7 • Chromatographie d’exclusion stérique
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K , coefficient de diffusion, représente le degré de pénétration d’une espèce dissoute dans
le volume V P (0 < K < 1). Pour la plupart des remplissages modernes, V I et V P sont tous
les deux de l’ordre de 40 % du volume de la colonne vide.
Lorsque V e /V M dépasse 1, le comportement du composé dans la colonne ne suit plus
seulement le mécanisme d’exclusion stérique, mais il s’y ajoute des interactions physicochimiques avec le support comme en CLHP.
Le raisonnement ci-dessus est vérifié dans la pratique : les molécules dont le diamètre
est plus grand que celui des plus larges pores (K = 0) sont exclues de la phase stationnaire
(d’où vient l’expression d’exclusion stérique). Elles traversent la colonne sans être retenues
et forment un seul pic sur le chromatogramme à la position V I (fig. 7.1). Par contre le volume
d’élution des très petites molécules est V M . Chaque phase stationnaire est donc adaptée à
une plage de séparation exprimée sous forme de deux masses, supérieure et inférieure, audessus et au-dessous desquelles il n’y a pas d’effet de séparation possible. Pour augmenter
cette plage, qui correspond à la différence entre ces deux volumes, on peut mettre bout à
bout 2 ou 3 colonnes.
volume d'exclusion totale V I
volume de
perméation
totale
log M
volume d'élution
0
1
2
3
1 2 3
domaine de perméation
sélective
2
3
4
5
0
V I
V P
V = V + kV
e
I
P
V M
particules de gel
de phase stationnaire
Figure 7.1 Migration au travers du gel de phase stationnaire.
Chromatogramme figurant une séparation de trois espèces (1,2,3) de tailles différentes
en solution. Les molécules les plus grosses 1 arrivent en tête, suivies des molécules
moyennes 2 et enfin des petites molécules 3. Les volumes d’élution sont compris entre
V I et V M = V P + V I . Image d’un gel poreux pour illustrer la notion de séparation selon
la taille des pores.
L’efficacité est optimale avec les solvants de faible viscosité et lorsque les séparations
sont effectuées à chaud. Les coefficients de diffusion K sont indépendants de la température.
7.2 PHASES STATIONNAIRES ET PHASES MOBILES
Les phases stationnaires sont constituées par des polymères réticulés organiques ou minéraux (silices greffées de substituants hydroxylés), qui se présentent sous forme de grains
sphèriques de 3 à 10 mm de diamètre avec des pores compris entre 4 nm et 200 nm. Ces matériaux, communément appelés gels, doivent résister à l’effet d’écrasement dû à la pression
en tête de colonne et à une température de plus de 100
◦ C pour la technologie actuelle.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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K , coefficient de diffusion, représente le degré de pénétration d’une espèce dissoute dans
le volume V P (0 < K < 1). Pour la plupart des remplissages modernes, V I et V P sont tous
les deux de l’ordre de 40 % du volume de la colonne vide.
Lorsque V e /V M dépasse 1, le comportement du composé dans la colonne ne suit plus
seulement le mécanisme d’exclusion stérique, mais il s’y ajoute des interactions physicochimiques avec le support comme en CLHP.
Le raisonnement ci-dessus est vérifié dans la pratique : les molécules dont le diamètre
est plus grand que celui des plus larges pores (K = 0) sont exclues de la phase stationnaire
(d’où vient l’expression d’exclusion stérique). Elles traversent la colonne sans être retenues
et forment un seul pic sur le chromatogramme à la position V I (fig. 7.1). Par contre le volume
d’élution des très petites molécules est V M . Chaque phase stationnaire est donc adaptée à
une plage de séparation exprimée sous forme de deux masses, supérieure et inférieure, audessus et au-dessous desquelles il n’y a pas d’effet de séparation possible. Pour augmenter
cette plage, qui correspond à la différence entre ces deux volumes, on peut mettre bout à
bout 2 ou 3 colonnes.
volume d'exclusion totale V I
volume de
perméation
totale
log M
volume d'élution
0
1
2
3
1 2 3
domaine de perméation
sélective
2
3
4
5
0
V I
V P
V = V + kV
e
I
P
V M
particules de gel
de phase stationnaire
Figure 7.1 Migration au travers du gel de phase stationnaire.
Chromatogramme figurant une séparation de trois espèces (1,2,3) de tailles différentes
en solution. Les molécules les plus grosses 1 arrivent en tête, suivies des molécules
moyennes 2 et enfin des petites molécules 3. Les volumes d’élution sont compris entre
V I et V M = V P + V I . Image d’un gel poreux pour illustrer la notion de séparation selon
la taille des pores.
L’efficacité est optimale avec les solvants de faible viscosité et lorsque les séparations
sont effectuées à chaud. Les coefficients de diffusion K sont indépendants de la température.
7.2 PHASES STATIONNAIRES ET PHASES MOBILES
Les phases stationnaires sont constituées par des polymères réticulés organiques ou minéraux (silices greffées de substituants hydroxylés), qui se présentent sous forme de grains
sphèriques de 3 à 10 mm de diamètre avec des pores compris entre 4 nm et 200 nm. Ces matériaux, communément appelés gels, doivent résister à l’effet d’écrasement dû à la pression
en tête de colonne et à une température de plus de 100
◦ C pour la technologie actuelle.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit