Td Etud Chromato Lp-ga 2017-18.pdf 4p722m

A.U : 2017-2018

LP-GA /Département de Chimie

Pr : A. Dari

SERIE CHROMPATOGRAPHIE PARTIE CCM Exercice 1 : 1) Calculer les Rf du standard «A» et du mélange « M » suivant des deux composés les plus polaires déposés sur la même couche mince « Chromatogramme I».

A Chromatogrammes

M “I”

A

M “II”

A

M “III”

2) 3) 4) 5)

Selon le chromatogramme «I», peut-on prédire que le mélange «M» contient «A» ? A quoi sert le calcul des Rf ? Sur quoi nous renseigne la grosseur d’un spot en CCM ? En utilisant la technique d’enrichissement d’un mélange inconnu, on a obtenu les chromatogrammes « II et III ». Que peut-on déduire de l’étude de ces deux chromatogrammes ? 6) Proposer trois solutions pratiques pour améliorer la séparation de ce couple.

PARTIE THEORIE Exercice 2 : Indiquer en fonction de la technique chromatographique employée, le terme le plus approprié pour définir le mode de fixation sur la phase stationnaire : Adsorption

Phase normale

Hydrophobie

Partage

Chromatographie ionique

Hydrophilie

Phase fixe polaire

Phase inversée

Masse molaire

Phase fixe apolaire

Perméation de gel

Protonation / Ionisation

1 1

A.U : 2017-2018

LP-GA /Département de Chimie

Pr : A. Dari

Exercice 3 :

a) Donner la relation de PURNELL b) La figure « a » correspond au chromatogramme d’un soluté mal séparé, en se basant sur la relation de PURNELL, citer les 3 paramètres permettant d’améliorer cette séparation. c) Sachant que les chromatogrammes « b, c, et d » correspondent chacun à une variation d’un de ces trois paramètres, Attribuer chaque chromatogramme à son paramètre correspondant en justifiant ce type de variation Type de chromatogramme Type de paramètre «b» «c» «d»

Exercice 4 : La séparation de trois composés A, B et C par chromatographie d'adsorption sur gel de silice conduit au résultat exposé au tableau suivant. Les temps de rétention tR et largeurs à mi-hauteur  des pics mesurés sur le chromatogramme sont les suivants : Composé tR(min)  (min) A

2,5

0,19

B

5,2

0,41

C

10,0

0,86

On donne : Colonne : longueur : 5 cm ; diamètre intérieur : 4,1 mm. Diamètre des particules de phase stationnaire : 5 µm. Viscosité de la phase mobile : 0,156 . Vitesse linéaire de la phase mobile : 0,16 cm.s -1. 1) Calculer pour chaque composé : a) le facteur de rétention k' 2 2

A.U : 2017-2018

2)

LP-GA /Département de Chimie

Pr : A. Dari

b) le nombre de plateaux théoriques de la colonne N (on suppose les pics gaussiens). Calculer pour chaque couple de produit : A-B ; B-C ; A-C a) la sélectivité b) la résolution Rs de trois manières différentes : - selon sa définition - par la relation : Rs 

1   1  k '2 . . . 4    1  k '2

N2

L’indice 2 se rapportant au composé le plus retenu. - par la relation : Rs 

1  1 k' . . . 2  1 1 k '

N

k ' étant le facteur de rétention moyen : k'

k '1  k '2 2

N étant le nombre de plateaux théoriques supposé identique pour chacun des deux composés (s'il ne l'est pas on prendra le nombre de plateaux moyen) : N

N1  N 2 2

- 1°) Comparer les valeurs obtenues et discuter. -2°) Quel est le couple le plus difficile à séparer ? PARTIE G

QCM.1 : « Choisir la ou les bonnes réponses » En chromatographie en phase gazeuse, les paramètres qui influent 1. sur la résolution entre deux solutés sont: a.la composition de la phase mobile b. le débit de la phase mobile c. la vitesse de défilement du papier de l'intégrateur d. la nature de la phase stationnaire e. la géométrie de la colonne 2. Sur la sélectivité: sont : a la composition de la phase mobile b. le débit de la phase mobile c. la vitesse de défilement du papier de l'intégrateur d. la nature de la phase stationnaire e. la géométrie de la colonne 3. Sur le coefficient de capacité k’ a la composition de la phase mobile b. le débit de la phase mobile c. la vitesse de défilement du papier de l'intégrateur d. la nature de la phase stationnaire e. la géométrie de la colonne QCM.2 : « Choisir la ou les bonnes réponses » 1. En G, les temps de rétention diminuent lorsque la température de la colonne augmente, toutes les autres conditions étant constantes 3 3

A.U : 2017-2018

LP-GA /Département de Chimie

Pr : A. Dari

2. . Le temps mort représente le temps de age de la phase mobile dans la phase stationnaire 3. Le volume mort est représenté par le volume de la colonne 4. Le temps de rétention d’un composé augmente quand la longueur de la colonne augmente (les autres paramètres expérimentaux étant constants) 5. En G, les temps de rétention sont indépendants de la température de la colonne 6. Quand le dp augmente, la hauteur réduite h diminue. 7. Le rapport de phase 8. Pour bien analyser une substance peu volatile, il faut diminuer k' 9. Pour bien analyser une substance peu volatile, il faut augmenter le diamètre (dc) de la colonne 10. Pour bien analyser une substance peu volatile, il faut augmenter l'épaisseur du film de phase stationnaire (e). Exercice .5 : L’analyse par chromatographie en phase gazeuse des vapeurs se dégageant d’un gâteau révèle la présence de limonène (arôme du citron), et de vanilline (arôme de vanille). 1) En ettant que le limonène n’est pas retenu par la phase stationnaire, à l’inverse de la vanilline. Indiquer sur ce chromatogramme :

a) b) c) 2) abcde-

Le temps mort to de la colonne Le temps de rétention tr de la vanilline Le temps de rétention réduit de la vanilline En négligeant les volumes morts de l’injecteur et du détecteur, et en considérant qu’à débit F constant, on peut er de la grandeur < > à la grandeur < > par une relation donnée. Etablir cette relation. Comment peut-on déterminer, en s’aidant du chromatogramme, le volume de phase stationnaire dans la colonne? Comment peut-on, en s’aidant du chromatogramme, calculer le facteur de capacité de la vanilline sur la colonne? De quoi est-il révélateur? En règle générale, préfère-t-on avoir une valeur du facteur de capacité élevée ou faible ? 4 4

