EntréeHistoire de la chromatographie. Histoire du développement de la chromatographie liquide
2. L'émergence et le développement de la chromatographie
L'émergence de la chromatographie en tant que méthode scientifique est associée au nom de l'éminent scientifique russe Mikhaïl Semenovitch Tsvet (1872 - 1919), qui en 1903 a découvert la chromatographie lors de recherches sur le mécanisme de conversion de l'énergie solaire en pigments végétaux. Cette année doit être considérée comme la date de création de la méthode chromatographique.
MS. La couleur fait passer une solution d'analytes et de phase mobile à travers une colonne d'adsorbant contenue dans un tube en verre. À cet égard, sa méthode s'appelait chromatographie sur colonne. En 1938, N.A. Izmailov et M.S. Schreiber a proposé de modifier la méthode de Tsvet et de séparer un mélange de substances sur une plaque recouverte d'une fine couche d'adsorbant. C'est ainsi qu'est née la chromatographie sur couche mince, permettant l'analyse de microquantités d'une substance.
En 1947, T.B. Gapon, E.N. Gapon et F.M. Shemyakin fut le premier à réaliser une séparation chromatographique d'un mélange d'ions dans une solution, l'expliquant par la présence d'une réaction d'échange entre les ions du sorbant et les ions contenus dans la solution. Ainsi, une autre direction de la chromatographie a été découverte : la chromatographie par échange d'ions. Actuellement, la chromatographie par échange d'ions est l'un des domaines les plus importants de la méthode chromatographique.
F.N. et G.B. Gapon a réalisé en 1948 ce qui a été exprimé par M.S. Colorez l'idée de la possibilité de séparation chromatographique d'un mélange de substances basée sur les différences de solubilité de précipités peu solubles. La chromatographie sur sédiments est apparue.
En 1957, M. Goley proposa d'appliquer un sorbant sur les parois internes d'un tube capillaire - chromatographie capillaire. Cette option permet l’analyse de microquantités de mélanges multicomposants.
Dans les années 60, il est devenu possible de synthétiser des gels ioniques et non chargés avec des tailles de pores strictement définies. Cela a permis de développer une version de la chromatographie dont l'essence est de séparer un mélange de substances en fonction de la différence de leur capacité à pénétrer dans la chromatographie gel-gel. Cette méthode permet de séparer des mélanges de substances de poids moléculaires différents.
Actuellement, la chromatographie a connu un développement important. Aujourd'hui, diverses méthodes de chromatographie, notamment en combinaison avec d'autres méthodes physiques et physico-chimiques, aident les scientifiques et les ingénieurs à résoudre une grande variété de problèmes, souvent très complexes, dans le domaine de la recherche scientifique et de la technologie.
Dmitri Ivanovitch Mendeleïev : contribution au développement de la chimie
Dmitri Mendeleev est né le 27 janvier (8 février 1834) à Tobolsk dans la famille du directeur du gymnase et administrateur des écoles publiques de la province de Tobolsk Ivan Pavlovich Mendeleev et Maria Dmitrievna Mendeleeva, née Kornilieva...
Vitamines liposolubles
L'hypovitaminose est une maladie associée à un manque de vitamines dans l'organisme. L'absence de certaines vitamines est une carence en vitamines. Avec un apport excessif de vitamines provenant de l'alimentation, une hypervitaminose se produit, des maladies associées à un excès de vitamines...
Histoire de la Société chimique russe
Alexander Abramovich Voskresensky (1809-1880) - chimiste organique russe, fondateur (avec Nikolai Nikolaevich Zinin) d'une grande école de chimistes russes, membre correspondant de l'Académie des sciences de Saint-Pétersbourg (1864)...
Aperçu historique des principales étapes du développement de la chimie
Systèmes colloïdaux dans le corps et leurs fonctions
Développement d'idées sur les systèmes colloïdaux et leurs propriétés. Les procédés colloïdaux tels que la teinture et le collage sont utilisés depuis l'Égypte ancienne. Le mot « colloïde » (du grec signifiant « colle ») a été inventé par T. Graham en 1862...
Dérivés polyhalogènes des alcanes
L’histoire de la chimie du fluor ne commence pas dans l’Égypte ancienne ou en Phénicie, ni même dans l’Arabie médiévale. L'émergence de la chimie du fluor commence avec la découverte du fluorure d'hydrogène (Scheele, 1771) puis du fluor élémentaire (Moissan, 1886)...
Traditionnellement, une expérience dans un atelier de laboratoire façonne la pensée empirique. Les élèves examinent un phénomène, y identifient des éléments structurels, les classent, décrivent des liens, mais tout cela est divisé dans la conscience...
La formation de la chimie
1). Période pré-alchimique : jusqu'au IIIe siècle. ANNONCE La chimie, science de la composition des substances et de leurs transformations, commence avec la découverte par l'homme de la capacité du feu à modifier les matériaux naturels. Apparemment, les gens savaient fondre le cuivre et le bronze, brûler des produits en argile...
Une classification particulière des méthodes chromatographiques peut être basée sur diverses caractéristiques du processus...
Fondements physico-chimiques du procédé chromatographique
La tâche de la théorie de la chromatographie est d'établir les lois du mouvement et du flou des zones chromatographiques. Les principaux facteurs sous-tendant la classification des théories de la chromatographie...
Chimie du pétrole et du gaz
La brillante supposition de M.V....
La chromatographie comme méthode de séparation et d'analyse
chromatographie mélange sorption désorption La chromatographie est un processus physique et chimique basé sur la répétition répétée des actes de sorption et de désorption d'une substance lorsqu'elle se déplace dans un écoulement d'une phase mobile le long d'un sorbant stationnaire...
Evolution de la chimie - perspectives immédiates
De quoi sont constitués les composés chimiques ? Comment sont structurées les plus petites particules de matière ? Comment se situent-ils dans l’espace ? Qu'est-ce qui unit ces particules ? Pourquoi certaines substances réagissent-elles entre elles...
On sait très peu de choses sur la conduite des analyses dans la Rus' antique. Naturellement, il était toujours nécessaire de vérifier la composition des différents matériaux, et en Russie, cela était fait par des herboristes, des teinturiers et des forgerons ; il y avait même des spécialistes spéciaux en exploration de minerais...
Étapes de développement de la chimie analytique en Russie
Le découvreur de la chromatographie était le scientifique, botaniste et physico-chimiste russe Mikhaïl Semyonovitch Tsvet.
