CHROMATOGRAPHIE

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

La chromatographie est une méthode d'analyse chimique (cf. chimie analytique) consistant à séparer les constituants d'un mélange. Elle est utilisée aussi bien dans les services de recherche et développement que dans le domaine du contrôle. Son champ d'activité couvre les organismes d'État et les industries de la chimie, biochimie, pharmacie et parachimie (agrochimie, cosmétiques, parfums, caoutchoucs, polymères, matériaux composites, fermentations). Cependant, la médecine (humaine et vétérinaire), la génétique, la toxicologie, la pharmacognosie, l'environnement, le droit et la justice (police scientifique, douanes, répression des fraudes), la culture (restauration et conservation des œuvres d'art et archéologiques) font aussi appel à la chromatographie. En 1990, une statistique, établie sur le chiffre d'affaires des ventes d'instruments d'analyse moléculaire, fait apparaître que la chromatographie en représente à elle seule 52 p. 100. En sachant que les appareillages utilisés dans cette technique sont de cinq à dix fois moins chers (en moyenne) que ceux qui sont employés dans les autres techniques, ce chiffre souligne la très grande probabilité pour un analyste de la rencontrer ou de l'utiliser dans sa vie professionnelle, quel que soit le domaine dans lequel il exerce son activité.

Différentes méthodes chromatographiques se sont développées au cours du temps. Elles nécessitent toutes l'utilisation conjointe de deux phases non miscibles l'une dans l'autre, dont une, au moins, est en mouvement, et dans lesquelles les solutés à séparer se distribuent différentiellement. La grande importance de la chromatographie provient de sa vitesse d'exécution, de son grand pouvoir de résolution et de son aptitude à analyser de manière qualitative et quantitative de faibles quantités d'échantillon. Elle permet en particulier d'analyser des traces, de les préconcentrer aussi bien que d'isoler de grandes quantités de soluté pur. Ainsi est-elle universellement employée au laboratoire comme dans l'industrie. Un autre de ses avantages est la simplicité de son principe. La théorie fait appel à la partie de la physicochimie qui traite de la compréhension puis de la modélisation mathématique des effets simultanés des phénomènes chimiques et physiques permettant la séparation ou la purification des différents constituants de mélanges. Les concepts de reconnaissance moléculaire et plus généralement ceux qui sont issus des phénomènes décrits et développés en chimie supramoléculaire (cf. chimie supramoléculaire) y sont utilisés de manière permanente.

Officiellement, sa découverte est due au botaniste russe Mikhaïl Semenovich Tswett (1872-1919) : dans sa thèse, en 1903, il signale la présence très nette de différents anneaux concentriques colorés qui se forment à la partie supérieure des filtres en papier, lors de la filtration des extraits de feuilles de végétaux dissous dans l'éther de pétrole. Persuadé que la chlorophylle n'était pas une substance unique, il a mis à profit cette observation en cherchant à mettre au point une méthode de séparation générale des mélanges très complexes. Il y réussit, en remplissant de manière très compacte une colonne en verre très étroite par un adsorbant (de la craie pilée, dans ce cas particulier, c'est-à-dire du carbonate de calcium CaCO3) dans laquelle l'extrait à filtrer, déposé en tête de colonne, migrait ensuite par gravité, entraîné par l'éther de pétrole (fig. 1). « Telles des raies de lumière d'un spectre, différentes zones colorées », correspondant respectivement au carotène (jaune), à la chlorophylle (verte) et à la xanthophylle (jaune), furent recueillies et analysées. Il publia le principe de cette nouvelle méthode de séparation en 1906 et la nomma chromatographie (à partir du grec chroma, couleur, et graphein, écrire, non sans humour car couleur se dit tswett en russe !).

Partage en phase liquide

Dessin : Partage en phase liquide

Schéma d'une chromatographie de partage en phase liquide. La figure représente quarte étapes de la séparation par élution au moyen du solvant S de deux corps A et B dans une colonne de verre pyrex remplie d'alumine. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

Afficher

En toute rigueur, comme le reporte P. Jössang, Mikhaïl Tswett n'est pas l'inventeur de la chromatographie. Il est l'inventeur de la chromatographie d'élution et, par suite, de tous les développements modernes de cette méthode d'analyse chimique. Il est aussi l'inventeur du nom donné à la technique. Cependant, il n'est pas le premier à avoir publié des résultats de chromatographie, explicitant son principe.

