Chromatographie en phase gazeuse (CPG)

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Questions and Answers

Quelle propriété du gaz vecteur n'affecte pas significativement la rétention des composés dans la chromatographie en phase gazeuse?

  • Vitesse linéaire moyenne du gaz.
  • Viscosité du gaz dans la colonne.
  • Nature du gaz vecteur. (correct)
  • Coefficient de diffusion du gaz.

Parmi les propositions suivantes, laquelle décrit le mieux l'influence de la température sur la rétention des solutés en chromatographie en phase gazeuse?

  • L'augmentation de la température diminue généralement la rétention des solutés. (correct)
  • La température affecte la rétention de manière imprévisible, dépendant de la polarité du soluté.
  • La température n'a aucun effet sur la rétention, car celle-ci est uniquement déterminée par la phase stationnaire.
  • L'augmentation de la température augmente toujours la rétention car elle favorise l'adsorption.

Quelle est la fonction principale du four dans un système de chromatographie en phase gazeuse (CPG)?

  • Détecter les composés à la sortie de la colonne.
  • Contrôler la pression du gaz vecteur.
  • Maintenir une température stable ou programmée pour la colonne. (correct)
  • Vaporiser l'échantillon avant l'injection dans la colonne.

Comment la dérivatisation contribue-t-elle à améliorer l'analyse des composés non volatils par chromatographie en phase gazeuse (CPG)?

<p>En remplaçant les hydrogènes mobiles pour améliorer la volatilité et la stabilité thermique. (D)</p> Signup and view all the answers

Dans un injecteur split/splitless, quel est l'objectif principal du mode split?

<p>Éliminer la majorité de l'échantillon vaporisé pour éviter la surcharge de la colonne, adapté aux échantillons concentrés. (D)</p> Signup and view all the answers

Parmi les affirmations suivantes concernant les détecteurs utilisés en chromatographie en phase gazeuse (CPG), laquelle est correcte?

<p>Un détecteur à capture d'électrons (ECD) est particulièrement adapté à la détection des composés halogénés. (D)</p> Signup and view all the answers

Une colonne capillaire SCOT (Support-Coated Open Tubular) se distingue des autres types de colonnes capillaires par:

<p>La présence d'un support solide poreux sur lequel est déposée la phase stationnaire. (C)</p> Signup and view all the answers

En chromatographie en phase gazeuse gaz-solide (CGS), quel est le mécanisme de rétention des analytes?

<p>Adsorption des analytes sur une phase stationnaire solide. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la conséquence principale d'une mauvaise pureté du gaz vecteur en chromatographie en phase gazeuse (CPG), particulièrement avec des phases stationnaires polaires?

<p>Réduction de la sensibilité des détecteurs et dégradation de la phase stationnaire. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'impact de la viscosité du gaz vecteur sur l'efficacité de la séparation en chromatographie en phase gazeuse (CPG)?

<p>La viscosité affecte la diffusion des solutés dans la phase mobile, influençant le paramètre d'efficacité (N) et la sensibilité de la détection. (A)</p> Signup and view all the answers

Le choix d'une phase stationnaire en chromatographie en phase gazeuse (CPG) dépend principalement de:

<p>la polarité des composés à séparer. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la principale raison d'utiliser un injecteur à vaporisation directe en chromatographie en phase gazeuse (CPG)?

<p>Pour vaporiser instantanément l'échantillon et assurer son transfert complet dans la colonne. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la fonction de la vanne de fuite (VF) en mode splitless dans un injecteur split/splitless?

<p>Fermer pendant quelques secondes pour transférer la quasi-totalité de l'échantillon sur la colonne avant d'être ouverte pour purger l'injecteur. (A)</p> Signup and view all the answers

L'injection « on column » est particulièrement adaptée pour:

<p>Les échantillons fragiles ou présentant une grande variété de volatilités. (D)</p> Signup and view all the answers

Dans un détecteur à ionisation de flamme (FID), quel gaz est généralement utilisé comme gaz vecteur?