La découverte de la chromatographie remonte à l'époque où Tsvet terminait son mémoire de maîtrise à Saint-Pétersbourg (1900-1902) et à sa première période de travail à Varsovie (1902-1903). Tout en étudiant les pigments végétaux, Tsvet a fait passer une solution d'un mélange de pigments de couleurs très légèrement différentes à travers un tube rempli d'un adsorbant - du carbonate de calcium en poudre, puis a lavé l'adsorbant avec un solvant pur. Les composants individuels du mélange se sont séparés et ont formé des bandes colorées. Selon la terminologie moderne, Tsvet a découvert une version en développement de la chromatographie (développement de la chromatographie par adsorption liquide). Tsvet a présenté les principaux résultats des recherches sur le développement de la version de la chromatographie qu'il a créée dans le livre « Les chromophylles dans le monde végétal et animal » (1910), qui est sa thèse de doctorat. échange d'ions de sédiment gazeux de chromatographie
Tsvet a largement utilisé la méthode chromatographique non seulement pour séparer un mélange et établir sa nature multicomposant, mais également pour une analyse quantitative, à cette fin, il a brisé une colonne de verre et a coupé la colonne adsorbante en couches ; Tsvet a développé des équipements pour la chromatographie liquide, a été le premier à réaliser des processus chromatographiques à pression réduite (pompage) et avec une certaine surpression, et a élaboré des recommandations pour la préparation de colonnes efficaces. En outre, il a introduit de nombreux concepts et termes de base de la nouvelle méthode, tels que « chromatographie », « développement », « déplacement », « chromatogramme », etc.
La chromatographie a d'abord été utilisée très rarement, sa période de latence a duré environ 20 ans, au cours de laquelle seul un très petit nombre de rapports sont apparus sur diverses applications de la méthode. Et ce n'est qu'en 1931 que R. Kuhn (Allemagne), A. Winterstein (Allemagne) et E. Lederer (France), travaillant dans le laboratoire de chimie (dirigé par R. Kuhn) de l'Institut de recherche médicale de l'empereur Guillaume à Heidelberg, gérèrent pour isoler l'a - et le b-carotène du carotène brut et démontrer ainsi la valeur de la découverte des couleurs.
Une étape importante dans le développement de la chromatographie a été la découverte par les scientifiques soviétiques N.A. Izmailov et M.S. Schreiber de la méthode de chromatographie sur couche mince (1938), qui permet l'analyse de microquantités d'une substance.
L'étape importante suivante fut la découverte par A. Martin et R. Synge (Angleterre) d'une variante de chromatographie de partage liquide utilisant l'exemple de la séparation des dérivés acétylés d'acides aminés sur une colonne remplie de gel de silice saturée d'eau, à l'aide de chloroforme. comme solvant (1940). Dans le même temps, il a été noté que non seulement le liquide, mais également le gaz peuvent être utilisés comme phase mobile. Quelques années plus tard, ces scientifiques ont proposé de réaliser la séparation des dérivés d'acides aminés sur du papier humidifié à l'eau avec du butanol comme phase mobile. Ils ont également mis en œuvre le premier système de séparation bidimensionnelle. Martin et Singh ont reçu le prix Nobel de chimie pour leur découverte de la chromatographie de partage. (1952). Ensuite, Martin et A. James ont réalisé une version de chromatographie de distribution gazeuse, séparant des mélanges sur un sorbant mixte de silicone DS-550 et d'acide stéarique (1952-1953). Depuis lors, la méthode de chromatographie en phase gazeuse a connu le développement le plus intensif.
L'une des variantes de la chromatographie en phase gazeuse est la chromatographie dans laquelle, pour améliorer la séparation d'un mélange de gaz, simultanément au mouvement de la phase mobile - le gaz, le sorbant et le mélange séparé sont affectés par un champ de température mobile ayant une certain gradient sur la longueur (A.A. Zhukhovitsky et al., 1951) .
Une contribution significative au développement de la méthode chromatographique a été apportée par G. Schwab (Allemagne), fondateur de la chromatographie par échange d'ions (1937 - 1940). Il a été développé davantage dans les travaux des scientifiques soviétiques E.N. Gapon et T.B. Gapon, qui a réalisé la séparation chromatographique d'un mélange d'ions en solution (avec F.M. Shemyakin, 1947), et a également mis en œuvre l'idée exprimée par Tsvet sur la possibilité de séparation chromatographique d'un mélange de substances basée sur la différence de solubilité de sédiments peu solubles (chromatographie sédimentaire, 1948).
L'étape moderne du développement de la chromatographie par échange d'ions a commencé en 1975 après les travaux de G. Small, T. Stevens et W. Bauman (USA), dans lesquels ils ont proposé une nouvelle méthode analytique appelée chromatographie ionique (une variante de la chromatographie ionique à haute performance). chromatographie échangeuse d'ions avec détection conductométrique).
La création par un employé de la société Perkin-Elmer, M. Golay (USA), d'une version capillaire de la chromatographie (1956), dans laquelle un sorbant est appliqué sur les parois internes d'un tube capillaire, ce qui rend il est possible d'analyser des microquantités de mélanges à plusieurs composants.
A la fin des années 60. L'intérêt pour la chromatographie liquide a fortement augmenté. La chromatographie liquide haute performance (HPLC) est apparue. Cela a été facilité par la création de détecteurs très sensibles, de nouveaux absorbants polymères sélectifs et de nouveaux équipements permettant de fonctionner à haute pression. Actuellement, la HPLC occupe une position de leader parmi les autres méthodes de chromatographie et est mise en œuvre dans différentes versions.
La chromatographie est une méthode de séparation et de détermination de substances basée sur la répartition des composants entre deux phases - mobile et stationnaire. La phase stationnaire est une substance solide poreuse (souvent appelée sorbant) ou un film liquide déposé sur une substance solide. La phase mobile est un liquide ou un gaz circulant à travers une phase stationnaire, parfois sous pression. Les composants du mélange analysé (sorbates) ainsi que la phase mobile se déplacent le long de la phase stationnaire. Il est généralement placé dans un tube en verre ou en métal appelé colonne. En fonction de la force de l'interaction avec la surface du sorbant (due à l'adsorption ou à un autre mécanisme), les composants se déplaceront le long de la colonne à des vitesses différentes. Certains composants resteront dans la couche supérieure du sorbant, d'autres, interagissant dans une moindre mesure avec le sorbant, se retrouveront dans la partie inférieure de la colonne, et certains quitteront complètement la colonne avec la phase mobile (ces composants sont dits non retenus, et leur temps de rétention détermine le « temps mort » de la colonne) .
Cela permet une séparation rapide de mélanges complexes de composants.
Historique de la découverte :
Naissance de la chromatographie
Dans la soirée de ce jour, lors d'une réunion du département de biologie de la Société des naturalistes de Varsovie, l'assistant du département d'anatomie et de physiologie des plantes Mikhaïl Semenovich Tsvet a fait un rapport « Sur une nouvelle catégorie de phénomènes d'adsorption et leur application à la biochimie. analyse."
Malheureusement, M.S. Tsvet, étant botaniste de formation, n'a pas suffisamment apprécié l'aspect analytique chimique de sa découverte et a publié peu de ses travaux dans des revues chimiques. Par la suite, ce sont les chimistes qui ont apprécié l’ampleur réelle du projet MS. La méthode de chromatographie couleur est devenue la méthode la plus courante en chimie analytique.