En effet, dès 1861, Friedrich Goppelsröder (1836-1919), professeur à l'université de Bâle, a reporté des expériences de chromatographie frontale sur papier. Il déclarait très clairement y « avoir vu la clé d'une nouvelle méthode analytique ». Il reprenait, en cela, les observations présentées auparavant par Christian Friedrich Schönbein (1799-1868) à la Société des sciences naturelles de Bâle « sur les hauteurs différentes auxquelles peuvent s'élever divers corps en solution en s'infiltrant dans les pores du papier Joseph ». F. Goppelsröder, « ayant acquis la conviction que cette méthode deviendrait très commode pour donner une connaissance rapide de la nature d'un mélange de matières colorantes », en a étudié et énoncé le concept. Il en a considérablement montré le potentiel : en modifiant la composition des solutions mises à migrer par capillarité, en utilisant des révélateurs pour repérer les zones de migration des solutés incolores, en changeant le support de migration (papier, coton, lin, soie...) et en en décrivant des applications préparatives. Il a publié ses conclusions dès 1901. Pratiquement à la même époque, Tswett menait ses expériences à Varsovie qui le conduiraient à décrire en 1906 « la méthode la plus propre à nous renseigner exactement sur le nombre et la nature des composants de la chlorophylle. Elle paraît être celle que j'ai élaborée depuis quelque dix ans sous le nom de méthode chromatographique par adsorption ».

De la même manière qu'en optique, les lois de la réfraction sont décrites comme étant les lois de Descartes-Snell, parce que ces deux savants ont fait la même découverte dans deux pays différents à la même époque, on devrait, en traitant de la chromatographie, parler de l'invention de Tswett-Goppelsröder. Comme le fait remarquer P. Jössang, dans la mesure où Tswett « fut élevé en Suisse et étudia à l'université de Genève », « la Suisse a doublement enfanté la chromatographie ! ».

Redécouverte en 1931 par Richard Kuhn (1900-1967) et Edgar Lederer (1908-1988), après une longue période d'oubli, et développée à partir de 1937 par Tadeus Reichstein (1897-1996) et son école, la chromatographie s'est depuis lors généralisée à l'analyse de substances incolores organiques ou minérales allant des gaz aux macromolécules. Pour ses appli [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 26 pages

Médias de l’article

Partage en phase liquide

Partage en phase liquide
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Chromatographie sur papier

Chromatographie sur papier
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Phase aqueuse

Phase aqueuse
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Hydrocarbures aromatiques

Hydrocarbures aromatiques
Crédits : Encyclopædia Universalis France

graphique

Afficher les 8 médias de l'article


Écrit par :

  • : docteur ès sciences, professeur à l'École supérieure de physique et de chimie industrielles, Paris, ingénieur, École supérieure de physique et de chimie industrielles
  • : professeur de chimie organique à l'université d'Aix-Marseille-II
  • : professeur des Universités, université de Paris-XI, I.U.T. d.Orsay

Classification

Autres références

«  CHROMATOGRAPHIE  » est également traité dans :

ALCALOÏDES

  • Écrit par 
  • Jacques E. POISSON
  •  • 5 686 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Purification »  : […] Les produits obtenus lors des extractions sont des mélanges qu'il importe de fractionner pour obtenir les alcaloïdes à l'état pur. On opère par cristallisation progressive dans des solvants adéquats, par extractions successives en milieu acide à l'aide de solutions de pH décroissant, en pratiquant une séparation par contre-courant d'un solvant non miscible, et surtout par chromatographie. Les mét […] Lire la suite

ANALYTIQUE CHIMIE

  • Écrit par 
  • Alain BERTHOD, 
  • Jérôme RANDON
  •  • 8 880 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Chromatographie »  : […] La chromatographie est une méthode de séparation des constituants d'un échantillon basée sur les différences d'affinités de ceux-ci pour chaque phase d'un système biphasique. La séparation s'effectue dans une colonne chromatographique à l'intérieur de laquelle est fixée une phase dite stationnaire. Pour avancer dans la colonne chromatographique, les molécules sont entraînées par une phase fluide, […] Lire la suite

BIOCHIMIE

  • Écrit par 
  • Pierre KAMOUN
  •  • 3 874 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Biochimie structurale »  : […] La biochimie structurale nous apprend aujourd'hui que les êtres vivants sont constitués de quatre grandes catégories de molécules : les protéines, les glucides, les lipides et les acides nucléiques. Les protéines , molécules de tailles très variables, sont formées de la combinaison de vingt molécules de petites tailles, les acides aminés : le premier isolé, l'asparagine, fut purifié dès 1906 par […] Lire la suite

