Chromatographe en phase gazeuse
La chromatographie en phase gazeuse (CPG) est une technique analytique permettant de séparer les constituants présents dans un mélange afin de les identifier et les quantifier. Elle s'applique essentiellement aux composés gazeux ou susceptibles d'être vaporisés par chauffage (substances volatiles). Après avoir été préparé, l'échantillon est d'abord vaporisé à l'entrée d'une colonne (compartiment visible à droite sur la photo), qui contient une substance active solide ou liquide appelée phase fixe ou stationnaire, puis il est transporté à travers la colonne à l'aide d'un gaz vecteur. Les différents constituants de l'échantillon vont alors se séparer et sortir de la colonne les uns après les autres selon leur affinité avec la phase stationnaire et le gaz vecteur (voir vidéo plus bas).
En pratique, l'échantillon est introduit en tête de colonne à l'aide d'une micro-seringue qui traverse une petite pastille en caoutchouc appelée septum jusqu'à une chambre située en amont de la colonne appelée injecteur. Cet injecteur est traversé par le gaz vecteur et porté à une température adaptée à la volatilité de l'échantillon. Les différents constituants présents dans l'échantillon vont alors être emportés par le gaz vecteur à travers la colonne chromatographique et se séparer les uns après les autres en fonction de leur affinité avec la phase fixe.
Plus un constituant a d'affinité avec la phase fixe, plus il va mettre du temps à sortir de la colonne. Une temps caractéristique appelé temps de rétention est alors associé à chacun des constituants précédemment séparés. C'est le temps qui s’écoule entre l’injection de l'échantillon en tête de colonne et le moment où le composé séparé sort de la colonne.
Les constituants du mélange ainsi séparés par chromatographie peuvent ensuite être détectés à l'aide d'un détecteur spécifique afin d'être identifiés et quantifiés (détecteur à ionisation de flamme ou FID, spectromètre de masse, etc.).
Comment ça marche ?
|
|
Chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse
Pour identifier une substance inconnue, on utilise un spectromètre de masse ou MS (compartiment visible à gauche sur la photo) afin de détecter les différents composés précédemment séparés par l'étage chromatographique. Ces composés sont d'abord fragmentés et transformés en ions (particules chargées électriquement) en utilisant divers moyens (bombardement avec des électrons, des atomes ou des photons...). Après ionisation, les ions moléculaires formés sont séparés par un champ magnétique qui va dévier leur trajectoire en fonction de leur masse et de leur charge électrique, ce qui va permettre de les détecter puis de les identifier formellement à l'aide d'une spectrothèque.
Les résultats obtenus sont présentés au moyen d'un graphe appelé spectre de masse sur lequel on reporte les abondances relatives (%) des ions formés en fonction du rapport masse/charge (voir spectre plus bas). En opérant dans des conditions expérimentales identiques, la fragmentation décrite précédemment est reproductible et est caractéristique des composés étudiés, permettant ainsi de les identifier par comparaison avec des spectres de masse de référence.
Le couplage de la chromatographie en phase gazeuse (séparation) et de la spectrométrie de masse (détection/quantification) fait partie des moyens les plus sures pour identifier des substances complexes pouvant être présentes en très faible quantité (trace).
La chromatographie en phase gazeuse en criminalistique
En criminalistique, le couplage CPG-MS permet de séparer et d'identifier diverses substances telles que des liquides inflammables (analyse de débris d'incendie), drogues, pesticides, gaz lacrymogènes... Article paru dans le Journal de la Criminalistique, No.6, Vol.2