Les avantages suivants des méthodes chromatographiques doivent être soulignés :
1. La séparation est de nature dynamique et les actes de sorption-désorption des composants séparés se répètent plusieurs fois. Cela est dû à l'efficacité nettement supérieure de la chromatographie.
séparation par rapport aux méthodes de sorption statique et
extraction.
2. Lors de la séparation, différents types d'interactions entre les sorbates et la phase stationnaire sont utilisés : du purement physique à la chimisorption.
Cela permet de séparer sélectivement un large éventail de
3. Divers champs supplémentaires (gravitationnels, électriques, magnétiques, etc.) peuvent être appliqués aux substances séparées, ce qui, en modifiant les conditions de séparation, élargit les capacités de la chromatographie.
4. La chromatographie est une méthode hybride qui combine la séparation et la détermination simultanées de plusieurs composants.
5. La chromatographie permet de résoudre à la fois des problèmes analytiques (séparation, identification, détermination) et préparatifs (purification, isolement, concentration). La solution à ces problèmes peut être combinée en les réalisant en ligne.
De nombreuses méthodes sont classées selon l'état d'agrégation des phases, le mécanisme de séparation et la technique de séparation.
Les méthodes chromatographiques diffèrent également par la manière dont elles sont réalisées.
le processus de séparation en frontal, déplacement et éluant.
Chromatographie ionique
La chromatographie ionique est une chromatographie liquide haute performance pour la séparation des cations et des anions sur des échangeurs d'ions.
faible capacité. Utilisation généralisée de la chromatographie ionique
en raison de plusieurs de ses avantages :
– la capacité de déterminer un grand nombre de substances inorganiques et
ions organiques, et déterminent également simultanément les cations et
– haute sensibilité de détection (jusqu'à 1 ng/ml sans
pré-concentration;
– une sélectivité et une expressivité élevées ;
– petit volume de l'échantillon analysé (pas plus de 2 ml d'échantillon) ;
– large gamme de concentrations détectables (de 1 ng/ml à
– la possibilité d'utiliser différents détecteurs et leurs combinaisons, ce qui permet une sélectivité et un temps de détermination court ;
– possibilité d'automatisation complète de la détermination ;
– dans de nombreux cas, une absence totale de préparation préalable des échantillons.
Cependant, comme toute méthode analytique, la chromatographie ionique n’est pas sans inconvénients, parmi lesquels :
– la complexité de la synthèse des échangeurs d’ions, qui complique grandement
développement de la méthode ;
– une efficacité de séparation inférieure à celle de la HPLC ;
– la nécessité d’une haute résistance à la corrosion
système chromatographique, en particulier lors de la détermination
cations.
2.1 Historique du développement :
L'étude des processus d'échange d'ions a commencé dès le début du 19e siècle. à partir d'observations de l'influence des sols sur la composition chimique des solutions salines en contact avec eux. À la fin des années 40, G. Thompson a noté que le sol absorbe l'ammoniac provenant des engrais organiques appliqués. Des expériences correspondantes ont été réalisées par leur spécialiste de York, D. Spence. Les premiers résultats des expériences de D. Spence ont été publiés par G. Thompson en 1850. L'article note que « la première découverte de propriétés très importantes du sol pourrait presque échouer comme étant utile pour l'agriculture » et ses derniers travaux ont été publiés en 1852 et 1855.
2.3 Principes de séparation des ions dans les processus de sorption
La chromatographie par échange d'ions fait référence à la chromatographie en phase liquide-solide dans laquelle la phase mobile est un liquide (éluant) et la phase stationnaire est un solide (échangeur d'ions). La méthode de chromatographie par échange d'ions est basée sur le processus dynamique de remplacement des ions associés à la phase stationnaire par des ions d'éluant entrant dans la colonne. La séparation se produit en raison des différentes affinités des ions dans le mélange pour l'échangeur d'ions, ce qui entraîne des vitesses différentes de leur mouvement à travers la colonne.
La chromatographie ionique est une variante de la chromatographie sur colonne échangeuse d'ions.
Selon les recommandations de l'IUPAC (1993), les termes échange d'ions (IEC) et chromatographie ionique (IC) sont définis comme suit. "La chromatographie échangeuse d'ions est basée sur la différence dans les interactions échangeuses d'ions pour des analytes individuels. Si les ions sont séparés et peuvent être détectés à l'aide d'un détecteur conductométrique ou d'une détection UV indirecte, on parle alors de chromatographie ionique."
Formulation moderne (2005) : « La chromatographie ionique comprend toutes les séparations d'ions par chromatographie liquide haute performance (HPLC) dans des colonnes, combinées à une détection directe dans un détecteur de flux et à un traitement quantitatif des signaux analytiques résultants. » Cette définition caractérise la chromatographie ionique quels que soient le mécanisme de séparation et la méthode de détection et la distingue ainsi de l'échange d'ions classique.
Les principes de séparation suivants sont utilisés en chromatographie ionique :
Échange d'ion.
Formation de paires d'ions.
Exclusion ionique.
Échange d'ion
L'échange d'ions est une réaction hétérogène réversible d'échange équivalent d'ions situés dans la phase échangeuse d'ions (contre-ions) avec les ions de l'éluant. Les contre-ions sont retenus par les groupes fonctionnels de l'échangeur d'ions en raison des forces électrostatiques. Généralement, en chromatographie cationique, ces groupes sont des groupes acide sulfonique ; dans le cas de la chromatographie anionique – bases d'ammonium quaternaire. En figue. La figure 1 montre un diagramme du processus d'échange de cations et d'anions. Les ions de l'analyte sont désignés par A et les ions de l'éluant qui entrent en compétition avec eux pour les centres d'échange sont désignés par E.
Riz. 1. Échange d'ions de cations (A+) et d'anions (A-) contre des ions d'éluant (E+ ou E-) avec la participation d'un échangeur de cations contenant des groupes sulfo fonctionnels - SO3-, et d'un échangeur d'anions (groupes de base ammonium quaternaire -N +R3).
Formation de paires d'ions
Pour mettre en œuvre ce mécanisme de séparation, des réactifs à paires d'ions sont utilisés, qui sont ajoutés à la solution éluante. De tels réactifs sont des tensioactifs anioniques ou cationiques, tels que des acides alkylsulfoniques ou des sels de tétraalkylammonium.
Avec les ions détectables de charges opposées, les ions de ce réactif à paires d'ions forment une paire d'ions non chargés, qui peut être maintenue sur la phase stationnaire en raison d'interactions intermoléculaires. La séparation est réalisée en raison de la différence entre les constantes de formation des paires d'ions et le degré de leur adsorption sur la matrice sorbante. En figue. La figure 2 montre un modèle d'échange d'ions statique en chromatographie par paires d'ions après adsorption du réactif sur la phase stationnaire. Ce principe de séparation s'applique aussi bien aux anions qu'aux cations.
Riz. 2. Modèle d'échange d'ions en chromatographie par paires d'ions.
Exclusion ionique
Chromatographie d'exclusion d'ions (IEC). Principalement utilisé pour séparer les acides ou les bases faibles. L'IEC est de la plus haute importance pour la détermination des acides carboxyliques et aminés, des phénols et des glucides.
