Chromatographie en phase gazeuse

0. Généralités, principe des séparations en chromatographie en phase gazeuse

Les chromatographies en phase gazeuse (GC, Gas Chromatography) sont des chromatographies analytiques qui se caractérisent par :

La phase mobile est un gaz.
La phase stationnaire est :
- Soit un solide adsorbant, on parle alors de chromatographie en phase gazeuse d'adsorption ou chromatographie gaz-solide. L'adsorbant le plus utilisé est la silice (adsorbant très polaire).
- Soit un motif chimique déterminé greffé par liaison covalente sur un support (support silice greffé d’un motif organique par exemple), on parle de phase stationnaire greffée (comme en chromatographie en phase liquide). Cette technologie universellement utilisée aujourd'hui permet une variété de phases stationnaires infinie (toute la gamme des polarités depuis très polaire à apolaire) et une résistance des phases stationnaires très élevée (La colonne sera placée dans un four qui pourra être réglé à des températures élevées).

Les analytes à séparer sont injectés en tête de colonne. Ils doivent pouvoir être entraînés par la phase mobile (donc le gaz vecteur) le long de la phase stationnaire. L'entraînement d'un analyte n'est donc possible que si il est à l'état gazeux. On ne peut analyser en chromatographie en phase gazeuse que des composés susceptibles d'être à l'état gazeux aux températures de travail ! C'est une des limites de cette technique très adaptée en revanche pour l'analyse de tous les composés volatils à des températures non destructives.

Un schéma interactif est proposé. En cliquant sur le schéma vous faites avancer sa construction (6 calques s'empileront). A chaque nouveau calque, l'appareil de chromatographie gazeuse se construit.

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Les gaz utilisés comme phase mobile sont le dihydrogène ou l'hélium ou le diazote. La fonction du gaz phase mobile est d'être le vecteur d’entraînement à travers la colonne des molécules analytes lorsqu'elles se trouvent à l'état gazeux en état de non rétention par la phase stationnaire.

La phase mobile se comporte ainsi en gaz vecteur « inerte » (c’est à dire qu'elle n’occasionne aucune interaction avec les analytes à séparer, elle sert juste à entraîner par son courant les analytes à l'état vapeur).

Remarque. En chromatographie liquide (LC), la phase mobile joue un rôle plus actif qu'en chromatographie gaz (GC) puisque interviennent les solubilisations des analytes dans la phase mobile et pas seulement des rétentions différentielles par la phase stationnaire. De ce point de vue, GC et LC sont très différentes.

Quels sont les facteurs de séparation des analytes en CPG ? Ils sont de deux ordres :

La volatilité (il suffira de comparer les valeurs de point d'ébullition des différents analytes à séparer) différente des analytes. La phase mobile est un gaz, elle ne permet donc l'avancement que des analytes qui sont à l'état gazeux à un instant donné. Ainsi, plus un analyte est volatil, plus son élution sera rapide toutes choses étant égales par ailleurs.
Les interactions (faibles) plus ou moins importantes entre les analytes et la phase stationnaire :

interactions faibles de surface de type adsorption si GC gaz-solide (On appelle chromatographie gaz-solide ou chromatographie gazeuse d'adsorption quand la phase stationnaire est une surface solide adsorbante) ;
interactions faibles différentielles avec le motif chimique greffé en GC sur phase greffée.

On retiendra donc le couple (volatilité de l'analyte , interactions analyte-phase stationnaire) comme étant le couple permettant de caractériser le comportement d'un analyte. La volatilité est le facteur de sortie le plus fort (mais à volatilités proches, les interactions différentes avec la phase stationnaire vont jouer). Plus un analyte est volatil plus sa rétention est proche de zéro, il élue à la durée de parcours de la colonne par le gaz vecteur.)

Dans ce paragraphe, j'apprends le schéma par coeur et je retiens l'encadré !

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