TD Chromatographie en phase gazeuse de L3

TD méthodes séparative de L3 chimie et chimie-physique Enseignant : Y. FRANCOIS Exercice 1 Deux espèces chimiques, A et B sont séparées par chromatographie gazeuse
isotherme, à l'aide d'une colonne de 2,00 m ayant 5000 plateaux théoriques
au débit de 15,0 ml/min. Le pic de l'air non absorbé apparaît au bout de 30 s ; le pic de A apparaît
au bout de 5 min et celui de B au bout de 12 min. a) Calculer le volume mort VM de la colonne, et les volumes de rétention
VA et VB ? b) Calculer les volumes réduits V'A et V'B ? c) Calculer les coefficients de rétention k'A et k'B ? d) Quelles sont les largeurs à la base des pics A et B ? e) Quelle est la valeur de H pour cette colonne ? f) Déterminer la valeur de la sélectivité ? de cette séparation ? g) Calculer la résolution R de la séparation ? h) Commenter brièvement les valeurs de k' et de R ? Exercice 2 Un mélange de six iodures d'alkyle est séparé par chromatographie gazeuse à
l'aide d'une colonne remplie de poudre de brique réfractaire enrobée
d'huile de silicone (longueur L = 365 cm). La colonne est chauffée de telle
sorte que sa température croisse linéairement durant toute l'opération. Le
tableau donne les résultats relevés. |Pic |Identité |tR (min) |? (min) |Température|Surface |
| | | | |(°C) |(cm2) |
|1 |Air |tM = 0,5 |Petite |55 |Petite |
|2 |CH3I |6,60 |0,55 |100 |13,0 |
|3 |C2H5I |9,82 |1,00 |127 |12,0 |
|4 |Iso-C3H7I|11,90 |1,04 |139 |10,0 |
|5 |n-C3H7I |13,04 |1,08 |148 |7,2 |
|6 |CH2I2 |19,10 |1,60 |193 |2,0 |
(a) Calculer la résolution entre les pics 2-3, 3-4, 4-5, 5-6 ? (b) la séparation vous convient elle ? (c) Quelle longueur de colonne aurait il fallu pour que la résolution des
pics 4 et 5 ait été de R' = 1,5 ? Exercice 3 Le chromatogramme suivant a été obtenu pour un mélange de chaînes droites
d'hydrocarbures : CnH2n+2. Le pic M est dû à un corps non absorbé ; le pic
A est celui de C3H8 ; le pic F est celui de C20H42. La colonne mesure 120
cm de longueur et est utilisée à température constante avec un débit de gaz
de 50,0 cm3/min. On trouve les données concernant les temps de rétention et
la largeur des pics dans le tableau 12-2. [pic]
(a) Trouver le nombre de plateaux théoriques NA en se basant sur le pic
A ? (b) Calculer la résolution entre les pics B-C, D-E ? (c) Quelle longueur de colonne aurait il fallu pour que la résolution des
pics B et C ait été de R' = 1,5 ? (d) En déduire la nouvelle résolution des pics D et E ? (e) Déterminer le tR de F sur une colonne de longueur déterminée au (d)
et conclure ? Exercice 4 Un mélange d'alkyles de bromes est séparé par CPG. Les paramètres de la
colonne sont : L = 150 cm, T = 140°C, gaz vecteur He, débit = 20 cm3/min,
détection FID. Le chromatogramme a été obtenu avec un mélange de
composition inconnue, néanmoins, on sait que le pic F est dû à du n-
C5H11Br. Le tableau résume les données pour les différents pics. [pic] (a) Quelle peut être la longueur de la colonne minimale pour que les pics
D et E puissent être résolus avec moins de 1% de recouvrement ? (b) Déterminer le nombre de plateaux théoriques N, pour les pics B, C, D,
E et F ? (c) Commenter la valeur de NC ? Exercice 5 Le méthyl 2,5-dihydro-2,5-diméthoxy-2-furancarboxylate est le produit
d'électrolyse du méthyl-2-furoate dans le méthanol. Dans le cadre d'une
étude de cette réaction, on veut identifier les signaux chromatographiques
correspondant à ces composés. Une solution contenant ces deux produits
commerciaux est analysée par chromatographie en phase gazeuse, dans une
colonne Carbowax (polyethylenglycol). Les chromatogrammes suivant
correspondent à différents programmes de température. [pic]
T0 = 100°C/1min ; 8°C/min ; T1 = 200°C/3min [pic]
T0 = 100°C/1min ; 15°C/min ; T1 = 200°C/3min [pic]
T0 = 100°C/1min ; 20°C/min ; T1 = 200°C/3min Formule : Méthanol : CH3OH
Méthyl-2-furoate :
[pic]
Méthyl 2,5-dihydro-2,5-diméthoxy-2-furancarboxylate (mélange cis et
trans) :
[pic] (a) Identifier les principaux pics
(b) Pour chaque chromatogramme, calculer les temps de rétentions réduits de
chaque composé, ainsi que les facteurs de sélectivité entre B et C et entre
C et D.
c) Expliquer l'influence de la rampe de température sur la séparation. Exercice 6 Le chromatogramme ci-dessus correspond à une séparation de quatre composés
séparés en HPLC/UV suivant leur polarité : Méthylnaphtalène, naphtalène,
diméthylnaphtalène et anthracène. La séparation est réalisée sur une
colonne apolaire. Déterminer l'ordre de sortie des composés.
[pic] Naphtalène
[pic] Méthylnaphtalène
[pic] Diméthylnaphtalène
Anthracène
[pic]
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? (s) ? (s) C D B A Impureté