LA CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GASEUSE -PARTIE-3

E Q U A T I O N    D E     V A N    D E E M T E R

On  appelle ainsi l’équation démontrée par van deemter, la première établie pour la chromatographie en phase gazeuse et qui suffit au praticien pour l’étude des caractéristiques de la colonne.

H=A+B/um+cf. um

Où um est la vitesse moyenne  du gaz vecteur dans la colonne.

(A+B/um) représente l’ »étalement  du pic dû à la diffusion  tourbillonnaire dans les multiples canaux formés par les granulés  du support et à la diffusion moléculaire  en phase gazeuse

cf.um est l’étalement  du pic  dû à la résistance  au transfert de masse  en phase liquide.                  

H optimum

(U) VITESSE LINEAIRE

HEPT

(CL+CG)u

B/u

U optimale

Le terme A, nul pour les colonnes capillaires, ne représente la contribution des transferts des molécules entre phases mobile et stationnaire.

Avec le terme B apparaît la diffusion moléculaire axiale du soluté dans le gaz.

Enfin, l’existence du terme C rend compte de la valeur finie du transfert de masse du soluté entre les deux phases

Il est donc conseiller pour toute colonne nouvellement fabriquée d’effectuer quelques essais préalables avec un soluté  donné , à une température convenablement choisie afin de tracer l’hyperbole ci–dessus et de déterminer la vitesse optimale du gaz vecteur , en pratique son débit à la sortie de la colonne .

On voit également d’après le profil de la Courbe de Van deemter (fig. 3) que l’utilisation d’une vitesse de gaz vecteur un peu supérieure à la valeur optimale n’affecte pas beaucoup l’efficacité de la colonne et qu’il n’y aura donc pas beaucoup d’inconvénient à se placer légèrement à droite de l’optimum, afin de diminuer la durée de l’analyse. Par contre, il faudra éviter de se placer dans la zone de l’analyse. Par contre, il faudra éviter de se placer dans la zone de gauche ou’ les variations de la H.E.P.T sont beaucoup plus brutales.

 L’APPAREILLAGE POUR LA CHROMATOGRAPHIE EN PHASE GAZEUSE

Le principe des séparations par chromatographie de partage gaz liquide a été émis en 1941 par MARTIN et SYNGE mais faute de réalisations pratiques, ce n’est qu’en 1952 que JAMES et MARTIN ont publié leur premier mémoire d’applications .le problème de l’appareillage a donc été long à résoudre et ce n’est qu’aux environs de 1960 que les appareils ont atteint leurs  dispositions maintenant classiques.

Schéma très simplifié d’un appareil de chromatographie en phase gazeuse

Injecteur

Colonne

Détecteur

Gaz

Vecteur

Intégrateur

Fig5

Un appareil de chromatographie se présente en principe selon le schéma  ci-dessus et se compose essentiellement comme il a été dit au chapitre des généralités, d’une chambre d’introduction, d’une chambre thermostatée ou se trouve logée la colonne de séparation, d’un détecteur.

Mieux on dira q’un système chromatographique est constitué non seulement du chromatographe, en phase gazeuse cœur de l’ensemble, mais aussi de ses satellites en amont (lignes de gaz, et accessoires) ou en aval (système d’acquisition de données).

Accessoirement, il peut être muni d’un dispositif de régulation et de mesure de débit de gaz vecteur  .enfin il est toujours couplé à une bouteille de gaz vecteur sous pression.

Le gaz vecteur

En général, on choisira comme gaz vecteur un gaz inerte pour les échantillons, propre et sec et acceptable par le type de détecteur utilisé.

              a) Choix du gaz vecteur

On axera le choix du gaz vecteur sur deux critères :

1/l’aspect économique : coût du gaz (l’hélium est plus cher que l’azote)

2/Le type de détecteur utilisé un FID ou un ECD ne nécessiteront pas les mêmes gazes

On constatera que l’hydrogène est le gaz qui possède la meilleure caractéristique de vélocité et est de ce fait assez souvent utilisé dans les analyses longues (analyse huile essentielle par ex)

D’autre part l’hydrogène en détection FID est le gaz vecteur le plus efficace ,mais son utilisation n’est pas sans danger d’où l’utilisation répandue des générateurs (hydrogènes ,et d’azote).

Les gazes vecteurs les plus utilisées  sont résumées dans le tableau suivant avec les gazes auxiliaires propres pour chaque détecteur :

 Tableau des gazes vecteurs et gazes auxiliaires les plus utilisés

Détecteur	Gaz vecteur	Gaz auxiliaire	commentaire
FID	Hydrogène	azote	Vélocité et sensibilité maximale
	Hélium	azote
	Azote	azote
NPD	Hélium	hélium
	Azote	hélium
ECD	Hélium	Ar/méthane
	Azote	Ar/méthane
	Ar /méthane	Ar/méthane
TCD	hydrogène
	Hélium
	Azote
	Argon

La pureté type pour une bonne utilisation de gaz vecteur

AZOTE	R		O2+H2O	50
	U		5	5
	N60	99.9999	0.1	1
HELIUM	U	99.995	5	5
	N60	99.9999	0.15	0.7
HYDROGENE	U	99.95H2+D2	5	5
	N60	99.9999H2+D2	0.1	0.5

L INJECTION ET LES DIFFERENTS INJECTEURS DISPONIBLES