CPG-FID, dosage du
traceur SY124 dans les gazoles. Concours technicien fraudes 2015
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La CPG-FID,
dosage de l'éthanol.
Quel est
le principe général de la chromatographie ?
La chromatographie est une méthode de
séparation et d'identification des constituants d'un mélange.
La
chromatographie est basée sur la différence de solubilité d'une
substance dans deux phases non miscibles : la phase stationnaire liée
au support et la phase mobile ou solvant.
Plus
une substance est soluble dans la phase mobile, plus elle est entraînée
par cette phase; inversement, une substance peu soluble dans la phase
mobile migre peu.
Que signifie le sigle CPG ?
Chromatographie en phase
gazeuse.
Quels ont les trois principaux éléments constituant un appareil CPG ?
1 : injecteur
; 2 : colonne ; 3 : détecteur ; 4 : intégrateur ou
ordinateur ; 5 : thermostat de colonne ; 6 : gaz vecteur.
Citer au moins trois
détecteurs utilisés en CPG et préciser leur domaine d'application.
Les catharomètres sont
basés sur la conductibilité thermique des gaz. Ils sont peu sensibles (
de l'ordre de 1 à 10 ng).
Les FID ( détecteur à ionisation de flamme) sont très sensibles ( de 20
à 100 pg). Ils ne conviennent pas aux composés inorganiques.
A capture d'électrons, bien adaptés aux composés halogénés.
Spectrométrie de masse, très sensible et universel.
Le dosage est effectué par
étalonnage interne. Quel est son avantage et quel est son prinipal
inconvénient ?
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.
La méthode chromatographique utilise comme gaz vecteur de l'azote avec
un débit de 1,5 mL / min, elle nécessite un injecteur split avec
un débit de fuite de 50 mL/min. Qu'est-ce que le débit de fuite dans
l'injecteur et à quoi sert-il ?
Le gaz vecteur qui
pénètre dans l'injecteur se divise en deux flux, 1% pénètre dans la
colonne capillaire et 99 % s'échappe par la fuite dans l'atmosphère. Ce
mode d'injection est utilisé quand l'échantillon est relativement
concentré. La volatilisation est rapide.
Le détecteur est de type FID, il fonctionne avec de
l'air et de l'hydrogène, en plus du gaz vecteur. Un gaz make-up est
également nécessaire. A quoi sert ce gaz et quel type de gaz peut-on
utiliser ?
Le débit d'effluents en sortie de colonne est trop petit .Le gaz
d'appoint doit être inerte et il ne doit pas modifier l'équilibre entre
combustible et oxydant : le diazote N2
convient, l'hélium est plus coûteux.
Les solutions à doser sont des solutions aqueuses contenant de
l'éthanol et peuvent également contenir de l'isopropanol ainsi que des
substances aromatiques ou odorantes. Les solutions à doser ne
contiennent pas de propanol et de méthanol. On donne les temps de
rétention : méthanol : 2 min ; éthanol : 2,6 min ; isopropanol : 3,2
min ; propanol : 4 min.
Les autres substances présentes dans le produit à doser ont des temps
de rétention supérieur à 5 minutes.
Quelle est
la substance à utiliser comme étalon interne parmi le méthanol,
l'isopropanol et le propanol ? Pourquoi ?
L'étalon interne doit
avoir un temps de rétention et une concentration proche de l'éthanol à
doser il ne doit pas être
présent dans la solution à doser : le méthanol convient.
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Dosage du traceur SY124 dans les gazoles. Un
volume connu d'échantillon à analyser est injecté dans un système de
chromatographie haute performance équipé d'une colonne de
chromatographie d'analyse thermostatée. La colonne est connecté à un
détecteur de type spectrophotomètre UV-visible permettant de détecter
le SY124 à la longueur d'onde de 410 nm. Le signal d'absorption du SY
124 est comparé à ceux obtenus à partir de l'analyse de solutions
d'étalonnage de concentration connue. Cette méthode est adaptée pour un
domaine de concentration compris entre 0,3 mg/L et 10,0 mg/L. Le SY124 utilisé est une solution commerciale dont la concentration massique est de 64 %.
