Cours 5 - Principes de chromatographie

Question 1

Qu’est-ce qu’une extraction liquide-liquide ?

Answer 1

C’est un procédé qui permet de transférer un soluté dissous d’une phase liquide à une autre, en exploitant sa solubilité différente dans deux liquides non miscibles, généralement une phase aqueuse et une phase organique.

Question 2

Qu’est-ce que le partage dans une extraction ?

Answer 2

Le partage correspond à la distribution d’un composé entre deux phases liquides à l’équilibre, en fonction de ses affinités relatives pour chacune.

Question 3

Pourquoi l’efficacité d’une extraction dépend-elle du nombre d’étapes ?

Answer 3

Plus on effectue d’extractions successives, plus la quantité de soluté restant dans la phase initiale diminue, car une fraction est retirée à chaque étape.

Question 4

Quels sont les avantages des extractions successives avec un petit volume ?

Answer 4

Elles permettent d’extraire une plus grande quantité de soluté qu’une seule extraction avec un grand volume, en exploitant le caractère exponentiel de la diminution.

Question 5

Qu’est-ce qu’un système biphasique ?

Answer 5

Un système composé de deux phases non miscibles, souvent une phase organique et une phase aqueuse, entre lesquelles le soluté se répartit.

Question 6

Pourquoi est-il difficile de séparer deux composés ayant un comportement similaire dans un système biphasique ?

Answer 6

Parce qu’ils auront des affinités similaires pour les deux phases, ce qui rend leur séparation inefficace même après plusieurs extractions.

Question 7

Comment augmenter l’efficacité d’une extraction liquide-liquide ?

Answer 7

En effectuant plusieurs extractions avec des volumes égaux, en agitant pour favoriser l’équilibre, ou en modifiant le pH pour changer la forme ionique du soluté.

Question 8

Quelle propriété chimique influence le partage entre l’eau et un solvant organique ?

Answer 8

La polarité du composé et sa capacité à établir des interactions hydrophobes ou hydrophiles.

Question 9

Pourquoi un composé polaire reste-t-il principalement dans la phase aqueuse ?

Answer 9

Parce qu’il établit davantage d’interactions favorables avec les molécules d’eau qu’avec un solvant organique non polaire.

Question 10

Quel est le rôle de l’équilibre dans le processus d’extraction ?

Answer 10

Il détermine la distribution finale du soluté entre les deux phases et doit être atteint pour chaque étape d’extraction.

Question 11

Quel est le principe général de la chromatographie ?

Answer 11

C’est une méthode de séparation basée sur la migration différentielle des composés dans un système à deux phases : une phase stationnaire et une phase mobile.

Question 12

Pourquoi les composés sont-ils séparés en chromatographie ?

Answer 12

Parce qu’ils interagissent différemment avec la phase stationnaire, ce qui modifie leur vitesse de migration dans la colonne.

Question 13

Quel est le rôle de la phase mobile en chromatographie ?

Answer 13

Elle sert à entraîner les solutés à travers la phase stationnaire, sans interagir fortement avec eux.

Question 14

Quel est le rôle de la phase stationnaire ?

Answer 14

Elle retarde le passage des solutés selon leur affinité, permettant ainsi la séparation dans le temps.

Question 15

Comment fonctionne une chromatographie sur colonne ?

Answer 15

Un mélange est injecté au sommet de la colonne. Chaque composé progresse à sa propre vitesse, permettant leur séparation et détection individuelle.

Question 16

Quels sont les types de chromatographie basés sur le mécanisme de séparation ?

Answer 16

Chromatographie de partage, d’adsorption, échangeuse d’ions, d’exclusion moléculaire, et d’affinité.

Question 17

Qu’est-ce que la chromatographie d’adsorption ?

Answer 17

Une technique où les solutés interagissent directement avec la surface de la phase stationnaire solide, par des interactions physiques réversibles.

Question 18

Qu’est-ce que la chromatographie de partage ?

Answer 18

Une méthode où la phase stationnaire est un liquide immobilisé sur un support solide, et où le soluté se répartit entre cette phase et la phase mobile.

Question 19

Quel est le rôle d’un support inerte en chromatographie ?

Answer 19

Il soutient la phase stationnaire sans interagir directement avec les solutés, assurant une structure stable pour la séparation.

Question 20

Quelles sont les principales interactions utilisées en chromatographie d’affinité ?

Answer 20

Les interactions spécifiques comme antigène-anticorps, enzyme-substrat ou ligand-récepteur.

Question 21

Pourquoi certaines molécules migrent plus lentement que d’autres dans une colonne ?