En figue. La figure 3 montre le principe de séparation par IEC en prenant comme exemple les acides R – COOH.
Riz. 3. Schéma de séparation des acides carboxyliques R – COOH par chromatographie d'exclusion d'ions.
En chromatographie d'exclusion d'ions, un échangeur de cations entièrement sulfoné contenant des ions hydrogène (contre-ions) est souvent utilisé comme phase stationnaire. Dans une solution aqueuse de l'éluant, les groupements acide sulfonique de l'échangeur d'ions sont hydratés. La coque d'hydratation est délimitée par une membrane imaginaire chargée négativement (membrane de Donnan). La membrane n'est perméable qu'aux molécules non dissociées (par exemple l'eau).
Les acides carboxyliques organiques peuvent être séparés si des acides minéraux forts sont utilisés comme éluant. En raison des faibles valeurs des constantes d'acidité, les acides carboxyliques sont présents dans de telles solutions sous forme non dissociée. Ces formes peuvent traverser la membrane de Donnan et être adsorbées sur la phase stationnaire.
Basé sur le principe de fractionnement :
Chromatographie d'affinité
Filtration sur gel
Adsorption
Sédimentaire
Adsorption-complexion
Distribution (phase normale, phase inverse).
Selon le mode d'évolution :
Chromatographie d'exclusion de taille
Evolution chromatographique
Analyse frontale
Chromatographie d'échange d'ions.
Selon l'emplacement de la phase stationnaire :
Colonne chromée
Chromatographie sur couche épaisse
Chromatographie sur couche mince
Chromatographie sur papier (film).
Selon la composition globale des phases :
Chromatographie en fluide supercritique
Chromatographie liquide (phase liquide-gel, liquide-liquide, liquide-solide)
Chromatographie en phase gazeuse (phase gazeuse-solide, gaz-liquide).
Par objectif de comportement :
Analytique
Préparatif
Industriel.
Par pression dans le système chromatographique :
Haute pression
Basse pression.
2. Historique du développement de la chromatographie liquide.
La chromatographie a été découverte par MS Tsvet en 1903 sous la forme d'une méthode d'adsorption de liquide sur colonne. Cette méthode utilisait des adsorbants avec une granulométrie supérieure à 50-100 microns, l'éluant traversait la colonne par gravité en raison de la gravité, il n'y en avait pas. La séparation s'est produite lentement, en quelques heures, et dans ce mode, la chromatographie liquide ne pouvait pas être utilisée à des fins analytiques. Dans les années 1965-1970, les efforts de spécialistes de divers pays visaient à créer une chromatographie liquide rapide. Il était clair que pour augmenter le taux de séparation, il était nécessaire de raccourcir les trajets de diffusion externe et interne. Cela pourrait être réalisé en réduisant le diamètre des grains d'adsorbant. Le remplissage des colonnes avec de petits grains (5 à 10 µm) créait une pression d'entrée élevée, ce qui nécessitait l'utilisation de pompes à haute pression. C’est ainsi qu’est née la chromatographie liquide haute pression. Avec la transition vers des adsorbants à fractions fines, l'efficacité des colonnes a considérablement augmenté (par unité de longueur, des centaines de fois supérieure à l'efficacité des colonnes en chromatographie en phase gazeuse), c'est pourquoi la chromatographie liquide analytique rapide moderne a été appelée chromatographie liquide haute performance (HPLC) . Développement d'adsorbants rigides à grains fins (5 ou 10 μm ), création de pompes haute pression (plus de 200 atm) et de détecteurs à flux continu - tout cela a assuré des performances élevées de la HPLC en termes de temps de séparation. inférieur à la chromatographie en phase gazeuse et, dans les domaines d'application, il l'a largement surpassé. Cette période a commencé à être appelée la seconde naissance de la chromatographie liquide, la renaissance, la période de sa renaissance. L'un des premiers chromatographes liquides commerciaux fut le modèle Du Pont 820 (1968). Il fut précédé par le développement d'une série de détecteurs pour la chromatographie liquide : un détecteur conductométrique (1951), un détecteur de chaleur d'adsorption (1959), un détecteur réfractométrique. détecteur (1962) et un détecteur UV (1966), un système de chromatographe liquide/spectromètre de masse (1973), la première version d'un détecteur à barrette de diodes (1976). En 1969, I Halasz et I Sebastian ont proposé des absorbants avec des alkyles chimiquement greffés. chaînes (« sorbants brosses ») avec des liaisons Si - O - C. Cette connexion s'est avérée instable. En 1970, J. Kirkland a développé des sorbants avec des liaisons Si-O-Si plus stables. Par souci d'équité, il convient de noter qu'une telle modification a été proposée bien plus tôt (1959) par K.D. Shcherbakova et A.V. Kisselev.
Dans notre pays, les chromatographes liquides ont été développés en 1969-1972, il s'agit des modèles Tsvet-1-69, Tsvet-304, XG-1301.
L'étape moderne de la HPLC : actuellement, la HPLC est la principale
positions parmi les autres méthodes de chromatographie à la fois en termes de volume d'équipements produits (plus de 40 000 chromatographes par an d'une valeur de plus de 2 milliards de dollars) et en nombre de publications (5 à 6 000 publications par an).
Le rôle de la HPLC est également important dans des domaines vitaux de la science et de la production tels que la biologie, la biotechnologie, l'industrie alimentaire, la médecine, les produits pharmaceutiques, l'examen médico-légal, le contrôle de la pollution environnementale, etc. La HPLC a joué un rôle majeur dans le déchiffrement du génome humain, ces dernières années. années années résout avec succès les problèmes
chalets de protéomique.
1. Introduction.
2. L'émergence et le développement de la chromatographie.
3. Classification des méthodes chromatographiques.
4. Chromatographie sur phase stationnaire solide :
a) chromatographie en phase gazeuse (adsorption de gaz) ;
b) chromatographie liquide (adsorption liquide).
5. Chromatographie sur phase liquide stationnaire :
a) chromatographie gaz-liquide ;
b) chromatographie sur gel.
6. Conclusion.
Comme les rayons du spectre, les différents composants du mélange pigmentaire sont naturellement répartis dans une colonne de carbonate de calcium, permettant leur détermination qualitative et quantitative. J'appelle la préparation ainsi obtenue un chromatogramme et la méthode proposée – chromatographique.
M.S. Tsvet, 1906
Introduction
Non seulement le chimiste, mais aussi de nombreux autres spécialistes doivent faire face à la nécessité de séparer et d'analyser un mélange de substances.
Dans le puissant arsenal de méthodes chimiques et physico-chimiques de séparation, d'analyse, d'étude de la structure et des propriétés des composés chimiques individuels et de leurs mélanges complexes, la chromatographie occupe l'une des premières places.