<p>Azote. (A)</p> Signup and view all the answers

Quel est le principe de fonctionnement d'un détecteur à capture d'électrons (ECD)?

<p>Capture des électrons par les solutés. (B)</p> Signup and view all the answers

Quel est l'objectif principal de la programmation de température en chromatographie en phase gazeuse (CPG)?

<p>Améliorer la séparation des composés ayant des points d'ébullition très différents. (B)</p> Signup and view all the answers

Parmi les applications suivantes, laquelle requiert le plus souvent la dérivatisation des échantillons en chromatographie en phase gazeuse (CPG)?

<p>Analyse des acides gras. (C)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la signification de l'acronyme CPG?

<p>Chromatographie en phase gazeuse (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la fonction du septum dans un injecteur de chromatographie en phase gazeuse (CPG)?

<p>Permettre l'introduction de l'échantillon tout en maintenant l'étanchéité du système. (A)</p> Signup and view all the answers

Comment la variance du volume injecté affecte-t-elle la résolution des pics en chromatographie en phase gazeuse?

<p>Une variance plus faible du volume injecté améliore la résolution en réduisant l'élargissement des pics. (A)</p> Signup and view all the answers

L'équation $logV_R = \frac{-\Delta H}{2,3RT} + cte$ décrit la relation entre le volume de rétention réduit ($V_R$) et la températur (T) , que représentent $\Delta H$ et R?

<p>$\Delta H$ = enthalpie de dissolution ou d'adsorption; R = constante des gaz parfaits (B)</p> Signup and view all the answers

Parmi les conditions suivantes, laquelle est la plus susceptible d'affecter la durée de vie d'une phase stationnaire dans une colonne CPG?

<p>L’utilisation continue de la colonne à des températures proches de sa limite maximale. (A)</p> Signup and view all the answers

Lors de la programmation de température en CPG, quel compromis faut-il généralement considérer?

<p>Entre la vitesse d'analyse et la résolution des pics. (B)</p> Signup and view all the answers

En chromatographie gaz-liquide (CGL), quel est le principal facteur déterminant la séparation des composés?

<p>La polarité des composés et leur interaction avec la phase stationnaire liquide. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle est l'importance de l'inertie du gaz vecteur par rapport aux solutés et à la phase stationnaire en CPG?

<p>Elle assure que le gaz vecteur ne réagit pas avec les solutés ou la phase stationnaire, évitant ainsi toute interférence. (B)</p> Signup and view all the answers

Quelle technique permet de chauffer des solutions conditionnées dans des petits flacons scellés (Vial) de 6 à 20 ml, prélever et injecter à l'aide d'une seringue à gaz la vapeur surnageante?

<p>Technique de préparation des échantillons dite « espace de tête ou Headspace » (D)</p> Signup and view all the answers

Dans le cadre de l'amélioration de la sensibilité en chromatographie en phase gazeuse, quelle est la méthode employée pour rendre la détection plus ciblée, en introduisant, par exemple, des atomes d'halogène via dérivatisation pour le détecteur à capture d'électrons (ECD)?

<p>Rendre la détection plus spécifique (A)</p> Signup and view all the answers

La spectrométrie de masse (SM) peut être couplée à la chromatographie en phase gazeuse (CPG). Quel avantage principal ce couplage offre-t-il?

<p>Identification structurale des composés séparés. (A)</p> Signup and view all the answers

En chromatographie, lorsqu'un composé est dit «élué», à quoi cela fait-il référence?

<p>Le composé est entraîné hors de la colonne par le gaz vecteur après séparation. (D)</p> Signup and view all the answers

Pour l'analyse quantitative en chromatographie, si l'aire du pic d'un composé augmente, qu'est-ce que cela indique concernant la quantité de ce composé dans l'échantillon?

<p>La quantité a augmenté. (C)</p> Signup and view all the answers

Quel domaine d'application de la chromatographie en phase gazeuse implique l'analyse des principes actifs présents dans les médicaments?

<p>Pharmaceutique (B)</p> Signup and view all the answers

En quoi consiste l'aspect qualitatif d'une analyse chromatographique?