A.U : 2017-2018

LP-GA /Département de Chimie

Pr : A. Dari

Exercice .6 : Le chromatogramme de la nicotine a été obtenu dans les conditions suivantes : G. Colonne remplie Phase stationnaire: 10% Carbowax 20M/2% KOH sur 80/100 Chromosorb WAW Dimensions de la colonne: Longueur 6' (183cm) x 2mm (diamètre intérieur) Débit de la phase mobile: 20mL/min. Quantité injectée:1µL Four: 200°C. Temps de rétention de la nicotine = 3,20 mn Four: 180°C. Temps de rétention de la nicotine = 6,60 mn

Questions : 1- Calculer la vitesse linéaire (en cm/sec) de la phase mobile dans la colonne. 2- En déduire le temps mort de cette analyse. 3-Calculer le temps de rétention de la nicotine à 160°C. 4- Peut-on éluer la nicotine en 1 mn, sachant que la température limite d’utilisation de la Colonne et de 250°C ? Exercice 7: Justifier l’ordre d’élution des solutés suivants par G, selon la nature de la phase stationnaire : A] Ordre d’élution sur OV-17 Substance Propan-1-ol Butan-1-ol Pentan-1-ol Heptane Teb en °C … … … … Ordre de sortie

…

…

…

…

B] Ordre d’élution sur SE-30 Substance

Heptane

Octane

Nonane

Propan-1-ol

Teb en °C

…

…

…

…

Ordre de sortie

…

…

…

…

5 5

A.U : 2017-2018

LP-GA /Département de Chimie

Pr : A. Dari

Exercice 8:

PARTIE HPLC Exercice 9 :

Le chromatogramme suivant décrit la séparation en mode inversé du mélange suivant : « Alcool benzylique (A), Benzaldéhyde (B), Benzène(C) et le 4-méthoxybenzyle alcool(D).

1. Quel type de phase stationnaire est-il utilisé 2. Compléter le tableau suivant selon un classement décroissant de ces différents produits « A, B, C et D ». Valeur la plus élevée Valeur la plus faible 1er 2éme 3éme 4éme Polarité Elution Rétention K’i Rfi 3. Quelle serait l’allure du chromatogramme si la séparation du mélange était réalisée en mode normale ?

6 6

A.U : 2017-2018

LP-GA /Département de Chimie

Pr : A. Dari

Exercice 10

La séparation des 2 pics selon le chromatogramme « N°1 » n’est pas bonne. Pour améliorer la résolution on peut jouer sur N, et k’. 1. Dessiner l’allure du chromatogramme « N°2 » si k’ augmente (pour N et constants) 2. Dessiner l’allure du chromatogramme « N°3 » si augmente (pour N et k’ constants) 3. Dessiner l’allure du chromatogramme « N°4 » si N augmente (pour k’’ etconstants) 4. Définir ce que sont les modes normales et inversés 5. Comment augmenter k’ par modification de la  : a. En LC-NP (phase normale) ? b. En LC-RP (phase inversée) ?

Chromatogramme N° 1

temps

Chromatogramme N° 2

k’ augmente , « N et = cte »

Chromatogramme N° 3

 augmente , « N et k’ = cte »

N augmente , « k’et = cte » Chromatogramme N° 4

temps

Exercice 11

La séparation suivante a été obtenue en chromatographie liquide haute performance. Les conditions opératoires sont les suivantes : 7 7

A.U : 2017-2018

LP-GA /Département de Chimie

Pr : A. Dari

Phase stationnaire en silice greffée R-SIL-CN Taille de particule : 5µm ; longueur de colonne : 15 cm Température : 20°C ; débit : 1ml/mn Pression en tête de colonne: 49.105Pa ; temps mort: 41s Le tableau des résultats est le suivant :

Nom du soluté Temps de rétention tr (mn) Largeur à mi-hauteur w 1/2 (mn) Toluène 1,83 0,08 diéthylphtalate 2,62 0,20 diméthylphtalate 3,23 0,25 a) Quel est le mode de séparation chromatographique utilisé ? b) Quel est le type de polarité de phase utilisé ? Justifiez votre réponse. c) Les composés sont-ils correctement séparés ? Justifiez votre réponse. d) Donnez l'allure des 2 pics les moins bien séparés dans ces conditions. e) Si la colonne mesure 25cm, calculez le temps de rétention du dernier composé (diméthylphtalate). Exercice 12

La figure suivante représente la séparation de plusieurs produits en chromatographie liquide. Le temps mort t0 est de 40 secondes. 1°) Calculez le facteur de capacité des 2 derniers solutés. 2°) Calculez l'efficacité pour le pic H (nombre de plateaux théoriques Nth et effectifs Neff). 3°) Calculez la sélectivité 4°) Calculez la résolution R entre les 2 solutés F et G. 5°) Comme vous pouvez le constater, la résolution de 2 pics n'est pas totale. Justifiez ce constat par calcul et proposez 3 solutions pour améliorer cette séparation en justifiant vos réponses.

8 8