La chromatographie est une méthode physico-chimique permettant de séparer et d'analyser des mélanges de gaz, de vapeurs, de liquides ou de substances dissoutes et de déterminer les propriétés physico-chimiques de substances individuelles, basée sur la répartition des composants séparés des mélanges entre deux phases : mobile et stationnaire. Les substances qui composent la phase stationnaire sont appelées absorbants. La phase stationnaire peut être solide ou liquide. La phase mobile est un flux de liquide ou de gaz filtré à travers une couche sorbante. La phase mobile fonctionne comme un solvant et un support du mélange de substances analysé, converti à l'état gazeux ou liquide.
Il existe deux types de sorption : l'adsorption - absorption de substances par une surface solide et l'absorption - dissolution de gaz et de liquides dans des solvants liquides.
2. L'émergence et le développement de la chromatographie
L'émergence de la chromatographie en tant que méthode scientifique est associée au nom de l'éminent scientifique russe Mikhaïl Semenovitch Tsvet (1872 - 1919), qui en 1903 a découvert la chromatographie lors de recherches sur le mécanisme de conversion de l'énergie solaire en pigments végétaux. Cette année doit être considérée comme la date de création de la méthode chromatographique.
MS. La couleur fait passer une solution d'analytes et de phase mobile à travers une colonne d'adsorbant contenue dans un tube en verre. À cet égard, sa méthode s'appelait chromatographie sur colonne. En 1938, N.A. Izmailov et M.S. Schreiber a proposé de modifier la méthode de Tsvet et de séparer un mélange de substances sur une plaque recouverte d'une fine couche d'adsorbant. C'est ainsi qu'est née la chromatographie sur couche mince, permettant l'analyse de microquantités d'une substance.
En 1947, T.B. Gapon, E.N. Gapon et F.M. Shemyakin fut le premier à réaliser une séparation chromatographique d'un mélange d'ions dans une solution, l'expliquant par la présence d'une réaction d'échange entre les ions du sorbant et les ions contenus dans la solution. Ainsi, une autre direction de la chromatographie a été découverte : la chromatographie par échange d'ions. Actuellement, la chromatographie par échange d'ions est l'un des domaines les plus importants de la méthode chromatographique.
F.N. et G.B. Gapon a réalisé en 1948 ce qui a été exprimé par M.S. Colorez l'idée de la possibilité de séparation chromatographique d'un mélange de substances basée sur les différences de solubilité de précipités peu solubles. La chromatographie sur sédiments est apparue.
En 1957, M. Goley proposa d'appliquer un sorbant sur les parois internes d'un tube capillaire - chromatographie capillaire. Cette option permet l’analyse de microquantités de mélanges multicomposants.
Dans les années 60, il est devenu possible de synthétiser des gels ioniques et non chargés avec des tailles de pores strictement définies. Cela a permis de développer une version de la chromatographie dont l'essence est de séparer un mélange de substances en fonction de la différence de leur capacité à pénétrer dans la chromatographie gel-gel. Cette méthode permet de séparer des mélanges de substances de poids moléculaires différents.
Actuellement, la chromatographie a connu un développement important. Aujourd'hui, diverses méthodes de chromatographie, notamment en combinaison avec d'autres méthodes physiques et physico-chimiques, aident les scientifiques et les ingénieurs à résoudre une grande variété de problèmes, souvent très complexes, dans le domaine de la recherche scientifique et de la technologie.
3. Classification des méthodes chromatographiques
La variété des modifications et variantes de la méthode de chromatographie nécessite leur systématisation ou leur classification.
La classification peut être basée sur diverses caractéristiques, à savoir :
1. état d'agrégation des phases ;
2. mécanisme de séparation ;
3. méthode de réalisation du procédé ;
4. but du processus.
Classement selon l'état d'agrégation des phases :
chromatographie gazeuse (phase mobile - gaz), gaz-liquide (phase mobile - gaz, phase stationnaire - liquide), liquide (phase mobile - liquide).
Classification par mécanisme de séparation.
La chromatographie d'adsorption est basée sur l'adsorption sélective (absorption) de composants individuels du mélange analysé par des adsorbants appropriés. La chromatographie d'adsorption est divisée en liquide (chromatographie d'adsorption liquide) et gazeuse (chromatographie d'adsorption gazeuse).
La chromatographie échangeuse d'ions est basée sur l'utilisation de processus d'échange d'ions se produisant entre les ions mobiles de l'adsorbant et les ions de l'électrolyte lors du passage d'une solution de l'analyte à travers une colonne remplie d'une substance échangeuse d'ions (échangeur d'ions). Les échangeurs d'ions sont des composés inorganiques et organiques insolubles de haut poids moléculaire. L'oxyde d'aluminium, la permutite, le charbon sulfoné et diverses substances échangeuses d'ions organiques synthétiques - des résines échangeuses d'ions sont utilisées comme échangeurs d'ions.
La chromatographie sédimentaire est basée sur la solubilité différente des précipitations formées par les composants du mélange analysé avec des réactifs spéciaux. Par exemple, lorsqu'une solution d'un mélange de sels de Hg (II) et de Pb est passée à travers une colonne avec un support pré-imprégné d'une solution de KI, 2 couches colorées se forment : la couche supérieure, colorée en rouge orangé (HgI 2 ), et celui du bas, de couleur jaune (PbI 2).
Classement selon la méthode de réalisation du procédé.
La chromatographie sur colonne est un type de chromatographie dans laquelle une colonne est utilisée comme support pour un solvant stationnaire.
La chromatographie sur papier est un type de chromatographie dans laquelle, au lieu d'une colonne, des bandes ou des feuilles de papier filtre ne contenant pas d'impuretés minérales sont utilisées comme support pour un solvant stationnaire. Dans ce cas, une goutte de la solution à tester, par exemple un mélange de solutions de sels de Fe (III) et de Co (II), est appliquée sur le bord d'une bande de papier. Le papier est suspendu dans une chambre fermée (Fig. 1), son bord avec une goutte de la solution d'essai appliquée dessus est descendu dans un récipient contenant un solvant mobile, par exemple de l'alcool n-butylique. Le solvant mobile, se déplaçant sur le papier, le mouille. Dans ce cas, chaque substance contenue dans le mélange analysé se déplace à sa vitesse inhérente dans la même direction que le solvant. Une fois la séparation des ions terminée, le papier est séché puis pulvérisé avec un réactif, en l'occurrence une solution K 4, qui forme des composés colorés avec les substances séparées (bleu avec les ions fer, vert avec les ions cobalt). Les zones résultantes sous forme de taches colorées permettent de déterminer la présence de composants individuels.
La chromatographie sur papier associée à l'utilisation de réactifs organiques permet une analyse qualitative de mélanges complexes de cations et d'anions. Un certain nombre de substances peuvent être détectées sur un chromatogramme à l'aide d'un seul réactif, puisque chaque substance est caractérisée non seulement par la coloration correspondante, mais également par un emplacement de localisation spécifique sur le chromatogramme.
