LA CHROMATOGRAHIE EN PHASE GASEUSE PARTIE -5

Schéma de montage

Le détecteur comprend  un brûleur  relié à la colonne, à la sortie de laquelle l’hydrogène est directement mélangé au gaz vecteur .l’oxygène nécessaire  à la combustion est amené directement par une canalisation d’air dans la chambre du détecteur.

Une électrode est placée au voisinage de la flamme et se trouve à un potentiel d’une centaine de volts par rapport à l’extrémité du brûleur.

Un système de chauffage régulé permet de maintenir le détecteur à une température constante.

                                                   (2-Avantages et inconvénients :

Ce détecteur simple est extrêmement sensible et son domaine de linéarité est suffisant pour la majorité des analyses.

Il a un volume mort petit  et un temps de réponse  instantané.

Son encrassement est faible et il peut travailler à des températures très hautes.

Sa réponse est fonction de la quantité qui le traverse  par unité de temps (débit massique).

Par contre il détruit le produit qui le traverse.

Le détecteur à ionisation est présenté comme étant le détecteur universel .en réalité il ne donne pas de signal pour les substances qui ne contiennent pas de carbone. 

3-Facteurs influençant la réponse du détecteur

·                      débits d’H2 et d’Air : le débit d’H2 doit avoir une valeur minimum fonction du débit du gaz vecteur.

·                      le réglage du débit d’air est moins important, il en faut suffisamment pour régler la combustion  mais pas trop car on augmente la turbulence et diminue la stabilité, les valeurs  courantes de débits de flamme sont : pour l’air 350ml à 400ml et si au lieu de l’air on utilise l’oxygène le débit sera de 70 ml  tandis que pour l’H2 35 à 40 ml.

·                      Débit de gaz vecteur :

De part son principe de détection, le signal du détecteur sera d’autant plus grand que le débit sera plus élevé .par contre, le domaine de linéarité est plus faible pour les débits élevés que pour les faibles débits.

Le détecteur à ionisation de flamme est très sensible  au débit du gaz vecteur en analyse quantitative, et il faut qu’il soit parfaitement réglé.

A N A L Y S E     Q U A N T I T A T I V E

Puisque la plupart des détecteurs que nous avons vus ont la propriété de fournir un signal qui est proportionnel à la quantité injectée, il est donc possible de faire de l’analyse quantitative en chromatographie en phase gazeuse.mais il convient de savoir quelle grandeur mesurée,et comment .

1-MESURE DE L’AIRE DU PIC

En toute rigueur la détermination de l’aire du pic ne peut être effectuée  surtout si celui-ci n’est pas symétrique, qu’à l’aide d’un intégrateur  de précision  ou encore  au moyen de la pesée.

Il existe heureusement plusieurs façons de se tirer d’affaire, que nous allons voir.

·  Intégration  automatique :

Les intégrateurs de type peuvent se diviser en deux groupes, de plus simple, électromécanique, au plus compliqué, entièrement électronique.

·  Triangulation

On trace les tangentes au pic  supposé gaussien .les intersections des tangentes avec la ligne de base définissent un triangle dont on mesure la surface.l’érreur excédentaire du pic est compensée par l’erreur difficitaire aux points d’inflexion de la courbe sur la ligne de base.

·          Intégration par pesée :

La méthode qui consiste à découper un pic dont l’aire est à mesurer et d’en déterminer le poids pour ensuite le comparer au poids d’une surface connue est longue et délicate  et les résultats obtenus sont entachés d’erreurs  par manque d’homogénéité  du papier  et par différence d’humidité des surfaces pesées .Aussi lorsqu’on ne possède pas d’intégrateur électronique on recourt aux méthodes géométriques.

 ·          Planimétrie

·          Dans cette méthode on suit l’enveloppe avec un planimètre et on lit directement la valeur convertie sur un cadran

·          Micro-ordinateur

Version courante actuelle  de l’intégrateur, le logiciel d’acquisition et de traitement de données est la version la plus évoluée  permettant tous types de traitement de l’intégration, modification de ligne de base  etc.….

