Analyse directe de l'alcool dans le sang (CPG).
Concours technicien principal de police technique et scientifique 2019

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Analyse directe de l'alcool dans le sang.  Chromatographie en phase gazeuse ( CPG ). Détecteur à ionisation de flamme.
La technique de l'étalon interne sera utilisée pour la quantification. L'injection sera réalisée par un injecteur à espace de tête statique ( HeadSpace HS).
L'échantillon est placé dans un flacon étanche puis chauffer pendant une durée définie. Les molécules volatiles passent en phase vapeur. Une fraction de cette vapeur est ensuite injectée dans la CPG-FID.
16. A quoi correspondent les différentes dimensions de la colonne ?
Longueur : 30 m ; diamètre de la colonne 0,32 mm ; épaisseur de la phase stationnaire : 1,2 µm.
17. Quel gaz vecteur peut être utilisé en CPG-FID ? Quelles doivent être ses spécificités ?
Le gaz vecteur doit être pur, inerte (il ne doit pas réagir avec les constituants de l'échantillon à séparer) et non miscible avec la phase stationnaire.
Hydrogène, hélium, azote.
18. Quels gaz nécessite le détecteur FID ?
Flux d'hydrogène mélé à l'air ultrapur.
19. Comment vérifie t-on, expérimentalement, que ce détecteur FID est en mode "On" ?
20. Faire un schéma du détecteur FID légendé.

21. Expliquer un avantage et une limite de l'injection HeadSpace.
Avantage : l'échantillon est introduit directement sous forme gazeuse. ( aucune préparation supplémentaire de l'échantillon ).
Limite : il faut que l'échantillon soit fortement volatil.
22. Quel paramètre la technique de l'étalon interne permet-elle de corriger ?
Cette technique permet de s'affranchir complètement des volumes injectés.
Elle est relativement longue à mettre en oeuvre. L'étalon interne n'est pas facile à trouver : il doit avoir une structure chimique proche des solutés analysés, ne pas interférer avec les solutés, ne pas réagir chimiquement avec d'autres constituants présents et doit être compatible avec le système de détection.
23. Donner le temps de rétention de l'éthanol à 0,1 minute près.
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Temps de rétention de l'éthanol : 1,9 minutes.
24. Justifier l'ordre de sortie des composés 2, 3 et 5.
Par ordre de polarité décroissante : méthanol, éthanol, acétone.
25. Sur le chromatogramme, pourquoi ne voit-on pas le pic de l'eau contenue dans le sang ?
La température du four ne permet pas de vaporiser l'eau.
26. Dessiner ou décrire le chromatogramme CPG-FID-HS d'une analyse de sang réalisée par la méthode précédente, d'une personne n'ayant pas consommée d'alcool.
Le pic correspondant à l'éthanol n'existe pas.
27. L'analyse du sang d'une personne ayant consommé de l'alcool donne les résultats suivants. Donner la concentration de l'éthanol en mg / mL.
Tr (min)
1,3
1,5
1,9
3,5
Surface
42 258
15216
316 449
(éthanol)
158 221
( étalon interne)
316 449 / 158 221 = 2,0.

28. L'automobiliste de 18 ans est-il en infraction ?
0,35 g / L de sang, valeur supérieure à 0,2 g d'alcool par litre de sang : il y a infraction.





Analyse d'un métabolite de l'alcool.
L'éthylglucuronide ( EtG) est un métabolite issu de la dégradation de l'éthanol. Il se retrouve dans l'urine. Une méthode de dosage par chromatographie en phase liquide (CPL) couplée à un spectromètre de masse a été développée. Un étalon interne deutéré ( EtG-D5) est utilisé pour la quantification.

29. Calculer la masse molaire de l'EtG.
M(C8 H 14O7) =8 x12 +14 +7 x16 =222 g/mol.
30. Combien d'atomes de carbone asymétriques contient cette molécule ? les identifier.
Atomes de carbone n°2, 3, 4, 5 et 6. ( 5 carbone asymétriques)
31. Comment préparer 1 L de l'éluant de la phase mobile ? Que veut dire v / v ?
Phase mobile : acide formique 0,1 % ( v / v) (A) / acétonitrile (B).
Mélanger 500 mL d'acide formique à 0,1 % avec 500 mL d'acétonitrile.
v / v : volume à volume.
32. Expliquer en 3 lignes maximum le principe de l'étalonnage interne.
33. Quels sont les critères pour choisir un étalon interne ?
On ajoute en quantité parfaitement connue de l'étalon interne dans tous les échantillons.
On compare les surfaces des pics du mélange avec un étalon servant de référence.
Cette technique permet de s'affranchir complètement des volumes injectés.
Elle est relativement longue à mettre en oeuvre. L'étalon interne n'est pas facile à trouver : il doit avoir une structure chimique proche des solutés analysés, ne pas interférer avec les solutés, ne pas réagir chimiquement avec d'autres constituants présents et doit être compatible avec le système de détection.
34. Qu'est-ce que le deutérium (D) ? Quelle est la masse molaire de l'etG-5D ?
Le deutérium est un isotope de l'hydrogène ( 21H).
L'atome de carbone n°5 porte un deutérium à la place d'un hydrogène. M = 222 +1 = 223 g/mol.
35. Quel est le composé majoritaire des particules qui garnissent la colonne ? A quoi correspond le terme C18 ?
La phase fixe est apolaire et la phase mobile est polaire.
La phase normale est un gel de silice sur laquelle des groupes alkyles greffés sur la phase stationnaire comptent 18 atomes de carbone.
36. La colonne est changée par une autre possédant les mêmes caractéristiques hormis la taille des particules de 2 µm. Quelle est l'influence sur la pression du système et sur la résolution entre deux composés ?
L'efficacité de la colonne augmente quand la taille des particules de support diminue.
Il faut exercer une forte pression sur la phase mobile pour obtenir un débit convenable.
37. L'ionisation dans la source ESI est-elle douce ou forte ? Citer une autre source d'ionisation en CPL-MS.
L'électrospray est produit par application de fort champ électrique.
Ionisation sans fragmentation.
Autres sources d'ionisation : ionisation chimique, ionisation par bombardement d'atomes, ionisation thermique.
38. Avec cette ionisation, quel type d'ions sont majoritairement formés ?
Les ions sont multichargés.
39. Calculer la résolution Rs entre l'EtG et l'EtG-5D. Commenter.

40. L'etG et l'etG-5D ont des temps de rétention très proches. Comment faire pour les différencier sur un même chromatogramme ?
41. Expliquer le terme MRM et donner sa valeur pour l'etG et l'etG-5D.
Le mode Multi Reaction Monitoring permet de quantifier simultanément de nombreux composés.

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