La chromatographie sur couche mince est un type de chromatographie similaire dans son mécanisme de séparation à la chromatographie sur papier. La différence entre eux est qu'au lieu de feuilles de papier, la séparation est effectuée sur des plaques recouvertes d'une fine couche de sorbant à base d'oxyde d'aluminium en poudre, de cellulose, de zéolites, de gel de silice, de kieselguhr, etc. et maintenir un solvant stationnaire. Le principal avantage de la chromatographie sur couche mince est la simplicité de l'équipement, la simplicité et la vitesse élevée de l'expérience, la clarté suffisante de la séparation d'un mélange de substances et la possibilité d'analyser des ultra-microquantités d'une substance.
Classification selon le but du processus chromatographique.
La chromatographie est de la plus haute importance en tant que méthode d'analyse qualitative et quantitative de mélanges de substances (chromatographie analytique).
La chromatographie préparative est un type de chromatographie dans laquelle la séparation d'un mélange de substances est effectuée à des fins préparatoires, c'est-à-dire obtenir des quantités plus ou moins importantes de substances sous une forme pure, exempte d'impuretés. La tâche de la chromatographie préparative peut également être la concentration et l'isolement ultérieur d'un mélange de substances contenues sous forme de micro-impuretés par rapport à la substance principale.
La chromatographie non analytique est un type de chromatographie utilisé comme méthode de recherche scientifique. Il est utilisé pour étudier les propriétés de systèmes, tels que les solutions, la cinétique des processus chimiques et les propriétés des catalyseurs et des adsorbants.
Ainsi, la chromatographie est une méthode universelle pour analyser des mélanges de substances, obtenir des substances sous leur forme pure, ainsi qu'une méthode pour étudier les propriétés des systèmes.
4. Chromatographie sur phase stationnaire solide
a) Chromatographie en phase gazeuse (adsorption de gaz)
La chromatographie en phase gazeuse est une méthode chromatographique dans laquelle la phase mobile est gazeuse. La chromatographie en phase gazeuse est la plus largement utilisée pour la séparation, l'analyse et l'étude des substances et de leurs mélanges qui passent à l'état de vapeur sans décomposition.
L'une des variantes de la chromatographie en phase gazeuse est la chromatographie par adsorption gazeuse - il s'agit d'une méthode dans laquelle la phase stationnaire est un adsorbant solide.
En chromatographie en phase gazeuse, un gaz inerte est utilisé comme phase mobile (gaz porteur) : hélium, azote, argon, et beaucoup moins souvent hydrogène et dioxyde de carbone. Parfois, des vapeurs de liquides très volatils servent de gaz porteur.
Le processus de chromatographie en phase gazeuse est généralement effectué dans des instruments spéciaux appelés chromatographes en phase gazeuse (Fig. 3). Chacun d'eux dispose d'un système d'alimentation en flux de gaz vecteur, d'un système de préparation et d'introduction du mélange étudié, d'une colonne chromatographique avec un système de régulation de sa température, d'un système d'analyse (détecteur) et d'un système d'enregistrement des résultats de séparation. et analyse (enregistreur).
La température est importante en chromatographie par adsorption gazeuse. Son rôle réside principalement dans la modification de l'équilibre de sorption dans le système gaz-solide. Le degré de séparation des composants du mélange, l'efficacité de la colonne et la vitesse globale d'analyse dépendent du choix correct de la température de la colonne. Il existe une certaine plage de températures de colonne dans laquelle l'analyse chromatographique est optimale. Généralement, cette plage de température se situe dans la région proche du point d'ébullition du composé chimique déterminé. Lorsque les points d'ébullition des composants du mélange diffèrent considérablement les uns des autres, la programmation de la température de la colonne est utilisée.
La séparation dans une colonne chromatographique est l'opération la plus importante, mais préliminaire, de l'ensemble du processus d'analyse par chromatographie en phase gazeuse. En règle générale, les mélanges binaires (gaz vecteur - composant) sortant de la colonne pénètrent dans le dispositif de détection. Ici, les changements dans les concentrations de composants au fil du temps sont convertis en un signal électrique, enregistré à l'aide d'un système spécial sous la forme d'une courbe appelée chromatogramme. Les résultats de l’ensemble de l’expérience dépendent en grande partie du choix correct du type de détecteur et de sa conception. Il existe plusieurs classifications de détecteurs. Il existe des détecteurs différentiels et intégraux. Les détecteurs différentiels enregistrent la valeur instantanée d'une des caractéristiques (concentration ou flux) au cours du temps. Les détecteurs intégrés résument la quantité d'une substance sur une certaine période de temps. Des détecteurs de divers principes de fonctionnement, sensibilités et objectifs sont également utilisés : thermoconductométriques, à ionisation, spectroscopiques, spectrométriques de masse, coulométriques et bien d'autres.
Applications de la chromatographie par adsorption gazeuse
La chromatographie par adsorption gazeuse est utilisée dans les industries chimiques et pétrochimiques pour analyser les produits de synthèse chimique et pétrochimique, la composition des fractions pétrolières, déterminer la pureté des réactifs et la teneur en produits clés à différentes étapes des processus technologiques, etc.
L'analyse des gaz permanents et des hydrocarbures légers, y compris les isomères, par chromatographie en phase gazeuse prend 5 à 6 minutes. Auparavant, avec les analyseurs de gaz traditionnels, cette analyse durait 5 à 6 heures. Tout cela a conduit au fait que la chromatographie en phase gazeuse a commencé à être largement utilisée non seulement dans les instituts de recherche et les laboratoires de contrôle et de mesure, mais est également devenue partie intégrante des systèmes d'automatisation complexes des entreprises industrielles.
Aujourd'hui, la chromatographie en phase gazeuse est également utilisée dans la recherche de gisements de pétrole et de gaz, permettant de déterminer la teneur en substances organiques dans des échantillons prélevés dans les sols, indiquant la proximité des gisements de pétrole et de gaz.
La chromatographie en phase gazeuse est utilisée avec succès en médecine légale, où elle permet d'établir l'identité d'échantillons de taches de sang, d'essence, d'huiles, de contrefaçons de produits alimentaires coûteux, etc. Très souvent, la chromatographie en phase gazeuse est utilisée pour déterminer la teneur en alcool du sang des automobilistes. Quelques gouttes de sang d'un doigt suffisent pour savoir combien, quand et quel type de boisson alcoolisée il a bu.
La chromatographie en phase gazeuse nous permet d'obtenir des informations précieuses et uniques sur la composition des odeurs des produits alimentaires, comme le fromage, le café, le caviar, le cognac, etc. Parfois, les informations obtenues par analyse chromatographique en phase gazeuse ne nous plaisent pas. Par exemple, on trouve souvent des quantités excessives de pesticides dans les produits alimentaires, ou les jus de fruits contiennent du trichloréthylène qui, contrairement aux interdictions, a été utilisé pour augmenter le degré d'extraction du carotène des fruits, etc. Mais ce sont ces informations qui protègent la santé humaine.