Answer 21

Parce qu’elles interagissent plus fortement ou plus longtemps avec la phase stationnaire.

Question 22

Qu’est-ce que l’affinité d’un soluté pour une phase ?

Answer 22

C’est sa capacité à établir des interactions stables avec cette phase, ce qui influence sa rétention.

Question 23

Quels facteurs influencent l’interaction entre un soluté et la phase stationnaire ?

Answer 23

La polarité, la charge, la taille, la structure chimique et les forces intermoléculaires comme les ponts H et les forces de Van der Waals.

Question 24

Pourquoi la température influence-t-elle la séparation ?

Answer 24

Elle modifie les équilibres de partage et les constantes d’interaction, ce qui peut améliorer ou détériorer la résolution.

Question 25

Qu’est-ce qu’un soluté non retenu ?

Answer 25

Un composé qui ne présente aucune interaction avec la phase stationnaire et qui est élué avec le front de solvant.

Question 26

Pourquoi une phase stationnaire doit-elle être chimiquement inerte ?

Answer 26

Pour éviter toute réaction chimique irréversible avec les analytes, ce qui fausserait la séparation.

Question 27

Pourquoi utilise-t-on des colonnes de différentes dimensions ?

Answer 27

Selon le type d’analyse : analytique, semi-préparative, ou industrielle, les colonnes varient pour optimiser débit, capacité et résolution.

Question 28

Qu’est-ce que la forme idéale d’un pic chromatographique ?

Answer 28

Un pic symétrique de forme gaussienne, indiquant une migration uniforme et une dispersion minimale.

Question 29

Quels sont les signes d’un pic non idéal ?

Answer 29

Une asymétrie, une traînée, ou un élargissement excessif indiquent une mauvaise interaction ou un problème d’instrumentation.

Question 30

Pourquoi est-il important de maintenir une vitesse d’élution constante ?

Answer 30

Pour assurer une migration homogène et reproductible des solutés, essentielle pour des comparaisons fiables.

Question 31

Qu’est-ce qu’un chromatogramme ?

Answer 31

C’est un graphique représentant l’intensité du signal détecté en fonction du temps, montrant les pics correspondant aux solutés séparés.

Question 32

Que signifie la largeur d’un pic chromatographique ?

Answer 32

Elle représente la dispersion du soluté dans le temps pendant son passage dans la colonne. Un pic large indique une séparation moins efficace.

Question 33

Qu’est-ce qu’un chevauchement de pics ?

Answer 33

C’est une situation où deux pics se superposent partiellement ou totalement, rendant leur quantification difficile.

Question 34

Quels paramètres influencent la largeur d’un pic ?

Answer 34

L’efficacité de la colonne, la nature de l’échantillon, le débit de la phase mobile, et les conditions de détection.

Question 35

Pourquoi surveiller la symétrie d’un pic est-elle utile ?

Answer 35

Parce qu’un pic asymétrique peut indiquer des problèmes d’injection, de colonne ou d’interactions non souhaitées.

Question 36

Que reflète la position d’un pic dans le chromatogramme ?

Answer 36

Le temps de rétention, c’est-à-dire combien de temps le soluté a mis à traverser la colonne depuis l’injection.

Question 37

Pourquoi la reproductibilité du temps de rétention est-elle essentielle ?

Answer 37

Pour permettre l’identification fiable des composés entre différentes analyses ou instruments.

Question 38

Quelles sont les causes d’un temps de rétention variable ?

Answer 38

Des variations de température, de débit, de composition de la phase mobile ou de vieillissement de la colonne.

Question 39

Pourquoi la phase stationnaire se détériore-t-elle avec le temps ?

Answer 39

À cause de l’accumulation d’impuretés, de la dégradation chimique ou du lessivage du support.

Question 40

Comment prolonger la durée de vie d’une colonne chromatographique ?

Answer 40

En filtrant les échantillons, en utilisant des phases mobiles compatibles, et en stockant la colonne dans de bonnes conditions.

Question 41

Qu’est-ce que l’efficacité en chromatographie ?

Answer 41

C’est la capacité d’une colonne à produire des pics étroits et bien séparés. Elle dépend de la qualité du matériel et des paramètres de séparation.

Question 42

Pourquoi dit-on qu’un système est plus efficace avec un nombre de plateaux élevé ?

Answer 42

Parce qu’il permet une meilleure séparation des composés grâce à des transferts plus fréquents entre les phases.

Question 43

Quels sont les phénomènes physiques à l’origine de l’élargissement des pics ?

Answer 43

Les chemins multiples, la diffusion longitudinale, et la résistance au transfert de masse.

