Aurélie 23/09/10
 

 

Chromatographie en phase liquide : concours CNRS assistant d'ingénieur en analyse chimique.

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Questions générales

 Dans la liste suivante, quels sont les trois critères les plus importants à prendre en compte pour s'assurer qu'un prélevement d'eau sur le terrain est représentatif de son milieu ?
Propreté du flacon ; heure du prélèvement ; température de l'échantillon ; pression atmosphérique ; formation du personnel ; nature du flacon ( verre, plastique...) ; taille du flacon.
A quoi servent les étapes de concentration et de purification pour un échantillon d'eau ?
Il faut extraire de la matrice les composés d'"intérêt" ; la purification élimine les espèces qui peuvent interférer lors l'analyse chromatographique.
Certaines espèces peuvent être à l'état de traces : il faut donc concentré l'extrait.
Présenter brièvement un schéma d'appareillage de chromatographie en phase liquide.

La colonne ( tube construit avec un matériau inerte aux produits chimiques) contient la phase stationnaire :
- phase normale : gel de silice polaire ; on utilise un éluant apolaire ; les produits polaires sont retenus dans la colonne, les produits apolaires sortent en premiers.
- phase inverse : phase fixe apolaire ; éluant polaire ; les molécules polaires sortent en premier.
Citer plusieurs types de détecteurs qui sont couplés à la chromatographie en phase liquide.
Spectromètre de masse ; détecteur UV-visible ; réfractomètre ( mesure de l'indice de réfraction du liquide à la sortie).
Exercices :
Dans le cadre de la recherche de pesticides dans les échantillons d'eau potable, une mise au point de méthode de dosage du diuron a été réalisée au laboratoire. Pour cela le dosage est effectué en CPL associée à un détecteur ultra-violet.
Préparation de la gamme d'étalonnage :
Vous devez préparer dans de l'eau déionisée les 5 points de la gamme dont les concentrations sont : 0,1 ; 0,2 ; 0,4 ; 0,8  et 1,0 mg/L. Vous disposez de fioles jaugées de 10, 20, 50 et 100 mL et des pipettes graduées de 1, 2, 5 et 10 mL.
Au préalable il vous faut préparer une solution mère de diuron à 1 g/L. Le diuron est sous forme solide, sa pureté est 98 % et la formule du composé est C9H10Cl2N2O.
Masse atomique molaire ( g/mol) : C : 12 ; H : 1,0 ; Cl : 35,5 ; N : 14 ; O : 16 g/mol.



Calculer la masse molaire du diuron.
M =12*9 +10+2*35,5 +2*14 +16 = 233 g/mol.
Quelle est la concentration en mol/L de la solution mère de diuron à 1 g/L
?
1 / 233
=4,29 10-3 ~ 4,3 10-3 mol/L.


 


  Pour préparer une solution à 1,0 g/L, vous disposez d'une fiole de 50 mL.
Quelle masse de diuron faut-il introduire dans la fiole ?
1,0*50 / 1000 =0,050 g
Tenir compte de la pureté : 0,050 / 0,98 = 
5,1 10-2 g.
Pour préparer les 5 points de la gamme, recopiez et compléter les deux tableaux ci-dessous.
Par définition, une solution fille est le terme donné à une solution qui est obtenue après dilution de la solution mère.

concentration de  la solution mère ( 1 g/L) volume de solution mère prélevé ( mL)
volume de la fiole jaugée ( mL)
facteur de dilution
concentration finale de la solution  ( mg/L)
concentration de la solution fille ( mg/L) 1,0
1000
1 / 10-3 =1000
1,0
concentration de la solution fille ( mg/L)
0,80
1000
1/8 10-4 =1250
0,8
concentration de la solution fille ( mg/L) 0,40

1000
1/4 10-4 =2500 0,4

point de gamme
concentration de la solution fille ( mg/L) volume de solution fille prélevé ( mL) volume de la fiole jaugée ( mL) facteur de dilution
concentration finale de la solution ( mg/L)
1
1,0
5,0
50
10
0,1
2
1,0
10
50
5
0,2
3
0,8
10
20
2
0,4
4
1,0
8
10
1,25
0,8
5
solution mère à 1 g/L
1
1000
1000
1,0

Exploitation de la courbe d'étalonnage.
Les valeurs des 5 points de la gamme d'étalonnage ainsi que les surfaces des pics correspondants sont données ci-dessous :

concentration endiuron ( mg/L)
0,1
0,2
0,4
0,8
1,0
surface du pic ( en unité de surface )
89 000
180 000
381 000
750 000
940 000

Tracer la courbe d'étalonnage.