Cependant, il arrive souvent que les gens négligent simplement les informations reçues. Cela s'applique principalement au tabagisme. Une analyse détaillée par chromatographie en phase gazeuse a établi depuis longtemps que la fumée des cigarettes et des cigarettes contient jusqu'à 250 hydrocarbures différents et leurs dérivés, dont environ 50 sont cancérigènes. C'est pourquoi le cancer du poumon est 10 fois plus fréquent chez les fumeurs, mais des millions de personnes continuent de s'empoisonner, ainsi que celles de leurs collègues et de leurs proches.
La chromatographie en phase gazeuse est largement utilisée en médecine pour déterminer le contenu de nombreux médicaments, déterminer le taux d'acides gras, de cholestérol, de stéroïdes, etc. dans le corps du patient. De telles analyses fournissent des informations extrêmement importantes sur l’état de santé d’une personne, l’évolution de sa maladie et l’efficacité de l’utilisation de certains médicaments.
La recherche scientifique en métallurgie, microbiologie, biochimie, dans le développement de produits phytopharmaceutiques et de nouveaux médicaments, dans la création de nouveaux polymères, matériaux de construction et dans de nombreux autres domaines très divers de l'activité humaine pratique est impossible à imaginer sans une méthode analytique aussi puissante. comme la chromatographie en phase gazeuse.
La chromatographie en phase gazeuse est utilisée avec succès pour déterminer la teneur en composés aromatiques polycycliques dangereux pour la santé humaine dans l'eau et l'air, le niveau d'essence dans l'air des stations-service, la composition des gaz d'échappement des véhicules dans l'air, etc.
Cette méthode est largement utilisée comme l’une des principales méthodes de surveillance de la propreté de l’environnement.
La chromatographie en phase gazeuse occupe une place importante dans nos vies, nous fournissant une quantité colossale d'informations. L'économie nationale et les organismes de recherche utilisent plus de 20 000 chromatographes en phase gazeuse d'une grande variété, qui sont des assistants indispensables pour résoudre de nombreux problèmes complexes auxquels les chercheurs et les ingénieurs sont confrontés quotidiennement.
b) Chromatographie liquide (adsorption liquide)
La chromatographie liquide est un groupe de variantes de chromatographie dans lesquelles la phase mobile est un liquide.
L'une des variantes de la chromatographie liquide est la chromatographie par adsorption liquide - il s'agit d'une méthode dans laquelle la phase stationnaire est un adsorbant solide.
Bien que la chromatographie liquide ait été découverte plus tôt que la chromatographie en phase gazeuse, elle n'est entrée dans une période de développement exceptionnellement intense que dans la seconde moitié du XXe siècle. À l'heure actuelle, en termes de degré de développement de la théorie du processus chromatographique et de la technologie de conception instrumentale, en termes d'efficacité et de vitesse de séparation, elle n'est guère inférieure à la méthode de séparation par chromatographie en phase gazeuse. Cependant, chacun de ces deux principaux types de chromatographie a son propre domaine d’application privilégié. Si la chromatographie en phase gazeuse convient principalement à l'analyse, à la séparation et à l'étude de substances chimiques d'un poids moléculaire de 500 à 600, alors la chromatographie liquide peut être utilisée pour des substances d'un poids moléculaire de plusieurs centaines à plusieurs millions, y compris des macromolécules de polymères extrêmement complexes. , protéines et acides nucléiques. Dans le même temps, contraster diverses méthodes chromatographiques est intrinsèquement dépourvu de bon sens, car les méthodes chromatographiques se complètent avec succès et le problème même d'une étude particulière doit être abordé différemment, à savoir quelle méthode chromatographique permet de la résoudre plus rapidement, les informations contenu et à moindre coût.
Comme en chromatographie en phase gazeuse, la chromatographie liquide moderne utilise des détecteurs qui permettent d'enregistrer en continu la concentration de l'analyte dans le flux liquide sortant de la colonne.
Il n’existe pas de détecteur universel unique pour la chromatographie liquide. Par conséquent, dans chaque cas spécifique, il convient de sélectionner le détecteur le plus adapté. Les plus largement utilisés sont les détecteurs ultraviolets, réfractométriques, à microadsorption et à ionisation de flamme de transport.
Détecteurs spectrométriques. Les détecteurs de ce type sont des dispositifs sélectifs très sensibles qui permettent de déterminer de très faibles concentrations de substances dans un écoulement en phase liquide. Leurs lectures dépendent peu des fluctuations de température et d'autres changements aléatoires de l'environnement. L'une des caractéristiques importantes des détecteurs spectrométriques est la transparence de la plupart des solvants utilisés en chromatographie par adsorption liquide dans la plage de longueurs d'onde de travail.
L'absorption est le plus souvent utilisée dans la région UV, moins souvent dans la région IR. Dans la région UV, on utilise des appareils fonctionnant dans une large plage - de 200 nm à la partie visible du spectre, ou à certaines longueurs d'onde, le plus souvent à 280 et 254 nm. Des lampes au mercure à basse pression (254 nm), moyenne pression (280 nm) et des filtres appropriés sont utilisés comme sources de rayonnement.
Détecteurs de microadsorption. Le fonctionnement des détecteurs à microadsorption repose sur le dégagement de chaleur lors de l'adsorption d'une substance sur l'adsorbant dont est remplie la cellule du détecteur. Cependant, ce n'est pas la chaleur qui est mesurée, mais la température de l'adsorbant à laquelle il est chauffé suite à l'adsorption.
Un détecteur à microadsorption est un instrument assez sensible. Sa sensibilité dépend principalement de la chaleur d'adsorption.
Les détecteurs à microadsorption sont universels et conviennent à la détection de substances organiques et inorganiques. Cependant, il est difficile d'en obtenir des chromatogrammes suffisamment clairs, notamment lorsque les composants du mélange ne sont pas complètement séparés.
5. Chromatographie en phase liquide stationnaire
a) Chromatographie gaz-liquide
La chromatographie gaz-liquide est une méthode de chromatographie en phase gazeuse dans laquelle la phase stationnaire est un liquide peu volatil déposé sur un support solide.
Ce type de chromatographie est utilisé pour séparer les gaz et les vapeurs de liquides.
La principale différence entre la chromatographie gaz-liquide et la chromatographie par adsorption gazeuse est que dans le premier cas, la méthode est basée sur l'utilisation d'un processus de dissolution et d'évaporation ultérieure de gaz ou de vapeur à partir d'un film liquide maintenu par un support solide inerte ; dans le second cas, le processus de séparation est basé sur l'adsorption et la désorption ultérieure de gaz ou de vapeur à la surface d'une substance solide - l'adsorbant.
Le processus de chromatographie peut être représenté schématiquement comme suit. Un mélange de gaz ou de vapeurs de liquides volatils est introduit par un courant de gaz vecteur dans une colonne remplie d'un vecteur inerte fixe sur laquelle est distribué un liquide non volatil (phase stationnaire). Les gaz et vapeurs étudiés sont absorbés par ce liquide. Ensuite, les composants du mélange à séparer sont déplacés sélectivement dans un certain ordre depuis la colonne.