Question 44

Comment limiter l’élargissement des pics ?

Answer 44

En optimisant la taille des particules de la phase stationnaire, en réduisant les volumes morts, et en choisissant un débit adapté.

Question 45

Pourquoi faut-il éviter les volumes morts dans un système chromatographique ?

Answer 45

Parce qu’ils provoquent un élargissement non spécifique des pics, nuisent à la résolution et diminuent la reproductibilité.

Question 46

Qu’est-ce que la diffusion longitudinale ?

Answer 46

C’est la tendance d’un soluté à se disperser dans le sens du flux en raison de mouvements aléatoires, surtout à faible vitesse d’élution.

Question 47

Qu’est-ce que le transfert de masse ?

Answer 47

C’est le processus par lequel les solutés passent d’une phase à l’autre. Une mauvaise efficacité de transfert génère des pics plus larges.

Question 48

Pourquoi le choix de la vitesse du débit est-il crucial ?

Answer 48

Il influence directement les phénomènes de diffusion et de transfert de masse, ce qui affecte la forme et la séparation des pics.

Question 49

Qu’est-ce qu’un compromis dans le réglage des conditions chromatographiques ?

Answer 49

Il s’agit de trouver l’équilibre entre efficacité, résolution, durée d’analyse et stabilité de la colonne.

Question 50

Quel est l’objectif principal d’une bonne méthode chromatographique ?

Answer 50

Séparer rapidement et efficacement les composés d’un mélange complexe avec une bonne sensibilité, reproductibilité et résolution.

Question 51

Quel est le but de l’équation de van Deemter en chromatographie ?

Answer 51

Elle permet d’expliquer pourquoi les pics chromatographiques s’élargissent selon la vitesse de la phase mobile, en modélisant trois contributions principales : les chemins multiples (facteur A), la diffusion longitudinale (facteur B), et la résistance au transfert de masse (facteur C).

Question 52

Que représente le facteur A dans l’équation de van Deemter ?

Answer 52

Le facteur A décrit les chemins multiples que peuvent emprunter les molécules à travers la phase stationnaire. Il dépend principalement de la géométrie et de la taille des particules du matériau de la colonne, mais est indépendant de la vitesse d’élution.

Question 53

Que décrit le facteur B dans l’équation de van Deemter ?

Answer 53

Le facteur B représente la diffusion longitudinale, soit la tendance naturelle des molécules à se disperser dans la direction du flux. Cet effet est plus important à faible vitesse d’élution.

Question 54

Que modélise le facteur C dans l’équation de van Deemter ?

Answer 54

Le facteur C correspond à la résistance au transfert de masse, soit la lenteur avec laquelle un soluté passe d'une phase à l’autre. Ce phénomène devient plus prononcé à haute vitesse de la phase mobile.

Question 55

Pourquoi le facteur A est-il influencé par la taille des particules dans la colonne ?

Answer 55

Des particules plus grosses créent des voies de circulation plus diverses pour les molécules, ce qui augmente la dispersion latérale et donc l’élargissement des pics, via le facteur A.

Question 56

Dans quelles conditions le facteur B devient-il significatif ?

Answer 56

Lorsque le débit est très lent, les molécules ont plus de temps pour diffuser dans le solvant, ce qui augmente leur dispersion dans le sens de l’élution, rendant le facteur B prédominant.

Question 57

Comment peut-on réduire la contribution du facteur C ?

Answer 57

En diminuant la taille des particules, en réduisant l’épaisseur du film de phase stationnaire, ou en utilisant des conditions favorisant un échange rapide entre phases mobile et stationnaire.

Question 58

Quel est le compromis entre les effets de B et de C dans le choix du débit optimal ?

Answer 58

À faible vitesse, la diffusion longitudinale (B) domine, tandis qu’à vitesse élevée, c’est la résistance au transfert de masse (C) qui prédomine. Le débit optimal se trouve là où les contributions des trois facteurs sont minimales.

Question 59

Pourquoi l’équation de van Deemter est-elle essentielle pour optimiser une séparation chromatographique ?

Answer 59

Parce qu’elle permet de déterminer la vitesse de la phase mobile qui minimise l’élargissement des pics, améliorant ainsi la résolution sans nécessairement modifier la colonne.

Question 60

Quel est l'effet combiné des facteurs A, B et C sur la forme de la courbe de van Deemter ?

Answer 60

Leur combinaison produit une courbe en U : le facteur B domine à faible vitesse, le facteur C à haute vitesse, et le minimum de la courbe indique la vitesse optimale d’élution pour une séparation maximale.