La chromatographie en phase gazeuse (GC) est une technique analytique utilisée pour séparer et analyser les échantillons qui peuvent être vaporisés sans décomposition thermique. Parfois, la chromatographie en phase gazeuse est connue sous le nom de chromatographie de partage gaz-liquide (GLPC) ou de chromatographie en phase vapeur (VPC). Techniquement, GPLC est le terme le plus correct, car la séparation des composants dans ce type de chromatographie repose sur des différences de comportement entre un mobile fluide phase gazeuse et un fixe phase liquide.
L'instrument qui effectue la chromatographie en phase gazeuse est appelé Chromatographe en phase gazeuse. Le graphique résultant qui montre les données est appelé un chromatogramme en phase gazeuse.
Utilisations de la chromatographie en phase gazeuse
GC est utilisé comme un test pour aider à identifier les composants d'un mélange liquide et à déterminer leur concentration relative. Il peut également être utilisé pour séparer et purifier les composants d'un
mélange. De plus, la chromatographie en phase gazeuse peut être utilisée pour déterminer la pression de vapeur, chaleur de la solution et coefficients d'activité. Les industries l'utilisent souvent pour surveiller les processus afin de tester la contamination ou s'assurer qu'un processus se déroule comme prévu. La chromatographie peut tester l'alcoolémie, la pureté des médicaments, la pureté des aliments et la qualité des huiles essentielles. La GC peut être utilisée sur des analytes organiques ou inorganiques, mais l'échantillon doit être volatile. Idéalement, les composants d'un échantillon devraient avoir des points d'ébullition différents.Comment fonctionne la chromatographie en phase gazeuse
Tout d'abord, un échantillon liquide est préparé. L'échantillon est mélangé avec un solvant et est injecté dans le chromatographe en phase gazeuse. Typiquement, la taille de l'échantillon est petite - dans la gamme des microlitres. Bien que l'échantillon commence comme un liquide, il est vaporisé dans la phase gazeuse. Un gaz vecteur inerte circule également à travers le chromatographe. Ce gaz ne devrait réagir avec aucun des composants du mélange. Les gaz vecteurs communs comprennent l'argon, l'hélium et parfois l'hydrogène. L'échantillon et le gaz vecteur sont chauffés et pénètrent dans un long tube, qui est généralement enroulé pour maintenir la taille du chromatographe gérable. Le tube peut être ouvert (appelé tubulaire ou capillaire) ou rempli d'un matériau de support inerte divisé (une colonne garnie). Le tube est long pour permettre une meilleure séparation des composants. À l'extrémité du tube se trouve le détecteur, qui enregistre la quantité d'échantillon qui le frappe. Dans certains cas, l'échantillon peut également être récupéré à la fin de la colonne. Les signaux du détecteur sont utilisés pour produire un graphique, le chromatogramme, qui montre la quantité d'échantillon atteignant la détecteur sur l'axe des y et généralement à quelle vitesse il a atteint le détecteur sur l'axe des x (en fonction de quoi exactement le détecteur détecte). Le chromatogramme montre une série de pics. La taille des pics est directement proportionnelle à la quantité de chaque composant, bien qu'elle ne puisse pas être utilisée pour quantifier le nombre de molécules dans un échantillon. Habituellement, le premier pic provient du gaz vecteur inerte et le prochain pic est le solvant utilisé pour fabriquer l'échantillon. Les pics suivants représentent des composés dans un mélange. Afin d'identifier les pics sur un chromatogramme en phase gazeuse, le graphique doit être comparé à un chromatogramme d'un mélange standard (connu), pour voir où les pics se produisent.
À ce stade, vous vous demandez peut-être pourquoi les composants du mélange se séparent alors qu'ils sont poussés le long du tube. L'intérieur du tube est recouvert d'une fine couche de liquide (la phase stationnaire). Le gaz ou la vapeur à l'intérieur du tube (la phase vapeur) se déplace plus rapidement que les molécules qui interagissent avec la phase liquide. Les composés qui interagissent mieux avec la phase gazeuse ont tendance à avoir des points d'ébullition plus bas (sont volatils) et bas poids moléculaires, tandis que les composés qui préfèrent la phase stationnaire ont tendance à avoir des points d'ébullition plus élevés ou sont plus lourd. D'autres facteurs qui affectent la vitesse à laquelle un composé progresse dans la colonne (appelé le temps d'élution) comprennent la polarité et la température de la colonne. Parce que la température est si importante, elle est généralement contrôlée en dixièmes de degré et est sélectionnée en fonction du point d'ébullition du mélange.
Détecteurs utilisés pour la chromatographie en phase gazeuse
Il existe de nombreux types de détecteurs différents qui peuvent être utilisés pour produire un chromatogramme. En général, ils peuvent être classés comme non sélectif, ce qui signifie qu'ils répondent à tous composés sauf le gaz vecteur, sélectif, qui répondent à une gamme de composés aux propriétés communes, et spécifique, qui ne répondent qu'à un certain composé. Différents détecteurs utilisent des gaz de support particuliers et ont différents degrés de sensibilité. Certains types courants de détecteurs comprennent:
| Détecteur | Gaz de soutien | Sélectivité | Niveau de détection |
| Ionisation de flamme (FID) | l'hydrogène et l'air | la plupart des produits biologiques | 100 pg |
| Conductivité thermique (TCD) | référence | universel | 1 ng |
| Capture d'électrons (ECD) | maquillage | nitriles, nitrites, halogénures, organométalliques, peroxydes, anhydrides | 50 fg |
| Photo-ionisation (PID) | maquillage | aromatiques, aliphatiques, esters, aldéhydes, cétones, amines, hétérocycliques, certains organométalliques | 2 pg |
Lorsque le gaz de support est appelé "gaz d'appoint", cela signifie que le gaz est utilisé pour minimiser l'élargissement de la bande. Pour le FID, par exemple, l'azote gazeux (N2) est souvent utilisé. Le manuel d'utilisation qui accompagne un chromatographe en phase gazeuse décrit les gaz qui peuvent être utilisés et d'autres détails.
Sources
- Pavie, Donald L., Gary M. Lampman, George S. Kritz, Randall G. Engel (2006). Introduction aux techniques de laboratoire organiques (4e éd.). Thomson Brooks / Cole. pp. 797–817.
- Grob, Robert L.; Barry, Eugene F. (2004). Pratique moderne de la chromatographie en phase gazeuse (4e éd.). John Wiley & Sons.
- Harris, Daniel C. (1999). "24. Chromatographie des gaz". Analyse chimique quantitative (Cinquième éd.). W. H. Freeman and Company. pp. 675–712. ISBN 0-7167-2881-8.
- Higson, S. (2004). Chimie analytique. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850289-0