La chromatographie gaz-liquide utilise un certain nombre de détecteurs qui répondent spécifiquement à toute substance organique ou à des substances organiques possédant un groupe fonctionnel spécifique. Il s'agit notamment des détecteurs à ionisation, des détecteurs à capture d'électrons, des détecteurs thermoioniques, spectrophotométriques et quelques autres détecteurs.
Détecteur à ionisation de flamme (FID). Le fonctionnement du FID est basé sur le fait que les substances organiques entrant dans la flamme d'un brûleur à hydrogène subissent une ionisation, à la suite de laquelle un courant d'ionisation apparaît dans la chambre du détecteur, qui est également une chambre d'ionisation dont la force est proportionnelle au nombre de particules chargées.
Le FID est sensible uniquement aux composés organiques et n'est pas sensible ou très faiblement sensible aux gaz tels que l'air, les oxydes de soufre et de carbone, le sulfure d'hydrogène, l'ammoniac, le sulfure de carbone, la vapeur d'eau et un certain nombre d'autres composés inorganiques. L'insensibilité du FID à l'air lui permet d'être utilisé pour déterminer la pollution de l'air provenant de diverses substances organiques.
Lorsque l'on travaille avec le FID, 3 gaz sont utilisés : le gaz vecteur (hélium ou azote), l'hydrogène et l'air. Les 3 gaz doivent avoir un degré de pureté élevé.
Détecteur d'argon. Dans un détecteur d'argon, l'ionisation est provoquée par la collision de molécules de la substance à déterminer avec des atomes d'argon métastables formés à la suite d'une exposition à un rayonnement radioactif B.
Détecteur thermoionique. Le principe de fonctionnement du détecteur thermoionique est que les sels de métaux alcalins, s'évaporant dans la flamme du brûleur, réagissent sélectivement avec des composés contenant des halogènes ou du phosphore. En l'absence de tels composés, un équilibre des atomes de métaux alcalins s'établit dans la chambre d'ionisation du détecteur. La présence d'atomes de phosphore du fait de leur réaction avec des atomes de métaux alcalins perturbe cet équilibre et provoque l'apparition d'un courant ionique dans l'enceinte.
Étant donné que le détecteur thermoionique a la plus grande sensibilité aux composés contenant du phosphore, on l'appelle phosphore. Ce détecteur est principalement utilisé pour l'analyse de pesticides organophosphorés, d'insecticides et d'un certain nombre de composés biologiquement actifs.
b) Chromatographie sur gel
La chromatographie sur gel (filtration sur gel) est une méthode de séparation de mélanges de substances de différents poids moléculaires en filtrant la solution analysée à travers des gels cellulaires réticulés.
La séparation d'un mélange de substances se produit si les tailles des molécules de ces substances sont différentes et que le diamètre des pores des grains de gel est constant et ne peut traverser que les molécules dont la taille est inférieure au diamètre des trous dans le pores gélifiés. Lors de la filtration d'une solution du mélange analysé, les molécules plus petites, pénétrant dans les pores du gel, sont retenues dans le solvant contenu dans ces pores et se déplacent le long de la couche de gel plus lentement que les grosses molécules qui ne sont pas capables de pénétrer dans les pores. Ainsi, la chromatographie sur gel permet de séparer un mélange de substances en fonction de la taille et du poids moléculaire des particules de ces substances. Cette méthode de séparation est assez simple, rapide et, surtout, elle permet de séparer des mélanges de substances dans des conditions plus douces que les autres méthodes chromatographiques.
Si vous remplissez une colonne de granulés de gel et que vous y versez ensuite une solution de diverses substances de poids moléculaires différents, alors à mesure que la solution se déplace le long de la couche de gel dans la colonne, ce mélange se séparera.
La période initiale de l'expérience : application d'une solution du mélange analysé sur la couche de gel de la colonne. La deuxième étape - le gel n'empêche pas la diffusion de petites molécules dans les pores, tandis que les grosses molécules restent dans la solution entourant les granules du gel. Lorsque la couche de gel est lavée avec un solvant pur, les grosses molécules commencent à se déplacer à une vitesse proche de la vitesse du solvant, tandis que les petites molécules doivent d'abord diffuser depuis les pores internes du gel dans le volume entre les grains et sont donc retenues. et lavé par le solvant plus tard. Un mélange de substances est séparé en fonction de leur poids moléculaire. Les substances sont éliminées de la colonne par ordre de poids moléculaire décroissant.
Application de la chromatographie sur gel.
L'objectif principal de la chromatographie sur gel est de séparer des mélanges de composés de haut poids moléculaire et de déterminer la distribution du poids moléculaire des polymères.
Cependant, la chromatographie sur gel est également utilisée pour séparer des mélanges de substances de poids moléculaire moyen et même des composés de faible poids moléculaire. Dans ce cas, il est très important que la chromatographie sur gel permette une séparation à température ambiante, ce qui la distingue avantageusement de la chromatographie gaz-liquide, qui nécessite un chauffage pour transférer les analytes en phase vapeur.
La séparation d'un mélange de substances par chromatographie sur gel est également possible lorsque les poids moléculaires des substances analysées sont très proches voire égaux. Dans ce cas, l'interaction des solutés avec le gel est utilisée. Cette interaction peut être si importante qu’elle annule les différences de taille moléculaire. Si la nature de l’interaction avec le gel est différente pour différentes substances, cette différence peut être utilisée pour séparer le mélange d’intérêt.
Un exemple est l’utilisation de la chromatographie sur gel pour diagnostiquer les maladies thyroïdiennes. Le diagnostic est posé par la quantité d'iode déterminée lors de l'analyse.
Les exemples donnés d'utilisation de la chromatographie sur gel montrent ses larges possibilités pour résoudre une grande variété de problèmes analytiques.
Conclusion
En tant que méthode scientifique de compréhension du monde qui nous entoure, la chromatographie se développe et s’améliore constamment. Aujourd'hui, elle est si souvent et si largement utilisée dans la recherche scientifique, la médecine, la biologie moléculaire, la biochimie, la technologie et l'économie nationale qu'il est très difficile de trouver un domaine de connaissances dans lequel la chromatographie n'est pas utilisée.
La chromatographie en tant que méthode de recherche avec ses capacités exceptionnelles est un facteur puissant de compréhension et de transformation d'un monde de plus en plus complexe dans l'intérêt de créer des conditions acceptables pour l'habitation humaine sur notre planète.
BIBLIOGRAPHIE
1. Aivazov B.V. Introduction à la chromatographie. – M. : Lycée, 1983 – p. 8-18, 48-68, 88-233.
2. Kreshkov A.P. Fondamentaux de la chimie analytique. Base théorique. Analyse qualitative, livre un, 4e éd., révisé. M., « Chimie », 1976 – p. 119-125.
3. Sakodinsky K.I., Orekhov B.I. Chromatographie en science et technologie. – M. : Connaissance, 1982 – p. 3-20, 28-38, 58-59.