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La chromatographie sur couche mince

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Objectif

Savoir séparer les différents constituants d'un mélange homogène inconnu afin de les identifier.

La chromatographie sur couche mince est une technique de séparation et d'analyse des mélanges homogènes. Elle utilise le principe de la migration par capillarité (comme sur un papier buvard) d'une espèce sur un support grâce à sa solubilité dans le solvant choisi. Il est ensuite possible, par comparaison avec des espèces pures de référence, de déterminer la nature des espèces chimiques isolées.

1. Définition d'une chromatographie

À l'origine, cette technique servait à séparer des espèces chimiques végétales colorées contenues dans un mélange (son nom vient d'ailleurs de la racine grecque Khrôma). C'est l'expérience que réalisa le botaniste russe Mikhaïl Tswett en 1906 en séparant les pigments d'une feuille d'épinard.

Remarque
En faisant l'analogie avec les résultats de l'optique, Tswett conclut : « Tout comme les rayons lumineux d'un spectre, les différentes composantes d'un mélange de colorants se déploient sur la colonne de carbonate de calcium selon une loi et peuvent être analysées qualitativement et quantitativement ».

La chromatographie est aujourd'hui une méthode de séparation mais également d'analyse.
Les constituants d'un mélange homogène sont séparés par entrainement au moyen d'un solvant (éluant ou phase mobile) sur un support (phase fixe ou stationnaire).

Principe

Chaque constituant est partagé entre son affinité à rester fixer sur le support et sa solubilité dans le solvant choisi : plus une substance est soluble dans la phase mobile, plus elle est entrainée par cette phase et inversement, une substance peu soluble dans la phase mobile migre peu.
Dans le cas de la chromatographie sur couche mince, une petite quantité du mélange à séparer est déposée sur le support lui même placé au contact de l'éluant. Ce dernier migre de bas en haut, par capillarité, le long du support en entraînant les constituants du mélange. C'est le phénomène d'élution.
Chaque constituant migre d'une certaine hauteur, caractéristique de la substance (migration différentielle). Il suffit alors de comparer la migration de ces constituants avec des espèces chimiques de référence ou témoins (analyse comparative).

2. Protocole de la chromatographie sur couche mince

Étape 1 : Choix du support et de l'éluant.

Choix de la phase fixe
Exemple : plaque d'aluminium recouverte de gel de silice.
Choix de la phase mobile. C'est un solvant ou un mélange de solvants.
Exemple : dichlorométhane, éther de pétrole, etc.

Étape 2 : Préparation de la cuve à chromatographie et du support.

On verse environ 0,5 à 1 cm d'éluant dans la cuve à chromatographie que l'on referme avec un couvercle de manière à ce que l'éluant sature la cuve en vapeur.
On trace alors un trait fin appelé ligne de base sur la plaque à chromatographie de manière à ce que ce trait soit au-dessus du niveau de l'éluant.

Étape 3 : Préparation des dépôts.

Sur la ligne de base, on doit réaliser les différents dépôts : le mélange et les témoins en respectant des espaces réguliers.
On place de fines croix à l'endroit de ces dépôts et on les repère par une lettre ou un nom.
On doit enfin sécher ces dépôts pour bien les fixer sur le support.

Étape 4 : Réalisation de la chromatographie.

La plaque est placée dans la cuve à la verticale et le couvercle est remis en place.
On laisse l'éluant migrer par capillarité et on sort la plaque lorsque ce dernier arrive à ~0,5 cm du haut de la plaque en y traçant un nouveau trait appelé front du solvant.

Étape 5 : Révélation et analyse du chromatogramme par comparaison.