Présentation
Auteur(s)
-
Claude STRAZIELLE : Maître de Recherches au Centre de Recherches sur les Macromolécules de Strasbourg (CNRS)
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleINTRODUCTION
Dans le domaine de l'analyse et de la caractérisation des substances chimiques, l'analyse chimique élémentaire et surtout la détermination de la masse moléculaire sont essentielles dans l'identification de la molécule. En chimie organique (ou minérale) classique, les composés sont constitués d'atomes en nombre et nature bien définis. Ils présentent, en outre, des propriétés physiques : densité, température de fusion, température d'ébullition, etc., bien précises et sont caractérisés par une masse moléculaire unique et généralement faible (inférieure à 1 000 ou 2 000). La détermination de leur masse moléculaire se fera aisément par l'analyse des propriétés thermodynamiques des solutions binaires constituées par la substance à étudier en solution (à faible concentration) dans un solvant donné. Les méthodes dérivées de ces propriétés thermodynamiques (méthodes dites colligatives) comme la cryoscopie, l'ébulliométrie ou la tonométrie sont parfaitement adaptées.
En chimie macromoléculaire (matières plastiques, caoutchouc, polymères hydrosolubles ou biopolymères : protéines, acides nucléiques, virus, etc.), le problème de la détermination de la masse moléculaire est plus complexe. En effet, ces substances macromoléculaires présentent, dans la plupart des cas, des dimensions et des masses moléculaires relativement élevées, de sorte que les méthodes colligatives citées précédemment ne seront pratiquement pas utilisables. De plus, les composés macromoléculaires présentent, à de rares exceptions près, une importante hétérogénéité de masse définie par la polymolécularité de la substance. Il existe, contrairement aux espèces chimiques bien définies, une répartition plus ou moins large des masses moléculaires, d'où la notion de courbe de distribution et valeurs moyennes de la masse moléculaire. Afin d'accéder à ces différents paramètres moléculaires, il a fallu développer un certain nombre de méthodes plus adaptées à ce type de substances, comme les méthodes hydrodynamiques ou thermodynamiques (viscosité, chromatographie, etc.) ou les méthodes du rayonnement : interaction entre matière et rayonnement (diffusion de la lumière, des neutrons, des rayons X).
Le but de cet article n'est pas de décrire en détail le principe et encore moins la pratique de ces différentes méthodes, mais d'en donner un aperçu général. Il sera précisé en particulier le type de paramètres moléculaires et le domaine accessible par ces différentes méthodes, ainsi que leurs avantages, inconvénients et difficultés. On donnera enfin quelques exemples pratiques d'application à certaines substances macromoléculaires spécifiques et largement utilisées dans la chimie macromoléculaire.
VERSIONS
- Version courante de nov. 2019 par Claude STRAZIELLE, Gwenola BURGOT
DOI (Digital Object Identifier)
Cet article fait partie de l’offre
Techniques d'analyse
(286 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
4. Quelques problèmes spécifiques de caractérisation
Dans ce dernier paragraphe, on abordera très succinctement le problème de la détermination des masses moléculaires dans quelques cas spécifiques. Comme l'indique la figure 11, la quasi-majorité des méthodes d'analyse conduit à la détermination de la masse moléculaire des substances de haute masse moléculaire (comprise entre 104 et 107). En conséquence, on examinera ici quelques problèmes particuliers aux polymères ; il s'agira aussi bien de polymères de synthèse d'intérêt industriel que de substances naturelles ou d'origine biologique (les protéines, les acides nucléiques, etc.).
4.1 Polyoléfines
Les polyoléfines comme les polyéthylènes, le polypropylène ou leurs copolymères sont des polymères très largement utilisés dans l'industrie. Ces polymères ne sont solubles que dans certains solvants (solvants chlorés comme le trichlorobenzène) et à haute température : entre 125 et 150 ˚C suivant leur taux de cristallinité. Ainsi la principale difficulté d'analyse de ces substances réside dans la mise en œuvre des méthodes à cette température élevée : préparation des solutions et mesures. En fait, les principales techniques d'analyse sont parfaitement adaptées aux mesures à haute température.
Une autre caractéristique spécifique à ce type de polymères est l'indice de polymolécularité. Ces polymères, lorsqu'ils ne sont pas fractionnés, ont généralement une distribution des masses très large. Cela nécessite en chromatographie d'exclusion un choix judicieux du jeu de colonnes (longueur de colonnes et grande variété de la porosité du support) afin d'obtenir une bonne sélectivité dans tout le domaine des masses. La figure 12 représente, à titre d'exemple, la courbe de distribution des masses d'un polyéthylène linéaire obtenue à partir de l'analyse GPC et montre l'importance d'une bonne sélectivité dans le domaine des faibles masses (1 000 à 10 000).
Un autre point important à prendre en considération dans l'analyse des polyoléfines est la présence éventuelle de ramifications plus ou moins...
Cet article fait partie de l’offre
Techniques d'analyse
(286 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Quelques problèmes spécifiques de caractérisation
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - PRIGOGINE (I.), DEFAY (R.) - Thermodynamique chimique. - 1950 Ed. Desoer.
-
(2) - BILLINGHAM (N.C.) - Molar masse measurements in polymer. - Science 1977 Kogan Page.
-
(3) - SCHACHMAN (H.K.) - Ultracentrifugation in biochemistry. - 1959 Academic Press.
-
(4) - QUIVORON (C.) - Chimie macromoléculaire. sous la direction de CHAMPETIER (G.). Vol. II chapitre V 1972 Hermann. -
-
(5) - STACEY (K.A.) - Light scattering in physical chemistry. - 1956 Butterworth.
-
(6) - KERKER (M.) - Scattering of light and other electromagnetic radiations. - 1968 Academic Press.
-
(7) - HUGLIN (M.B.) - Light...
Cet article fait partie de l’offre
Techniques d'analyse
(286 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive