Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Les méthodes séparatives sont utilisées par les industries pétrolières, chimiques, métallurgiques, pharmaceutiques, cosmétiques, agricoles ou alimentaires, pour obtenir de grandes quantités de produits purs. Les méthodes de tamisage, filtration, précipitation et distillation mises en œuvre sont rapidement décrites. L'article est orienté vers les méthodes séparatives à but analytique: les chromatographies en phase liquide, gaz ou CO2 supercritique, et les méthodes électrophorétiques. Les principes, les possibilités, et les variations de chaque méthode sont décrits. Des exemples illustrent le propos et le matériel moderne nécessaire à leur exécution est présenté.
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Alain BERTHOD : Professeur agrégé, directeur de recherche CNRS émérite - Institut des Sciences Analytiques, Université de Lyon 1, CNRS, Villeurbanne, France
INTRODUCTION
L’eau de pluie est l’un des éléments naturels qui est le plus proche d’un corps chimiquement pur : elle provient de l’évaporation, et est composée au-dessus des océans à plus de 99,99 % d’eau, H2O. Au-dessus des terres, et surtout des zones habitées, l’eau pure, excellent solvant, se charge en polluants anthropogènes et en bactéries. Au point que l’eau de pluie collectée en citerne de récupération de descente de toit ne doit pas avoir d’usage alimentaire.
Ainsi, l’immense majorité des composés trouvés dans la nature sont des mélanges. Les méthodes de séparation sont critiques en chimie pour obtenir des composés purs.
Des méthodes de séparation sont utilisées pour obtenir de grandes quantités de produits purs. Par exemple, la métallurgie extrait le métal désiré d’un minerai qui en contient peu ; ou l’industrie pétrochimique produit, à partir des pétroles bruts, les tonnes de différents carburants nécessaires aux différents véhicules modernes. L’industrie chimique produit une grande variété de composés, en quantités allant du milligramme (principe actif pharmaceutique) aux milliers de tonnes (carburants, engrais, plastiques, détergents), avec des procédés qui utilisent des méthodes de séparation à très grande échelle. Ces méthodes sont brièvement listées dans cet article.
D’autres méthodes de séparation ont pour but de détecter d’infimes quantités d’un composé particulier dans différentes matrices : ce sol, cet aliment, cet air, est-il contaminé ? Ce sportif a-t-il pris un composé pour se doper ? La composition du produit de cette compagnie respecte-t-elle le brevet déposé par cette autre compagnie ? De l’arsenic a-t-il été administré à Napoléon pour hâter son décès ? Les réponses à ces questions font appel à des méthodes séparatives avancées pour des mélanges complexes. Ces méthodes font l’objet de la majeure partie de cet article.
L’anglais étant accepté internationalement comme langue de la science, les sigles anglais des techniques décrites sont le plus souvent utilisés en français. C’est le cas dans cet article.
L'expertise technique et scientifique de référence
MOTS-CLÉS
Chromatographie liquide Chromatographie en phase gazeuse Chromatographie en phase supercritique méthodes électrophorétiques
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Glossaire3. Conclusion
Cet article a présenté un maximum de méthodes de séparation avancées pour les mélanges complexes. Il n’est pas possible d’être exhaustif, et des méthodes spécifiques n’ont pas été présentées. Les gros progrès faits dans le traitement de l’échantillon n’ont pas été présentés.
D’importants développements modernes poussent vers la miniaturisation des méthodes d’analyse : lab-on-a-chip. Comme la miniaturisation est associée à une réduction des quantités de consommables utilisés, l’intérêt est évident. Un flacon de phase mobile pour une après-midi de travail il y a 20 ans en HPLC permet de travailler un mois en UHPLC avec des débits en μl · min–1 au lieu de ml · min–1.
La tendance est aussi à l’association des méthodes pour obtenir une synergie significative. Le spectromètre de masse, en se miniaturisant, est devenu un détecteur incontournable pour toutes les techniques de séparation modernes. Les techniques dites bidimensionnelles, GC-2D ou LC-2D, se développent rapidement.
On terminera en répondant à une question de l’introduction : non, Napoléon n’a pas été empoisonné à l’arsenic, bien que les teneurs trouvées il y a 20 ans dans sa dépouille aient été confirmées. Des analyses plus larges, non destructives, plus précises, et sur des échantillons réduits, ont démontré que ces teneurs étaient normales pour les conditions de vie à son époque puisqu’elles ont aussi été trouvées dans les cheveux de ses compagnons, de sa femme, et même de son fils.
Les méthodes d’analyses en « omique » ont permis d’estimer que la masse de carbone présent à la surface de la terre dans la biomasse s’élève à 550 gigatonnes. La figure 34 présente la répartition de cette masse montrant la dominance du règne végétal (83 %). Les animaux ne constituent que 0,37 %, avec 2,4 gigatonnes. Ils se répartissent comme indiqué dans la figure 34 b avec, les humains en utilisant 2,5 %, soit 60 mégatonnes de carbone ou seulement 0,0004 % du carbone de la biomasse. Cette ressource étant renouvelable, si elle est gérée correctement, on voit qu’il y a de l’espoir.
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - REICHARDT (C.) - Solvatochromic Dyes as Solvent Polarity Indicators. - Chem. Rev., 94(8), p. 2319-2358 (1994). doi:10.1021/cr00032a005
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(2) - HELLINGHAUSEN (G.) - Development, evaluation, and application of chromatographic resolution enhancement strategies. - PhD, Université du Texas à Arlington, USA (2020). https://rc.library.uta.edu/uta-ir/handle/10106/28840
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(3) - PATEL (D.C.), WAHAB (M.F.), O’HAVER (T.C.), ARMSTRONG (D.C.) - Separations at the speed of sensors. - Anal. Chem., 90(5), p. 3349-3356 (2018). https://doi.org/10.1021/acs.analchem.7b04944
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(4) - JAMES (A.T.), MARTIN (A.J.P.) - Gas-liquid partition chromatography : A technique for the analysis of volatile materials. - Analyst, 77, p. 915-932 (1952).
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(5) - BREITBACH (Z.S.), WEATHERLY (C.A.), WOODS (R.M.), VALE (G.), BERTHOD (A.), ARMSTRONG (D.W.) - Development and evaluation of gas and liquid chromatographic methods for the analysis of fatty amines. - J. Sep. Sci., 37, p. 558-565 (2014). https://doi.org/10.1002/jssc.201301265
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Agilent
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Interchim
Colonnes UHPLC, GC, produits https://www.interchim.com/
Knauer
Instruments UHPLC, GPC https://www.knauer.net
Merck – Millipore – Sigma
Instruments, colonnes, produits https://www.sigmaaldrich.com
Perkin Elmer
Instruments UHPLC, GC, MS https://www.perkinelmer.com
Phenomenex
Colonnes UHPLC, GC, produits https://www.phenomenex.com/
Restek
Colonnes UHPLC, GC, produits https://www.restek.com/
Shimadzu
Instruments UHPLC, SFC, GC, MS https://www.shimadzu.com
Thermo Scientific
Instruments UHPLC, GC, chromatographie ionique avec Dionex https://www.thermofisher.com
Waters Corporation
Instruments UHPLC, MS, colonnes https://www.waters.com
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