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Les différentes techniques de chromatographie :



2.1.1 - LA CHROMATOGRAPHIE DE PARTAGE :

Principe :

Cette chromatographie liquide-liquide est fondée sur la (ré)partition différentielle de chacun des solutés entre deux liquides non miscibles, l'un constituant la phase stationnaire, l'autre la phase mobile. C'est une technique essentiellement qualitative.



Théorie de la partition : La distribution d'un soluté A entre deux solvants non-miscibles, l'un aqueux ( Saq ), l'autre organique ( Sorg ), relève de l'équilibre :


La constante d'équilibre (qui est le coefficient de partage) est égale à K :

partage d'une substance entre 2 phases liquides non miscibles

C'est l'équation de Nernst pour le partage d'une substance entre 2 phases liquides-non miscibles.
  • [ASorg] : concentrations en soluté A dans la phase organique
  • [ASaq] : les concentration en soluté A dans la phase aqueuse.
Noter qu'ici, nous avons un soluté qui est plus miscible dans le solvant organique que dans le solvant acqueux (ASorg est le numérateur et ASaq le dénominateur de l'équation). K aura donc une valeur supérieure à 1.

Cette constante d'équilibre à une température donnée est appelée coefficient de partage ou de distribution.

La transposition de cette partition d'un composé entre deux phases liquides dans un système chromatographique est rendue possible par la fixation de l'un des solvants sur un support inerte, l'autre solvant constituant la phase mobile. Un soluté très soluble dans la phase fixée migrera lentement, la force de rétention prédominant sur la force d'entraînement. A l'inverse, un soluté soluble dans la phase mobile migrera rapidement.


Figure 1 : Schéma d'une chromatographie liquide-liquide ascendante


Rapport frontal : On appelle rapport frontal, RF (ou référence front, coefficient de migration), le rapport suivant :

Distance parcourue par le soluté / Distance parcourue par le solvant

Le schéma ci-dessous montre comment calculer le RF dans le cas d'une chromatographie liquide-liquide ascendante :


Figure 2 : Rapport frontal.


Le rapport frontal est donc égal à :


Un soluté très soluble dans la phase fixe aura un RF faible ; très soluble dans la phase mobile, son RF sera élevé et proche de 1.

NB : Si l'on considère arbitrairement que le RF d'une substance témoin est égal à 1, on peut y rapporter tous les autres RF. On définit ainsi un RF relatif, appelé RX ou RT (T = témoin). Le RX est égal à :

Distance parcourue par le soluté / Distance parcourue par le témoin X


Notion de plateaux théoriques : La théorie de la chromatographie de partage peut être assimilée à la théorie de la distillation sur colonne à plateaux. On appelle plateau théorique la hauteur de support (colonne ou papier), telle que la phase mobile, quittant un plateau, se mette en équilibre avec le soluté fixé sur la phase stationnaire du plateau suivant. La qualité d'une séparation chromatographique peut s'exprimer en nombre de plateaux par mètre. Ce nombre varie 2 000 à 50 000 plateaux/m selon la technique.


Remarques : Dans le cas où le mélange contient des solutés de mobilités voisines, on peut augmenter le pouvoir séparateur en réalisant une chromatographie bidimensionnelle : sur le même support, on réalise une première chromatographie à l'aide d'un système de solvants, puis une deuxième à l'aide d'un second système de solvants, dans une direction perpendiculaire à la première.



Figure 3 : Schéma d'une chromatographie bidimensionnelle.
a) première chromatographie ; b) deuxième chromatographie.


NB : Il est également possible d'associer chromatographie et électrophorèse.

Solvants : Les deux solvants sont caractérisés pas leur différence de polarité et leur non-miscibilité. Généralement, le solvant fixe est polaire : très souvent, ce sera l'eau. Le solvant mobile non-polaire est souvent un mélange plus ou moins apolaire, choisi selon les nécessités de la séparation.

Technologie : C'est une technique essentiellement qualitative.
  • sur colonne : la colonne est remplie d'un support inerte imprégné du solvant fixe, le tout constituant la phase stationnaire. Or, les supports sont rarement totalement inertes; il est donc difficile de déterminer ce qui relève du partage et de l'adsorption. Autrement dit, les solutés vont être séparés selon deux mécanismes : le partage et de l'adsorption.
     
  • sur papier : en chromatographie ascendante ou descendante. Ici aussi l'intervention du papier ne peut être négligée : on assistera à un mélange de phénomènes d'adsorption et de partage.
     
  • sur couche mince : le support inerte du liquide qui constituera la phase mobile est coulé sur une plaque de verre. Les solvants migreront par capilarité.


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