Deux solutions mères A et B de SY124 sont préparées en pesant dans deux
fioles jaugées de 250 mL respectivement environ exactement 0,5 g et 1 g
de solution commerciale à 0,1 mg près puis compléter jusqu'au trait de
jauge avec du toluène.
Que signifie " environ exactement 0,5 g à 0,1 mg près" ?
La masse pesée doit être proche de 0,5 g et sa valeur doit être relevée avec précision. Par exemple 499,1 mg.
Lors de la pesée de solution commerciale SY124 pour la préparation des
solutions mères A et B, la balance affiche respectivement 502,34 mg et
999,82 mg. Calculer les concentrations Ca et Cb des deux solutions mères.
Ca = 0,50234 / 0,250 =2,00936 g/L et Cb = 0,99982 / 0,250 =3,99928 g.
Chaque solution mère est diluée par 100 dans un gazole sans SY124 afin d'obtenir deux solutions filles F1 de concentration CF1 et F2 de concentration CF2 obtenues respectivement à partir des solutions mères A et B.
Décrire le mode opératoire pour préparer la solution F2.
Prélever 1,00 mL de la
solution B à l'aide d'une pipette jaugée de 1,00 mL. Placer la prise
dans une fiole jaugée de 100,0 mL ; rincer la pipette avec du
gazole sans SY124 ; le liquide de rinçage est placée dans la fiole
jaugée. Compléter jusqu'au trait de jauge avec du gazole sans SY124.
Calculer les concentrations CF1 et CF2 en mg/L.
CF1 = Ca / 100 =2009,36 / 100 = 20,09 mg/L ; CF2 =Cb / 100 =3999 / 100 = 39,99 mg/L.
Une troisième solution fille F3 de concentration CF3 est obtenue en diluant 100 fois dans un gazole sans SY124 la solution fille F1. Calculer la concentration CF3.
CF3 = CF1 / 100 =20,09 / 100 = 0,201 mg/L.
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Quatre solutions d'étalonnage sont préparées à partir des solutions filles F1, F2, F3
par dilution dans un gazole sans SY124, permettant d'avoir une courbe
d'étalonnage allant d'environ 0,05 mg/L à environ 10,00 mg/L. Calculer
la concentration en SY124 pour chaque solution d'étalonnage à partir
des compositions suivantes.
Solution d'étalonnage
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S1
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S2
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S3
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S4
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Solution fille de départ
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F3
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F2
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F1
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F2
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Volume de solution fille ( mL)
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40
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10
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40
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40
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Volume de gazole sans SY124
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Quantité suffisante pour ajuster au trait de jauge des fioles à 100 mL
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Concentration de la solution d'étalonnage ( mg/L
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Cs1 =0,201*40/100
=0,0804
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Cs2 =39,99*10/100
=3,99
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Cs3 =20,09*40/100
=8,036
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Cs4 =39,99*40/100
=15,996
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L'injection des 4 solutions permet d'obtenir la courbe suivante : CSY124 =Aire pic de SY124 / 325,12 + 0,08 (en mg/L).
Chaque échantillon est injecté directement en double. Les résultats sont les suivants. Calculer la concentration en SY124 de chaque échantillon.
Echantillon
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E1
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E2
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E3
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E4
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Aire du pic ( première injection)
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3420
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2689
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1712
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112
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Aire du pic ( seconde injection) |
3395
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2835
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1602
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101
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Moyenne des aires
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3407,5
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2762
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1657
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106,5
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Concentration en SY124 ( mg/L)
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3407,5/325,12 +0,08 =10,561
( 10,599 ; 10,522 )
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8,575
(8,904 ; 8,800)
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5,177
(5,346 ; 5,007 )
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0,4076
(0,4245 ;0,3906)
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Lors de la validation de la méthode, les paramètres suivants ont été obtenus.
Domaine de validité de la droite d'étalonnage : entre 0,3 et 10 mg/L.
Répétabilité r = 0,048 X +0,108 ( avec X la moyenne des résultats d'un même échantillon).
Reproductibilité : R =0,073 X +0,115.
Les concentrations appartiennent bien au domaine de validité de la droite d'étalonnage ; la première s'en écarte légèrment .
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