des compos!s dans l+ordre de leur

temp!rature d+!bullition croissante)

ne phase ph!n/l!e retiendra mieu un compos! aromatique

Ex1 : phases 23445 " 6C557

ne phase luor!e retiendra mieu les c!tones

Ex1 : phase 89

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1. G!n!ralit!s

Ils peu"ent ,tre plus ou moins sp!ciiques des compos!s # d!tecter.

9il n+/ a pas de sp!ciications sur la notice de l+appareil

Tdtecteur= Tproduit le moins volatil+ 20C

Je 15A 1 # 15 ng O9 ous compos!s

I' Je>O* 15Q *5 # 155

pg

O9 Compos!s

organiques

Capture d+e- O* 15 51 pg 9 Compos!s

halog!n!s

hermoioniq

ue

O* 15 P :1 pg >

O :15 pg

9 Compos!s a"ec O

ou P

Photom!trie

de lamme

O*>J* 152 P : 15 pg

9 : 1 ng

9 Compos!s a"ec 9

ou P

*. Principes des principau d!tecteurs

a. dte'teur ; ionisation de (lamme /9I6.

Le plus utilis! pour les compos!s organiques et de grande sensibilit!.

Les compos!s (gazeu) qui sortent de la colonne p!n&trent dans la lamme du

d!tecteur. Leur combustion entra3ne la ormation dions et de particules

charg!es qui sont alors collect!s par * !lectrodes. Le courant tr&s aible qui en

r!sulte est ortement amplii! et transorm! en une tension mesurable par un

!lectrom&tre.Lair du pic rel&te la quantit! de compos! !lu!.

. dte'teur ; 'ondu'tiilit thermique /TC6.

'!tecteur uni"ersel mais de sensibilit! mo/enneB

Il est orm! dun catharom&tre compos! de * thermistors (; ilaments chau!s)

dont un est bala/! par le gaz "ecteur seul et lautre par le gaz en sortie de

colonneB Nuand un courant gazeu passe sur les ilaments ils sont reroidis en

onction de la temp!rature du d!bit et de la nature du gazB la temp!rature et le

d!bit sont les m,mes pour le gaz arri"ant sur les * ilaments mais la pr!sence

@

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d1 compos! en sortie de colonne modiie la nature du gaz qui alors reroidi

moins le *&meilament. Il en r!sulte une "ariation de r!sistance proportionnelle #

la concentration du compos!.

'. dte'teur thermoionique /N#6.(dte'teur 'atharom)tre.

9p!ciique au compos!s azot!s ou phosphor!s. n petit c/lindre en c!ramique

est chau!e par une r!sistance !lectrique # R55?C et est aliment! par unm!lange air>h/drog&ne. Les compos!s contenant O et P sont d!compos!s en

ions n!gatis qui sont recueillis par une !lectrode collectrice reli!e # un

!lectrom&tre qui traduit le courant obtenu en un signal.

d. dte'teur ; 'apture d

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Chromatographe

@. Identiication et mesure quantitati"e des pics :

Cest le temps de r!tention qui permet didentiier nimporte quelle

substance !mergeant sur le chromatogramme par rapport # des !talons denature connue. 6ais cette approche est plut$t incertaine dans la mesure oD un

grand nombre de substances peu"ent a"oir le m,me temps de r!tention. n

"ariant les condition ep!rimentales (changement de phase mobile et de phase

stationnaire) on peut contribuer # identiier positi"ement une substance si son

temps de r!tention est tou%ours le m,me que celui de l!talon.

La meilleure m!thode est de coupler un chromatographe a"ec un

spectrom&tre de masse. Ce dernier peut apr&s ragmentation de la masse dune

mol!cule de d!tecter et didentiier chaque solut! de l!chantillon # anal/ser.

La m!thode de l!talon interne consiste # a%outer # l!chantillon # anal/ser un!talon interne en quantit! connue. Celui- ci subit les puriications et traitements

chimiques impos!s # la prise dessai il sincorpore # toutes les phases de la

chromatographie et !merge sous orme dun pic isol!. La raction

!"entuellement perdue renseigne sur la quantit! globale des pertes solubles par

tous les autres constituants du m!lange.

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si on choisit une temp!rature con"enant au substances sortant les derni&res il

en r!sulte une sortie beaucoup plus rapide des premiers pics qui ne sont pas ou

sont mal s!par!s. La programmation de temp!rature est dans ce cas une

solution eicace au probl&mes de la s!paration.