L’ETALONNAGE

Une fois la surface ou la hauteur du pic calculée il convient de prendre en compte l’autre élément nécessaire au calcul quantitatif : la réponse du détecteur c’est la raison d’être de l’étalonnage à partir des substances connues  en nature et en concentration  

LES DIFFERENTES METHODES DE CALCUL

1-Normalisation interne (100%)

·          Soit un mélange de trois constituants, donnant trois pics bien séparés d’aires respectivement  A1 A2,A3,on peut écrire  en supposant  connus les coefficients de proportionnalité  k1,k2 et k3 respectifs

                                M1%=k1A1 x 100/k1A1+k2A2+k3A3

Où

M1 étant la masse du constituent A1 du mélange, de façon générale  on écrit : mi%=kiAi x 100/åkiAi

C’est un procédé rapide et très séduisant, toutefois il faut que le chromatogramme représente la totalité des  constituants du mélange  c'est-à-dire que chacun a donné un pic distinct.

Cette méthode n’est pas valable de l’utiliser pour des analyses totalement inconnu

De façon générale les coefficients de réponse sont calculés  de la manière suivante :

On se procure des substances pures et on les analyse  en mélange pondéral.

On prend ensuite une de ces substances comme référence  et on calcule les coefficients de réponse des autres  comme suit :

 Exemple :

Dosage des substances A, B, C,

On prend  le corps A : comme référence   on aura ainsi :

           Kf de B  =aire B  x  quantité   A/aire de A x  quantité  B

           Kf de C = aire C x  quantité  A/aire de A x   quantité  C

 Ensuite  on analyse le mélange  des trois composants :

 On prendra A comme référence :

           Le pic  B  est le suivant : aire B x Kf de B = aire corrigé de B

 Et la même chose pour les autres corps on détermine leurs surfaces corrigées.

L e % du corps  B  est déterminé comme suit :

  % B =aire B x100/ å(aire corrigée A+aire corrigée B+aire corrigée  C)

De façon  général :

                                   % I = aire I x 100/ å(aire corrigée i)

 2-Etalonnage externe

Exemple d’étalon externe :

Soit le dosage du soluté  A  dans une solution   X

Méthode à 02 temps :

1°) établir la courbe des concentrations de A (étalon pur)

Vérifier que la réponse (hauteurs des pics ou aires) est bien proportionnelle à la concentration. En déduire la linéarité. Droite d du graphique de l’origine o – jusqu’au point L.

                                                      2°) sur le chromatogramme de la solution x repérer le pic du soluté A 2 et comparer sa hauteur ou son aire à la courbe d’étalonnage pour en déduire la concentration.

N.B. : En principe  il vaut mieux éviter les variations de certains paramètres (changement de sensibilité, quantité injectées différentes). Dans le cas ou’ le système est parfaitement reproductible et linéaire, ne pas oublier d’en tenir  compte dans le calcul.

Dans l’exemple : calcul de a2 dans x

a2=quantité a1 x air a2/aire a1

3-Etalonnage interne

  De loin la méthode de choix pour obtenir des résultats quantitatifs précis, la méthode par étalonnage interne nécessite une préparation un peu plus longue et des conditions plus exigeantes .on doit en effet procéder à l’ajout d’un composé étalon non présent dans le mélange à analyser et ce, avant toute opération se traitement de l’échantillon, dont les caractéristiques chimiques et chromatographiques sont proches de celles du ou des composés à analyser :

·          Structure voisine

·          Bonne séparation avec les pics du mélange

·          Temps de rétention voisin de celui du pic à analyser

·          Stable et non volatile

On calculera d’abord les facteurs de réponses de chaque composé dans le mélange d’étalonnage selon la formule :

Ki=mi.AE/mE.Ai

Ou :

mi masse d’inconnu

mE masse d’étalon

Ai aire d’inconnu

AE aire d’étalon

En s’assurant que les facteurs de réponse sont constants quelle que soit les proportions relatives du composé et de l’étalon.

On calcule alors les concentrations dans l’échantillon par la formule :

Xi=m’E.A’i/m’i.A’E

Ou :

m’E est la masse d’étalon ajouté dans la prise d’échantillon

A’E est l’aire de l’étalon

M’E est la masse de la prise d’échantillon

Ai est l’aire de chaque composé

Cette méthode présente de nombreux avantages :

Eliminations des erreurs d’introduction de l’échantillon

Tient compte du traitement appliqué à l’échantillon

Seuls les composés intéressants sont dosés

Reproductibilité d’un analyste  ou d’un colonne à l’autre

Insensibilités aux conditions analytiques.