CASSINI-HUYGENS (MISSION)

  • Écrit par 
  • Athéna COUSTENIS
  •  • 4 175 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Le vaisseau spatial et sa charge utile »  : […] L’orbiteur Cassini, avec à son bord la sonde Huygens, est le plus massif et le plus complexe des vaisseaux spatiaux construits à ce jour. Lors de son lancement, Cassini avait une masse totale de 5 712 kilogrammes (dont 2 950 de carburant) et Huygens pesait 348 kilogrammes. Cassini mesurait 6,7 mètres de hauteur et 4 mètres de largeur. La complexité de l'engin spatial est justifiée par le programm […] Lire la suite

CHLOROPHYLLES

  • Écrit par 
  • Alexis MOYSE
  •  • 3 558 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Structure et propriétés chimiques »  : […] Les chlorophylles sont les pigments verts des végétaux capables de photosynthèse. On en trouve également dans diverses bactéries qui utilisent aussi l'énergie lumineuse. Les chlorophylles les plus communes sont les chlorophylles a et b , présentes dans les chloroplastes des cellules de tous les végétaux de couleur verte : plantes à fleurs, fougères, mousses, algues vertes. Les algues brunes ( Fuc […] Lire la suite

ÉLECTROPHORÈSE, en bref

  • Écrit par 
  • Paul MAZLIAK
  •  • 218 mots

Arne Wilhelm Kaurin Tiselius (1902-1971) mit au point, en 1926, l'électrophorèse, méthode qui lui permit de séparer les protéines du sérum sanguin. En appliquant un champ électrique au sérum sanguin – qui est contenu dans un tube et mélangé à un tampon salin –, il obtenait sur le pôle + des protéines de charge très négative (albumine) tandis que les protéines de charge plus positive (globulines α, […] Lire la suite

GAZ ANALYSE DES

  • Écrit par 
  • Henri GUÉRIN
  •  • 6 562 mots
  •  • 8 médias

Dans le chapitre « Chromatographie en phase gazeuse »  : […] La méthode d'analyse par condensation et vaporisation fractionnées et volumétrie, dérivant de la méthode de Lebeau et utilisée pour l'analyse des gaz de raffinerie dans l'appareil de Podbielniak, a cédé la place à la chromatographie en phase gazeuse. Celle-ci a connu un grand développement en gazométrie ; aux catharomètres (cf.  infra , Méthodes physiques) employés initialement sont venus s'ajou […] Lire la suite

IONS ÉCHANGEURS D'

  • Écrit par 
  • Robert ROSSET
  •  • 6 132 mots
  •  • 13 médias

Dans le chapitre « Développement par déplacement »  : […] On fixe l'échantillon sur la colonne, les ions du mélange étant plus fixés que l'ion initial de la résine, et on le fait progresser à l'aide d'une solution contenant un ion plus fixé que ceux du mélange. On oblige ainsi la bande à progresser en conservant une longueur constante, comprimée entre l'ion initial et l'ion développeur. Après un certain parcours, les constituants du mélange sont réparti […] Lire la suite

LEDERER EDGAR (1908-1988)

  • Écrit par 
  • Pierre LASZLO
  •  • 810 mots

Les soubresauts du xx e  siècle n'ont pas épargné Edgar Lederer, chimiste français né à Vienne le 5 juin 1908. Fuyant l'antisémitisme de la capitale autrichienne où il avait obtenu son doctorat, le jeune homme trouva refuge à Heidelberg en 1930, mais dut quitter l'Allemagne en hâte lors de la venue des nazis au pouvoir en 1933. Réfugié à Paris, il accepta une invitation dans un institut de Lening […] Lire la suite

MACROMOLÉCULES

  • Écrit par 
  • Michel FONTANILLE, 
  • Yves GNANOU, 
  • Marc LENG
  •  • 13 786 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Chromatographie par perméation de gel »  : […] La chromatographie par perméation de gel (GPC) est certainement la méthode la plus employée et la plus appréciée de l'expérimentateur. À l'instar de la viscosité, la GPC est avant tout sensible au rayon de giration de la molécule. Le principe de la GPC est fondé sur la séparation de macromolécules par leur élution (transport d'un solvant d'une macromolécule à travers le milieu) à travers une colo […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Robert ROSSET, Louis SAVIDAN, Alain TCHAPLA, « CHROMATOGRAPHIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 01 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/chromatographie/