Efficacité des colonnes de CPG et gaz vecteur He, N2 et H2
Influence du débit du gaz vecteur sur l'efficacité d'une colonne de CPG
L'équation de Van Deemter permet de calculer la HEPT (hauteur équivalente en plateaux théoriques) en fonction de la vitesse de
la phase mobile dans les colonnes remplies de CPG.
H = A + B/u + C.u
Avec A : la diffusion turbulente
B : la diffusion moléculaire
C : la résistance du transfert de masse
U : la vitesse moyenne de la phase mobile
La courbe montre que lorsque le débit augmente, l’efficacité
de la colonne. Si ce résultat apparaît comme logique, la courbe montre également que l'efficacité diminue quand le débit est trop faible.
Il exite des équations comparables pour les autres types de colonne :
L’équation de Golay pour les colonnes capillaire de CPG et l’équation
de Knox pour les colonnes d’HPLC.
En pratique, on cherche à régler le débit de façon à avoir la meilleure séparation possible des produits dans le laps de temps le plus court. La méthode consiste à réaliser plusieurs injections. On débute avec un fort débit ne permettant pas de séparer les produits, puis on le diminue progressivement à chaque nouvelle injection.
L'efficacité est alors déterminée visuellement sur le chromatogramme mais peut-être également mise en évidence par la HEPT.
Le débit du gaz vecteur n'est pas le seul paramètre sur lequel on peut jouer pour faire varier l'efficacité de la colonne. La température est également un facteur important sur lequel il est plus facile d'agir. Plus la température augmente, plus l'élution est rapide au détriment de l'efficacité de séparation. Consulter la fiche générale sur l'efficacité des colonnes en chromatographie.
Le choix du gaz vecteur
La nature du gaz vecteur est particulièrement importante dans l'analyse CPG et elle va jouer un rôle prépondérant pour l'obtention d'une bonne résolution.
3 gaz sont couramment utilisés :
- L'hélium He est un gaz inerte offrant une bonne résolution. Mais les pénuries mondiales et son prix excessif obligent les laboratoires à se tourner vers d'autres solutions.
- L'azote N2 est également inerte. Cependant, la hauteur de plateau augmente rapidement avec le débit. Son utilisation engendre des analyses plus longues.
- L'hydrogène H2 est le gaz qui remplace le plus souvent l'hélium. Il offre d'excellentes performances mais il est inflammable. Son utilisation est donc plus risquée et la recherche de fuite sur l'installation, notamment lors des changements de colonnes est indispensable
