Chromatographie Sur Couche Mince

Question 1

Qu’est-ce que la chromatographie découverte?

Answer 1

• Chroma : couleur
• Graphie : écriture
• En 1906, le botaniste russe Mikhail Tsvet
décrit la séparation de pigments sur une
colonne de carbonate de calcium.

Question 2

Qu’est-ce que la chromatographie expérience?

Answer 2

• Méthode d’analyse physico-chimique qui permet de séparer les molécules d’un mélange.

• Les solutés à séparer sont entraînés par un fluide (liquide ou gaz) que l’on appelle la phase mobile.

• Les solutés interagissent, ou pas, avec un support (ou matrice) fixe que l’on appelle la phase stationnaire.

• Il y a donc distribution (ou partition) des solutés entre ces deux types de
phase.

Question 3

Quelle est la différence entre la chromatographie sur couche mince et la chromatographie sur colonne?

Answer 3

• Chromatographie sur couche mince
Capillarité et force de vapeur

• Chromatographie sur colonne
Force (gravité ou pompe)

Question 4

Quelles sont les fonctions de la chromatographie?

Answer 4

• Chaque soluté est soumis à une force de rétention (exercée par la phase
stationnaire) et une force de mobilité (due à la phase mobile).

• Fonctions de la chromatographie :

• Séparer les substances d’une solution ou d’un mélange
• Purifier une substance donnée
• Vérifier la pureté d’une solution

Question 5

Est-ce qu’il y a plusieurs types de chromatographie?

Answer 5

Tout d’abord, selon l’état de la phase mobile, on sépare la chromatographie en 2 types : chromatographie liquide et chromatographie en phase gazeuse.

Pour la chromatographie liquide :
La chromatographie sur colonne peut être utilisée pour séparer les molécules selon leur taille (tamisage moléculaire) selon leur charge (échange ionique) ou encore selon leur affinité pour une autre molécule. Nous y reviendrons la semaine prochaine.

Question 6

Quelles sont les types de critères de séparation?

Answer 6

Chromatographie
Type Critère de séparation
Adsorption- Polarité/hydrophobicité
Partage- Solubilité
Exclusion / filtration sur gel /tamisage moléculaire - taille et forme des molécules (volume)
Échangeuse d’ions - Charge ionique
Affinité - Structure des molécule

Nous verrons aussi que parfois, plus d’un critère de séparation est impliqué dans une
même chromatographie.

Question 7

Toute opération chromatographique comporte quoi?

Answer 7

• Le dépôt des échantillons
• La mise en mouvement de la phase mobile
• Processus chromatographique
• La détection des composés

Question 8

Qu’est-ce qu’une chromatographie sur couche mince?

Answer 8

En anglais, on parle de « thin layer chromatography », vous verrez donc parfois l’acronyme TLC pour parler de chromatographie sur couche mince.
La chromatographie sur couche mince peut se schématiser ainsi. Une
chromatoplaque est un support recouvert d’une matrice poreuse : c’est la phase stationnaire de la chromato. Un bécher fermé contient la chromatoplaque sur laquelle les échantillons sont déposés. Le solvant est présent dans le fond du bécher et remonte par capillarité la matrice poreuse de la chromatoplaque. Le solvant est la phase mobile. Grâce au solvant et à l’atmosphère saturée en vapeur de ce solvant, les échantillons vont migrer par capillarité sur la chromatoplaque.

Lors de la chromatographie sur couche mince, l’échantillon est déposé sur le support solide. Puisque cette technique repose sur la capillarité et la force de vapeur, l’échantillon n’est pas en contact direct avec le solvant. En effet, le volume de solvant ne doit pas dépasser la ligne de dépôt. Ensuite, les différents composés de l’échantillon vont migrer avec le flux de solvant qui monte sur le support solide. La vitesse de migration des composants de l’échantillon dépendra alors du ratio entre la force de rétention de la phase stationnaire et la force de mobilité de la phase mobile. Ainsi, la façon dont un composé interagit avec chacune des 2 phases
détermine sa distance de migration.

Question 9

Quelle est la différence entre l’absorption et l’adsorption?

Answer 9

L’absorption se produit lorsque les particules se diffusent ou se dissolvent dans une autre substance (qui les absorbe) formant une solution. Une fois dissoutes, les molécules ne peuvent pas être facilement séparées de l’absorbant. L’absorption se caractérise par une stabilité relativement élevée.

