chromatographie

Élargissement des bandes et efficacité d'une colonne

L’efficacité d’une colonne dépend du degré d’élargissement du pic qui se produit à mesure que l’analyte parcourt la colonne. Cet élargissement dépend du temps de séjour de l’analyte dans les 2 phases :

   t_R grand : pics larges ;

   t_R petit : pics fins.

L’efficacité d’une colonne s’évalue à partir de l’un ou l’autre de ces deux termes :

• H = hauteur équivalente à un plateau théorique
• N = nombre de plateaux théoriques

L’efficacité augmente quand N augmente ou quand H diminue à L constante. σ est la variance, ω est la largeur de la base du pic, δ la largeur du pic à mi-hauteur :

L’importance des effets cinétiques sur l’efficacité de la colonne dépend essentiellement de la durée de contact entre la phase mobile et la phase stationnaire, dépendant elle-même de la vitesse d’écoulement de la phase mobile. L’élargissement des pics est minimisé en réduisant la granulométrie du matériau de remplissage et le diamètre de la colonne. En effet la phase stationnaire est granulée et le solvant occupe le volume des interstices, ce volume est appelé volume mort de solvant. H augmente avec ce volume et diminue avec le diamètre de la colonne.

Résolution de la colonne

La résolution R_S d'une colonne est la mesure quantitative de son aptitude à séparer deux analytes A et B :

• Si  Rs > 1,5 : séparation complète de A et B
• Si Rs ≈ 1 : séparation incomplète de A et B
• Si Rs < 0 ,75 : analytes A et B mal séparés

Remarque : une résolution de 1,5 correspond à un recouvrement des pics de 1 %.

Lien entre résolution et nombre de plateaux théoriques :

Cette relation permet de remarquer que la résolution R_S d'une colonne est proportionnelle à la racine carrée de sa longueur car le nombre de pics théoriques N est proportionnel à la longueur L de la colonne. Avec une phase stationnaire donnée, on peut améliorer la résolution de la colonne en augmentant le nombre de plateaux théoriques donc en augmentant la longueur de la colonne. Mais ceci augmente la durée de l’analyse, un arrangement est donc nécessaire.

Méthodes d'optimisation

• Modification de la hauteur équivalent à un plateau théorique (diamètre colonne, granulométrie…)
• Modification du facteur de capacité (composition phase mobile, température, solvant…)
• Modification du facteur de sélectivité (composition phase mobile, température colonne, composition phase stationnaire, effets chimiques (complexes…).

Remarque :

en fonction de la technique chromatographique employée, le terme le plus approprié pour définir le mode de fixation sur la phase stationnaire est le suivant :

a) chromatographie ionique : correspond à la protonation / ionisation
b) perméation de gel appelée aussi chromatographie d’exclusion sépare les composés suivant leur masse molaire (les grandes masses molaires étant les moins retenues)

c ) phase inversée sont des colonnes greffées apolaires type C18, C8. Elles sont hydrophobes.
d ) phase normale sont des colonnes polaires hydrophiles.