A partir de cette droite, on veut calculer la concentration inconnue d'un échantillon d'eau prélevé sur le terrain. Lors de l'étape de concentration, 1 L d'eau est concentré à 1 mL. Cet extrait est dilué 10 fois puis dosé par chromatographie avec les mêmes conditions opératoires que celles utilisées lors de l'élaboration de la courbe d'étalonnage. La surface du pic du diuron obtenu est égale à 430 000 unités de surface.
A partir de la courbe, calculer la concentration du diuron en mg/L dans l'extrait dilué puis en µg/L dans l'échantillon d'eau.
Dans l'extrait dilué 10 fois : 0,46 mg/L ; dans l'extrait non dilué : 4,6 mg dans 1 mL d'extrait ; dans 1 L d'eau : 4,6 µg/ L.
Sur le chromatogramme de l'échantillon, quelle est l'information qui vous permet d'affirmer qu'il s'agit bien du diuron ?
Le temps de rétention caractérise qualitativement une substance dans des conditions opératoires données.
L'analyse est réalisée en chromatographie en phase liquide couplée à un détecteur ultraviolet, quel autre détecteur pourrait apporter une information supplémentaire pour confirmer l'intensité du pic ?





QCM. ( les bonnes réponses sont écrites en rouge et soulignées )
Comment définit-on l'efficacité d'une colonne de chromatographie liquide ?
- par la pression en têe de colonne
- par le nombre de plateaux.
Est ce que le diamètre de la colonne utilisée a une influence sur l'efficacité de la colonne ?
- oui ; - non.
Parmi les solvants, quels sont ceux utilisés en chromatographie en phase inverse ?
-eauméthanol ; acétonitrile ; dichlorométhane ; isopropanol.
 
(colonne apolaire et phase mobile polaire ).
Peut-on utiliser un détecteur réfractométrique lors d'une élution en gradient de phase mobile ?
- oui ; - non.

il mesure la variation de l'indice de réfraction du liquide à la sortie de la colonne. On compare cet indice avec celui de la phase mobile pure : il y a donc une référence. Ce détecteur exclut les variations de la composition de la phase mobile.
Comment puis-je augmenter l'efficacité de ma séparation chromatographique ( pour la même composition de phase mobile et même type de phase stationnaire ) ?
- en augmentant la longueur de la colonne
- en modifiant le débit de la séparation
- en injectant moins d'échantillon
- en changeant les paramètres du détecteur utilisé
- en diminuant la granulométrie de la phase stationnaire.
Le débit de la phase mobile a-t-il une influence sur l'efficacité / résolution de la séparation ?
- oui ; - non.
Parmi ces détecteurs utilisés en chromatographie liquide, un seul est universel. Lequel ?
- ultraviolet à longueur d'onde fixe ; ultraviolet à barette de diiodes ; réfractométrie ; électrochimie ; spectromètre de masse ; fluorescence.
Qu'appelle t-on "volumes morts" du système chromatographique ?
le volume de phase mobile contenu dans le système chromatographique entre la vanne d’injection et le détecteur
- les vides intra et extraparticulaires de la phase stationnaire
- le volume de la cellule de détection UV
- les volumes des tubulures entre injecteur-colonne et colonne-détecteur.
Les "volumes morts" du système chromatographique ont-ils une influence sur ?
- la quantité maximale injectée
- l'efficacité du système
- la sensibilité de détection des composés.
En chromatographie phase inverse on a :
-
la phase stationnaire polaire et la phase éluante apolaire.
- la phase stationnaire apolaire et la phase éluante polaire.










Sécurité.

Un modèle simplifié d'étiquette  que l'on trouve sur un flacon de 2,5 L d'acétonitrile est représenté :
CH3CN : pureté > 99,9 % ; très inflammable ; nocif par inhalation, contact avec la peau et par ingestion ; conserver à l'écart de toute source d'igition ; ne pas fumer; porter un vêtement de protection et des gants appropriés.
Calculer la masse molaire de l'acétonitrile.
M = 12+3+12+14 =41 g/mol.
.
Ecrire la formule développée de cette molécule.

 
Est-il utile d'écrire sur le flacon la date d'ouverture ? Pourquoi ?
Non ; le flacon doit être bien refermé.
Il ne doit pas être mis en présence de flamme, d'étincelles, d'acide ou d'oxydants.

On trouve sur les étiquettes de produits chimiques des pictogrammes qui complètent le texte.
A quoi servent ces pictogrammes ?
Ces pictogrammes indiquent, de manière visuel, quels dangers présentent un produit chimique et, en conséquence, les mesures de sécurité à prendre.
Quels pictogrammes pourraient figurer sur l'étiquette ?
Inflammable (1) et toxique (6).
 



 

 

 

 

 

 

 

 










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