$chantillon :

Lintroduction dune quantit! d!chantillon sup!rieure # la capacit! detra"ail de la colonne est # proscrire il en r!sulte une largeur des pics. La

rapidit! dintroduction et de "aporisation de l!chantillon doit se aire telle que

la "aporisation soit imm!diate. Lorsque les solut!s # anal/ser sont directement

"olatilisables le traitement de l!chantillon ne se pose pas. 6ais si les solut!s ne

sont pas "olatils ou se d!composent # la temp!rature de tra"ail il aut les

transormer a"ant lanal/se en d!ri"!s "olatils stables.

Choi! du ga% &ecteur :

Ce choi est conditionn! par eicacit! de la s!paration et la sensibilit!

du d!tecteur. Le gaz "ecteur doit ,tre choisi de mani&re # ,tre le moins misciblea"ec la phase stationnaire B des gaz tels que O* ou C

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Le but de notre tra"ail consiste # anal/ser l+Jeane par

chromatographie en phase gazeuse de d!terminer leur temps de r!tention.

A. Conditions op!ratoires :

II est indispensable de d!terminer les conditions op!ratoires qui inluent

sensiblement sur le temps de r!tention de l+!l!ment # anal/ser.

Pour ce tra"ail on utilise un chromatogramme a gaz !quip! dun d!tecteur #ionisation de lamme (I').

La temp!rature du d!tecteur est det;**5?C elle est g!n!ralement plus

proche ou !gale # celle de la chambre din%ection qui est in%; *55?C.

La colonne est de t/pe 9e25 : (

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11

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Q. pression des r!sultats :

L+!chantillon anal/s! est l+heane on a trou"! dans le chromatogramme pic

dont :

Le pic O? 1 a un temps de r!tention E;1.@2Qs et il repr!senteV*.AQ@AW du total de l+!chantillon anal/s!.

Le pic O? * a un temps de r!tention E;1.Q*Vs et il repr!sente

@.VAAAW du total de l+!chantillon anal/s!.

Le pic O? 2 a un temps de r!tention E;1.R*Qs et il repr!sente

5.2A1VW du total de l+!chantillon anal/s!.

Le pic O? a un temps de r!tention E;*.AV2s et il repr!sente 5.11@1W

du total de l+!chantillon anal/s!.

=e premier pi' reprsente l*>xane? et les autre son des impurt

R. Inluence de la temp!rature :

La temp!rature # laquelle se ait la s!paration d!pend beaucoup des conditions

ep!rimentales un bon choi initial est une temp!rature de chromatographie a

quelques degr!s au dessous du point d+!bullition du constituant principal

9i toutes les substances du m!lange ont sensiblement la m,me temp!rature

d+!bullition la s!paration d!pendra surtout de la nature de la phase stationnaire.

9i on augmente la temp!rature les pics chromatographiques se rapprochent

entre eu et la distance qui les s!pare diminue.n tenant compte des aits ep!rimentau on choisi en d!initi la temp!rature

entra3nant la s!paration d!sir!e dans un laps de temps satisaisant "oir partie

th!orique). Il est recommand! dutiliser initialement une temp!rature in!rieure

de quelques degr!s au point d!bullition ou du principal constituant puis la aire

augmenter %usqu# a"oir un bon chromatogramme lisible et en tenir compte de

la r!sistance de lappareil "is # "is des temp!ratures !le"!es.

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des constituant du m !lange # anal/s! est tr&s grand il est pr!!rable

d+augmenter la temp!rature du our ain d+obtenir une bonne s!paration

des pics. 'ans le cas ou le d!bit est suisant l+augmentation de

temp!rature est n!cessaire pour am!liorer la qualit! de la s!paration.

"pplication :6termination de la 'omposition en a'ide gras dans le @l :1> Pr!paration de l+!chantillon :

Cette !tape consiste a la transormation des acides gras en esters m!th/lique B la

m!thode utilis!e est celle d!crit dans : (ranchant 1VR*).

6ode les conditions op!ratoire :

Colonne capilaire

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Conclusion :

'+apr&s ce P on a constat! que la chromatographie en phase gazeuse

est une technologie de pointe car elle peut s!par! et d!tect! des substance a

l+!chelle de quelque 0l on a pu d!terminer le pourcentage de la substance a

anal/s! qui est l+heane dans la solution et on a met en !"idence la pr!sence

d+impuret! donc c+est une m!thode iable rapide et tr&s d!licate.

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R(ren'eiliographique

'1( =alorisation du germe de bl! par etraction de huile # roid et sa

caract!risation pour l+obtention d+un compl!ment alimentaire

(*552>*55).

1A