<p>À identifier un composé. (A)</p> Signup and view all the answers

Laquelle des applications suivantes de la chromatographie en phase gazeuse nécessite l'utilisation de colonnes chirales?

<p>La séparation des énantiomères. (D)</p> Signup and view all the answers

Quelle est la caractéristique principale d'un détecteur dit «universel» en chromatographie en phase gazeuse?

<p>Il peut détecter tous les types de composés, indépendamment de leur nature chimique. (C)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Qu'est-ce qu'un gaz vecteur?

Gaz utilisé comme phase mobile pour transporter les analytes.

Qu'est-ce que la chromatographie en phase gazeuse?

Technique de séparation basée sur la distribution des molécules entre une phase gazeuse mobile et une phase stationnaire.

CGL (Chromatographie gaz-liquide)

Phase stationnaire liquide; rétention par partage.

CGS (Chromatographie gaz-solide)

Phase stationnaire solide; rétention par adsorption.

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Qualités d'un gaz vecteur

Doit être pur, inerte et compatible avec le détecteur.

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Rôle de la température

Contrôle la séparation en GC.

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Gaz vecteurs courants

Hélium (He), hydrogène (H₂) et azote (N₂).

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Colonnes capillaires

Type de colonne avec haute efficacité.

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Colonnes remplies

Type de colonne avec une faible efficacité.

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Rôle du détecteur

Fournit un signal en fonction de la quantité d'analyte.

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Détecteur idéal (caractéristiques)

Stable, rapide et reproductible.

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FID (Détecteur à Ionisation de Flamme)

Utilise une flamme pour ioniser les composés.

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TCD (Catharomètre)

Détecte les changements de conductivité thermique.

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ECD (Détecteur à Capture d'Électrons)

Capture d'électrons par des solutés.

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Objectifs de la dérivatisation

Augmentent la volatilité ou la détectabilité.

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Détecteur de masse (principes)

Fragmentation, ionisation, séparation selon m/z.

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Silylation

Ajout d'un groupe silyle.

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Acylation

Ajout d'un groupe acyle.

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Alkylation

Ajout d'un groupe alkyle.

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Objectifs qualitatifs en CPG

Identifier et tester la pureté.

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Objectifs quantitatifs en CPG

Identifier et quantifier.

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Applications de la CPG

Toxicologie, pharmaceutique, agroalimentaire, environnement...

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Relation quantitative en CPG

Quantité de composé injecté proportionnelle à l'aire du pic.

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Conditions pour l'analyse CPG

Volatiles et thermostables.

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Applications pharmaceutiques de la CPG

Matières premières, préparations pharmaceutiques et gaz médicaux.

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Applications agroalimentaires de la CPG

Huiles essentielles, arômes et matières grasses.

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Applications énergétiques de la CPG

Essence, diesel et gaz naturel.

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Rôle du four en CPG

Régler précisément la température.

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Rôle du système d'injection

Vaporiser et transférer l'échantillon.

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Mode 'split' (Split/Splitless)

Échantillons concentrés.

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Mode 'splitless' (Split/Splitless)

Échantillons dilués.

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Study Notes

  • La chromatographie en phase gazeuse (CPG) utilise un gaz vecteur comme phase mobile
  • La phase stationnaire est conditionnée dans une colonne

Types de chromatographie en phase gazeuse

  • Chromatographie gaz-liquide (CGL): la phase stationnaire est un liquide, et la rétention est basée sur le partage
  • Chromatographie gaz-solide (CGS): la phase stationnaire est un solide, et la rétention est basée sur l'adsorption
  • La CPG est appropriée pour les substances naturellement volatiles ou celles qui peuvent être volatilisées par augmentation de la température

Principe de la CPG

  • Les solutés sont volatilisés dans un injecteur et transportés par un gaz vecteur à travers la colonne, où ils sont séparés
  • La rétention des molécules dépend de la température et de l'affinité pour la phase stationnaire
  • Les éléments séparés sont identifiés et quantifiés par un détecteur

