A.T.E.M. Chimie


La chromatographie - Théorie

La chromatographie 

 

animation Tswett

En 1906, un botaniste russe Mikhail Semenovich TSWETT (1872- 1920) décrit la purification des pigments végétaux sur une colonne de verre remplie de craie
(M. Tswett, Ber. Deutsh. Bot. 24 (1906) 384) Il donne alors à ce phénomène de séparation le nom de chromatographie (du grec khrôma, couleur et graphein, écrire) qu'il définit comme l'enregistrement graphique des couleurs. On assiste alors à la naissance de la chromatographie, dont la définition a depuis fortement évolué. 

 

 

 

Tswett final  

 

 

 

 

 

 

L'expérience de TSWETT et son résultat

 

La chromatographie est une technique de séparation des constituants d'un mélange basée sur les interactions entre trois produits lors d'un processus dynamique : le composant (produit contenu dans le mélange), la phase mobile (le solvant) et la phase stationnaire (cellulose, silice, alumine, etc...)

 

 

 

 

shéma interaction  

 

 

En effet, le composant, en présence d'une phase liquide, va avoir tendance à se dissoudre partiellement ou totalement (dissolution) et en présence d'une phase solide à s'adsorber

Ne pas confondre : adsorber (déposer à la surface) avec absorber (faire entrer en soi)

 

Le composant est donc réparti entre la phase stationnaire et la phase mobile selon l'équilibre suivant:

 

La constante de cet équilibre définit le coefficient de partage entre les deux phases

 coef 

Cette constante d'équilibre n'est fonction que :

  • de la structure du composant qui détermine son affinité pour chacune des phases
  • de la nature de la phase stationnaire qui est un adsorbant ou un solvant pour chacun des composés
  • de la nature de la phase mobile, seulement si elle est un liquide, et donc un solvant pour chacun des composés
  • de la température qui affecte les pressions de vapeur et les solubilités

 On peut définir deux grands types de techniques chromatographiques selon la nature de leur phase mobile:

  • La chromatographie en phase gazeuse (C.P.G.) utilisant un gaz comme phase mobile
  • La chromatographie en phase liquide (C.L.) où c'est un liquide qui remplit le rôle de phase mobile 

Selon la mise en oeuvre pratique de la méthode on distinguera dans cette dernière:

  • La chromatographie de surface sur papier ou sur couche mince (c.c.m.)
  • La chromatographie sur colonne basse pression ou haute pression encore appellée Chromatographie Liquide Haute Performance (C.L.H.P.)  

Selon les phénomènes mis en jeu pour réaliser la séparation, on distinguera au sein des deux techniques :

  • La chromatographie de partage (C.P.G. et C.L.) lorsque la séparation est basée sur les différences de solubilité des molécules à séparer dans la phase liquide stationnaire qui imprègne un support solide.
  • La chromatographie d'adsorption (C.P.G. et C.L.) lorsque la phase stationnaire est un solide adsorbant, la séparation étant fondée sur les différences d'adsorption des composants du mélange par la phase stationnaire.
  • La chromatographie d'échanges d'ions (C.L.) où la phase stationnaire est un échangeur d'ions, c'est à dire un solide contenant des ions et susceptible de les échanger avec ceux de la solution avec laquelle il est en contact
  • La chromatographie d'exclusion (C.L.) dite également chromatographie de perméation (ou filtration) sur gel. La phase fixe est un solide poreux dont la dimension des pores est proche de celle de certaines molécules du mélange à séparer. Les molécules du mélange dont la dimension est supérieure à celle des pores sont exclues de la phase fixe et sont d'abord éluées, celles qui peuvent y pénétrer sont entraînées avec un certain retard. Ce retard est d'autant plus grand qu'elles pénètrent facilement dans les pores.