L’adsorption est un phénomène de surface par lequel des atomes, des ions ou desmolécules adhèrent à une surface solide, sans être ingérés ou dissous. L’adsorptionest un phénomène réversible.

Question 10

Les interactions entre la molécule et l’adsorbant peuvent dépendre de quoi?

Answer 10

• Des forces de Van der Waals
• Des forces électrostatiques
• Des liaisons hydrogène
• Des interactions hydrophobes

Question 11

Qu’est-ce que la chromatographie de partage?

Answer 11

• Les molécules sont séparées en fonction de leurs propriétés de solubilité.
• Les phases stationnaires et mobiles sont liquides et non miscibles entre elles.
• Coefficient de partage

Question 12

Quelle est la différence entre la chromatographie d’adsorption et celle de partage?

Answer 12

• Chromatographie d’adsorption :
• La séparation se produit sur la base de l’adsorption à la phase stationnaire
• La chromatographie d’adsorption est une extraction liquide-solide.

• Chromatographie de partage :
• La séparation est basée sur la différence de solubilité entre les 2 phases
• La chromatographie de partage est une extraction liquide-liquide.

Question 13

Qu’est-ce qu’il arrive lorsqu’il y a une chromatographie de partage et d’adsorption en même temps?

Answer 13

Bien que les supports utilisés en CCM comme la cellulose et la silice soient solides, ils peuvent absorber des molécules d’eau. Ces molécules d’eau constituent une phase stationnaire liquide. Donc le support solide est imbibé de liquide : la phase stationnaire est donc à la fois liquide et solide…

Il s’agit donc à la fois d’une chromatographie d’adsorption (avec un support solide) et d’une chromatographie de partage.

La migration des composantes dépendra de 2
facteurs :
1- De leur adsorption sur le support solide
2- De leur solubilité dans l’eau vs dans le solvant utilisé comme phase mobile.

Pour éviter cet effet, il faudrait chauffer les plaques et les laisser dans un dessiccateur pour éliminer les molécules d’eau.

Question 14

Qu’est-ce que la polarité (rappel)?

Answer 14

• Liaison polaire : liaison entre 2 atomes n’ayant pas la même électronégativité
• Cl – Cl : liaison apolaire
• H – Cl : liaison polaire
• Les électrons de la liaison sont attirés par l’atome le plus électronégatif.
• Il en résulte l’apparition d’une charge électrique ( -δ et +δ ) qui forme un dipôle.
• Une molécule possède souvent plusieurs dipôles qui s’additionnent
• Somme des dipôles : dipôle résultant.
• Si ce dernier n’est pas nul, la molécule est polaire.

• Du moins polaire au plus polaire :
• Papier
• Cellulose
• Amidon
• Carbonate de sodium
• Silice
• Alumine

Question 15

Qu’est-ce qu’influence la polarité d’un un support?

Answer 15

• Les molécules polaires s’attirent mutuellement.
• La silice est très polaire.
• Forte capacité d’adsorption des composés polaires.
• Les groupes silanol (Si-OH) sont responsables de
la forte polarité du gel de silice.
• La cellulose a une plus faible capacité d’adsorption des
composés polaires que la silice.

Question 16

Qu’est-ce qui influence la migration des substances?

Answer 16

• La migration des substances sera donc différente selon :
• Leur adsorption à la surface du support solide
• Leur polarité de la molécule
• La polarité du support
• La polarité du solvant utilisé
• La solubilité des substances dans le solvant de chromatographie

Question 17

Qu’est-ce qu’une analyse d’un chromatogramme?

Answer 17

• Analyse d’un chromatogramme (après migration)
• L’analyse porte sur le NIP :
• Nombre de composés séparés (de taches)
• Intensité et caractéristiques des taches (ex. : couleur et intensité)
• Position des taches: calcul des Rf (Rapport frontal)
• Comparaison avec des témoins qui ont migré sur la même plaque.

Question 18

Qu’est-ce que le rapport frontal?

Answer 18

On calcule la valeur du rapport frontal ou Rf en divisant la distance de migration de la substance par la distance de migration du front du solvant. Ce rapport est donc toujours entre 0 (obtenu lorsque le composé n’a pas du tout migré) et 1 (obtenu lorsque le soluté et le solvant ont migré à la même vitesse). Pour le calcul de la distance de migration du composé, on mesure à partir du centre de la tâche.