Gaz vecteur

  • Doit être de grande pureté, inerte vis-à-vis des solutés et de la phase stationnaire, et compatible avec le détecteur
  • Les plus utilisés sont l'hélium (He), l'hydrogène (H2) et l'azote (N2)
  • Transporte les analytes à travers la colonne
  • La nature du gaz vecteur n'influence pas significativement les coefficients de distribution des composés
  • La viscosité du gaz vecteur influence la diffusion des solutés et donc l'efficacité et la sensibilité de la détection
  • Différents gaz vecteurs ont des coefficients de diffusion différents, impliquant des vitesses optimales différentes

Phase stationnaire

  • Doit être stable, avoir une faible tension de vapeur, et ne pas créer d'associations irréversibles avec les solutés

Phase stationnaire Solide (CGS)

  • Matériau adsorbant comme la silice ou l'alumine
  • Principalement utilisé pour la séparation des gaz (N2, CO, CO2)

Phase stationnaire Liquide (CGL)

  • Nombreuses, avec une polarité variable, classées en grandes familles

Exemples de phases stationnaires liquides

  • Carbures saturés (squalane): apolaire, température limite d'utilisation de 280°C
  • Polysiloxanes: polarité variable selon les substituants, Polydiméthylsiloxane (TMax = 350°C) et 5% Phényl-polydiméthyl siloxane (TMax = 350°C)
  • Polyéthers glycols: polaires, Polyéthylène glycols (TMax = 250°C)
  • Le choix de la phase stationnaire dépend de la polarité des composés à séparer et de la température d'utilisation
    • Solutés apolaires : phase apolaire
    • Solutés polaires : phase polaire

Types de conditionnement de la phase stationnaire

  • Colonnes remplies ou classiques: tubes en inox ou en verre de 0,5 à 6 m de long, remplies d'un lit homogène de particules
  • Colonnes capillaires: tubes en silice fondue de 10 à 100 m de long, avec la phase stationnaire déposée sur la paroi interne

Types de colonnes capillaires

  • WCOT (Wall-Coated Open Tubular): phase stationnaire liquide directement sur la paroi
  • SCOT (Support-Coated Open Tubular): support solide poreux recouvert de phase stationnaire liquide
  • PLOT (Porous-Layer Open Tubular): support solide poreux comme phase stationnaire

Comparaison entre colonnes remplies et capillaires

  • Pression relative: élevée (colonnes remplies) vs faible (colonnes capillaires)
  • Longueur: 1-6 m (colonnes remplies) vs 10-100 m (colonnes capillaires)
  • Efficacité: 500-1000 plateaux théoriques/m (colonnes remplies) vs 1000-4000 (colonnes capillaires)
  • Qté de phase stationnaire: élevée (colonnes remplies) vs faible (colonnes capillaires)
  • Volume à injecter: élevé (colonnes remplies) vs faible (colonnes capillaires)

Rôle de la température

  • Relation linéaire entre le volume de rétention réduit et la température
  • Plus la température est élevée, moins les solutés sont retenus
  • Lors de la programmation de la température, il faut éviter la destruction des molécules, ne pas dépasser la température maximale, et contrôler la sélectivité et la résolution
  • Analyses en mode isotherme ou programmation de température

Appareillage CPG

  • Source de gaz vecteur: bouteilles pressurisées avec régulateur ou générateurs de gaz
  • Le gaz vecteur doit être exempt de traces d'hydrocarbures, de vapeur d'eau, et de dioxygène

Système d'injection

  • Rôle: vaporiser et transférer les échantillons en tête de colonne
  • La température de l'injecteur doit être supérieure à celle de la colonne
  • Injecteurs à vaporisation directe: bloc thermostaté où l'échantillon est vaporisé et entraîné dans la colonne
  • Injecteurs Split/Splitless: divise le flux de gaz vecteur et de l'échantillon
    • Mode split: élimine la majorité de l'échantillon vaporisé, pour les échantillons concentrés
    • Mode splitless: transfert de 95% de l'échantillon sur la colonne, pour les échantillons dilués
  • Injection "on column": injection directe dans la colonne froide, pour les échantillons fragiles
  • Technique "espace de tête": prélèvement et injection de la vapeur surnageante d'une solution chauffée

