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 Les différentes techniques de chromatographie

23/2/2009

Les différentes techniques de chromatographie :

1 - DEFINITION :

La chromatographie, méthode d'analyse physico-chimique, sépare les constituants d'un mélange (les solutés) par entraînement au moyen d'une phase mobile (liquide ou gaz) le long d'une phase stationnaire (solide ou liquide fixé), grâce à la (ré)partition sélective des solutés entre ces deux phases. Chaque soluté est donc soumis à une force de rétention (exercée par la phase stationnaire) et une force de mobilité (due à la phase mobile).

La première chromatographie a été réalisée en 1906 par le botaniste russe Mikhaïl Tswett et consistait à séparer les pigments (en grec : "chromato") d'une feuille d'épinard (Tswett M. Ber. Dtsch. Chem. Ges., (1906) 24, 316). Tswett avait observé la séparation des colorants végétaux, dont les chlorophylles, lorsqu'il filtrait leur solution dans l'éther de pétrole, sur une colonne de carbonate de calcium. Dans ces conditions, en effet, des zones colorées vertes et jaunes se forment. Tswett constatait : "Tout comme les rayons lumineux d'un spectre, les différentes composantes d'un mélange de colorants se déploient sur la colonne de carbonate de calcium selon une loi et peuvent être analysées qualitativement et quantitativement".

Cette invention de la chromatographie d'adsorption par Tswett resta ignorée jusqu'en 1931; où Kuhn, Winterstein et Lederer (Kuhn R., Lederer E. Ber. Dtsch. Chem. Ges., (1931) 64, 1349 - Kuhn R., Winterstein A., Lederer E. Hoppe-Seyler's Z. Physiol. Chem. (1931) 197, 141) l'exploitèrent de nouveau avec succès.

 LES GRANDES ÉTAPES DE L'ÉVOLUTION DE LA CHROMATOGRAPHIE :

1906 - Le botaniste russe, M. TSWETT, publie son. livre: "Les chromophylles dans le monde végétal et animal", où sa méthode de séparation de pigments est décrite en détail.

1931 - KHUN et LEDERER séparent à une échelle préparative les carotènes et des xanthophylles. Le long sommeil de la méthode de Tswett est rompu ; elle se développe rapidement, grâce aussi aux travaux de BROCKMANN, KARRER, WINTERSTEIN et ZECHMEISTER.

1938 - REICHSTEIN introduit le "chromatogramme liquide" permettant des séparations de substances incolores. Cette forme de chromatographie est depuis, très largement utilisée.

1940-1943 - TISELIUS met au point ses méthodes d' "analyse frontale" et de "développement par déplacement".

1941 - MARTIN et SYNGE introduisent la chromatographie de partage sur gel de silice. Dorénavant, au lieu de quelques grammes de protéine, quelques milligrammes sont suffisants pour l'analyse des acides aminés neutres.

1944 - CONSDEN, GORDON et MARTIN inventent la chromatographie de partage sur papier, méthode très ingénieuse, permettant d'analyser non plus quelques milligrammes, mais quelques grammes d'acides aminés, de sucres, etc.

1940-1947 - WILSON, DEVAULT, WEISS, GLÜCKAUF, MARTIN, SYNGE et d'autres développent des théories détaillées de la chromatographie.

1947 - Un groupe de chercheurs américains, dont BOYD, MARINSKY, SPEDDING, TOMPKINS, etc., publient des détails de leurs travaux de séparation de terres rares et de corps radioactifs sur échangeurs d'ions. Ces recherches ont permis des séparations importantes à une échelle industrielle et sont à la base de la fabrication de certains isotopes actuellement sur le marché. La chromatographie s'est ainsi assuré une place importante en Chimie minérale.

D'après Edgar Lederer "Progrès récents de la chromatographie", 1949, (Hermann et Cie

 2 - LES DIFFERENTS TYPES DE TECHNIQUES CHROMATOGRAPHIQUES :

Classification des chromatographies en fonction des mécanismes de séparation :
Les facteurs qui interviennent dans le partage des molécules à séparer entre les phases fixe et mobile sont : la solubilité dans un solvant liquide, la taille (la forme), la polarité, la charge électrique, la présence de groupements d'atomes formant des sites particuliers. Les différents types de chromatographie résultent du fait que l'on a privilégié l'effet de l'un de ces facteurs, mais l'exclusivité d'un mécanisme n'est jamais totale au cours d'une séparation chromatographique.

2.1 - CHROMATOGRAPHIES EN PHASE LIQUIDE (CPL) :

La phase mobile est un liquide. Selon la nature de la phase stationnaire, on distingue :

- les chromatographies de PARTAGE :

 

-         La chromatographie de partage :
C'est une chromatographie liquide-liquide. La phase stationnaire est un liquide fixé sur un support inerte. Cette chromatographie est ainsi dénommée car elle est basée sur le partage du soluté dans les deux phases liquides.

- La chromatographie d'exclusion :
elle est encore appelée chromatographie d'exclusion-diffusion, tamisage moléculaire, gel-filtration, perméation de gel. La phase stationnaire est un solide poreux : les grosses particules sont exclues de la phase fixe, en revanche les petites particules incluses diffusent dans les pores du gel.

 

-         les chromatographies d'ADSORPTION :

 

-         La chromatographie d'adsorption :
C'est une chromatographie liquide-solide. La phase stationnaire est un adsorbant solide polaire.

- La chromatographie d'adsorption en phase inverse :
C'est une chromatographie liquide-solide dans laquelle la phase stationnaire est apolaire.

- La chromatographie sur échangeurs d'ions :
La phase stationnaire est un échangeur d'ions constitué par une résine porteuse de groupements ionisés négativement ou positivement, exerçant des interactions de type électrostatique avec les solutés ioniques du milieu.

- La chromatographie d'affinité :
La phase stationnaire est un support macromoléculaire chimiquement inerte, sur lequel est greffé un effecteur qui présente une affinité biologique (bio-affinité) pour un soluté de l'échantillon à analyser (affinité enzyme-substrat, ligand-récepteur, antigène-anticorps).

 

 2.2 - CHROMATOGRAPHIES EN PHASE GAZEUSE (CPG) :

La phase mobile est un gaz vecteur. On distingue dans ce cas :

- La chromatographie gaz-liquide :
C'est une chromatographie de partage. La phase stationnaire est un liquide fixé par imbibition d'un support inerte.

 

- La chromatographie gaz-solide :
C'est une chromatographie d'adsorption. La phase stationnaire est un solide adsorbant.

 

EN RÉSUMÉ :

Les différents principes de chromatographie résultent du fait que l'on a privilégié l'effet de l'un des facteurs suivants, afin de séparer des composés constituant un mélange :

- la solubilité dans un solvant liquide : dans la chromatographie de partage

- la taille, la forme : dans la chromatographie d'exclusion

- la polarité : dans la chromatographie d'adsorption, et d'adsorption en phase inversées

- la charge électrique : dans la chromatographie par échange d'ions

- la présence de groupernents d'atomes formant des sites particuliers : dans la chromatographie d'affinité

 

 

 

 

 

 

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