Séparations chromatographiques
Les séparations chromatographiques permettent de résoudre des mélanges en leurs composants en exploitant la distribution différentielle des analytes entre une phase stationnaire et une phase mobile.
Definition
La chromatographie est une famille de méthodes de séparation analytique dans lesquelles les composants d'un mélange sont répartis entre une phase stationnaire et une phase mobile en mouvement, de sorte qu'ils migrent à des vitesses différentes et émergent résolus dans le temps ou dans l'espace.
Scope
Ce domaine couvre les principales techniques de séparation de la chimie analytique : la chromatographie en phase gazeuse, la chromatographie liquide sous sa forme haute performance et l'électrophorèse capillaire, ainsi que la théorie sous-jacente de la migration et de l'élargissement des bandes. Il traite de la technologie des colonnes, de la sélection des phases mobiles et stationnaires, de la détection, et des figures de mérite — rétention, résolution et nombre de plateaux — qui décrivent une séparation. Le couplage de ces séparations à des détecteurs spectrométriques et de spectrométrie de masse est mentionné, mais les détecteurs eux-mêmes sont traités dans leurs propres domaines.
Sub-topics
Core questions
- Comment la partition différentielle entre deux phases sépare-t-elle les composants d'un mélange ?
- Qu'est-ce qui détermine la résolution, et comment l'efficacité, la sélectivité et la rétention sont-elles équilibrées ?
- Comment les méthodes gazeuses, liquides et électrophorétiques sont-elles choisies pour une classe d'analyte donnée ?
- Comment un pic chromatographique est-il lié quantitativement à la quantité d'analyte ?
Key theories
- La théorie des plateaux et la théorie cinétique (de van Deemter)
- L'efficacité d'une colonne est exprimée par un nombre de plateaux théoriques ; la théorie cinétique de van Deemter relie la hauteur de plateau à la vitesse d'écoulement par des contributions de la diffusion turbulente, de la diffusion longitudinale et de la résistance au transfert de masse, prédisant une vitesse optimale pour un élargissement minimal de la bande.
- Partition différentielle et rétention
- Chaque analyte se distribue entre les phases mobile et stationnaire selon sa constante de distribution ; le facteur de rétention résultant détermine la durée de son séjour sur la colonne, et les différences de rétention entre les analytes, combinées à l'efficacité de la colonne, déterminent s'ils sont résolus.
Mechanisms
Un échantillon est introduit dans un flux de phase mobile passant sur ou à travers une phase stationnaire. Les analytes qui interagissent plus fortement avec la phase stationnaire se déplacent plus lentement, de sorte que les composants se séparent à mesure qu'ils traversent la colonne et atteignent le détecteur à des moments différents. Le détecteur enregistre une série de pics ; leur position identifie les analytes par rapport à des étalons et leur surface les quantifie. L'élargissement des bandes dû à la diffusion et à la résistance au transfert de masse limite la proximité des pics qui peuvent encore être résolus.
Clinical relevance
Les séparations chromatographiques sont indispensables dans l'analyse pharmaceutique, la toxicologie clinique et médico-légale, la surveillance des contaminants environnementaux, l'analyse des aliments et des arômes, et la biotechnologie, car elles peuvent résoudre et quantifier de nombreux analytes provenant de matrices complexes en une seule analyse.
History
La chromatographie a débuté avec la séparation des pigments végétaux par Mikhail Tswett en 1906 sur une colonne garnie. La théorie de la partition de Martin et Synge dans les années 1940, pour laquelle ils ont reçu le prix Nobel, a fourni les bases conceptuelles et a conduit à la chromatographie gaz-liquide. La théorie cinétique de van Deemter et la colonne capillaire à tube ouvert de Golay dans les années 1950 ont établi la compréhension quantitative moderne des séparations.
Key figures
- Mikhail Tswett
- Archer Martin
- Richard Synge
- Marcel Golay
Related topics
Seminal works
- tswett1906
- vandeemter1956
- skoog2017
Frequently asked questions
- Quelle est la différence entre la chromatographie en phase gazeuse et la chromatographie liquide ?
- Les deux séparent par partition différentielle, mais la chromatographie en phase gazeuse utilise un gaz inerte comme phase mobile et convient aux analytes volatils et thermiquement stables, tandis que la chromatographie liquide utilise une phase mobile liquide et gère les composés non volatils, polaires ou thermiquement labiles.
- Que signifie la résolution en chromatographie ?
- La résolution mesure à quel point deux pics adjacents sont complètement séparés ; elle s'améliore avec des différences de rétention plus importantes, une efficacité de colonne plus élevée et une sélectivité appropriée, et est nécessaire pour quantifier chaque composant sans chevauchement.