Four

  • Composant fondamental qui doit contrôler précisément la température
  • Disposer d'un système de refroidissement efficace
  • Exigences: plage de température de 5 à 450°C, précision de 0,1 degré, taux de programmation de 0,1 à 50°C/minute, reproductibilité <1%, temps de refroidissement rapide

Détecteurs

  • Appareil placé en sortie de colonne qui décèle les substances
  • Caractéristiques idéales: réponse stable, rapide, reproductible, sensibilité, linéarité, facilité d'emploi, non destructeur, universel

Détecteur à Ionisation de Flamme (FID)

  • L'éluat pénètre dans une flamme hydrogène/air
  • Les composés organiques forment des ions collectés par des électrodes
  • Le gaz vecteur utilisé est généralement l'azote
  • Le détecteur détecte quasiment tous les composés organiques

Détecteur À Conductivité Thermique TCD (Catharomètre)

  • Compare la conductivité thermique du gaz vecteur pur à celle du gaz vecteur chargé des molécules
  • Utilise l'hydrogène ou l'hélium comme gaz vecteur
  • Détecte toutes les substances

Détecteur À Capture D'électrons ECD

  • Le gaz vecteur (azote) est bombardé par rayonnement Β, émettant des électrons
  • Les solutés électrophiles capturent les électrons, diminuant le courant de base
  • Détecte les molécules avec des groupements électrophiles

Détecteur de Masse

  • Après la séparation, les solutés sont fragmentés et ionisés
  • Les ions fragments sont séparés par leur rapport masse/charge
  • Ils sont ensuite détectés, créant un spectre de masse pour l'identification moléculaire

Dérivatisation

  • Technique pour rendre les substances plus volatiles et thermostables
  • Remplacer les hydrogènes mobiles de l'analyte par des groupes plus faciles à manipuler

Objectifs de la dérivatisation

  • Améliorer la volatilité et la stabilité thermique
  • Rendre la détection plus spécifique et augmenter la sensibilité (exemple: introduction d'halogènes pour ECD)
  • Influencer l'élution et la fragmentation en spectrométrie de masse

Réactions de dérivatisation courantes

  • Silylation: remplacement d'un hydrogène par un groupe silyle
  • Acylation: remplacement d'un hydrogène par un groupe acyle
  • Alkylation: remplacement d'un hydrogène par un groupe alkyle
  • La réaction doit être quantitative, rapide et reproductible

Applications Qualitatives

  • Identifier un composé
  • Tester sa pureté, par comparaison à une spectrothèque

Analyse quantitative

  • Aspect quantitatif d'une chromatographie consiste à identifier un composé et à le doser
  • Pour un réglage donné de l'appareil, on admet qu'il existe pour chaque pic du chromatogramme une relation linéaire entre son aire (ou sa hauteur) et la quantité du composé (i) ayant traversée le détecteur.
  • La détermination de l'aire d'un pic s'effectue à l'aide d'un intégrateur électronique.
  • On mesure de l'aire du pic obtenu par injection d' une masse connue de soluté (standard).
  • La spectrométrie de masse coupler à la chromatographie en phase gazeuse peut être utilisée comme information sur la nature d'un produit

Applications de la CPG

  • Applications en toxicologie et pharmaceutique
    • Contrôle des matières premières, des préparations pharmaceutiques, des gaz médicaux
    • Recherche d'oxyde d'éthylène résiduel et de molécules impliquées dans les intoxications
  • Applications en agroalimentaire
    • Analyse des huiles essentielles, des arômes et parfums, et des matières grasses
  • Applications environnementales
    • Analyse de l'air et des pesticides et herbicides
  • Applications dans les secteurs de l'énergie
    • Analyse de l'essence, du diesel, et du gaz naturel

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