Pour le choix du solvant optimal, on utilise le Rf. Lorsqu’on fait des essais avec différents solvants, on conserve celui pour lequel le Rf du ou des composés à analyser est entre 0,3 et 0,7.
Si le Rf est inférieur à 0,3, on augmente la polarité de l’éluant.
Si le Rf est supérieur à 0,7, on diminue la polarité de l’éluant.

L’identification des composés de l’échantillon se fait par comparaison avec des témoins. Après la migration, il est possible de comparer les Rf avec les différents standards pour ainsi identifier les composés présents dans le mélange du départ. En plus de la nature du support et de la phase mobile, les propriétés d’adsorption sont influencées par plusieurs autres facteurs comme la T° , le pH, l’humidité, etc. Par conséquent, les valeurs des Rf varient légèrement d’une expérience de chromatographie à l’autre pour une même substance sur un même support avec un même solvant. Lorsqu’on veut comparer 2 substances, il faut comparer leur migration
lors d’une même expérience sur la même plaque.

Question 19

Qu’est-ce qui influence la polarité d’un soluté

Answer 19

En ce qui concerne la solubilité, on peut se baser sur l’expression : qui se ressemble s’assemble, tel que l’illustre ce tableau. Les solutés polaires sont solubles dans les solvants polaires et insolubles dans les
solvants apolaires; Les solutés apolaires sont solubles dans les solvants apolaires, mais peu ou pas,solubles dans les solvants polaires.
Par contre, c’est un peu plus complexe pour les solutés et les solvants semi-polaires. Les solutés semi-polaires sont bien solubles dans les solvants semi-polaires, mais ils peuvent également l’être dans les solvants polaires ou apolaires. Leur solubilité est alors influencée par des caractéristiques chimiques, électriques et structurelles autres
que la polarité que nous n’aborderons pas dans ce cours.

Dans une chromatographie où le support est polaire (comme la silice) et le solvant apolaire, plus un composé est polaire, plus il reste adsorbé au support alors que les composés hydrophobes et apolaires sont transportés par le flux de solvant. On peut ainsi dire : Quelle est la substance la plus polaire ? La moins polaire ? La substance la plus polaire correspond à la tache rouge, car un composé polaire est plus adsorbé sur le support qu’un composé moins polaire. Le moins polaire correspond donc à la tache verte, soit celle qui migre le plus loin.

Question 20

Qu’est-ce qui influence la polarité d’un solvant?

Answer 20

La phase mobile est liquide, on l’appelle aussi éluant. C’est un solvant ou un mélange de solvants qui va entraîner les composés à séparer le long de la phase stationnaire. Le phénomène d’adsorption est prépondérant, mais il y a également partage entre le solvant et la couche d’eau à la surface de la phase stationnaire. SI ON PREND L’EXEMPLE D’UN SUPPORT DE SILICE : La vitesse (et donc la distance de migration du soluté) dépendra à la fois de la force des interactions du soluté avec la silice et de sa solubilité dans le solvant. Par exemple, sur cette figure, le soluté déposé est polaire. Il y aura donc adsorption du soluté sur le support de silice qui est très polaire. Si on utilise un solvant apolaire, il n’y aura pas d’interaction entre le soluté et le solvant, ce qui se traduira par une absence de migration.

Question 21

Qu’est-ce qui influence le choix d’un solvant?

Answer 21

Comme l’illustre cette figure, la polarité de l’éluant influence la distance de migration des composés à séparer. La vitesse à laquelle les composés remontent la plaque dépend de deux choses :
Si le composé est soluble dans le solvant, il remontera plus haut dans la plaque CCM. Si le composé adhère à la phase stationnaire, cela l’empêchera de se déplacer très loin sur le chromatogramme.
Il s’agit donc d’un équilibre entre les forces de rétention et les forces de mobilité exercées sur les composés. La sélection du bon solvant pour le support utilisé est peut-être l’aspect le plus important de la chromatographie sur couche mince. Le choix du meilleur solvant est
souvent fait de manière empirique, en gardant en tête que cela varie selon les propriétés des composés à séparer et la nature du support solide que l’on utilise. Les solvants utilisés en chromatographie sur couche mince sont souvent des mélanges. Faire varier le rapport entre les différents solvants affecte la distance de migration comme on le voit sur cette figure.
Dans un mélange à deux solvants, il est important que ces deux solvants soient miscibles (c’est-à-dire se dissolvent) l’un dans l’autre. Il n’est pas rare d’utiliser un 3ième solvant (semi-polaire cette fois) afin de permettre le mélange de solvants polaire et apolaire.