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L’attrait de Rƒ : comment ce nombre mystérieux affecte-t-il le mouvement des molécules sur le papier ?
La chromatographie sur papier est une méthode analytique utilisée pour séparer des produits chimiques colorés ou d’autres substances. Bien que cette technique soit actuellement utilisée principalement comme outil pédagogique, en laboratoire elle a été remplacée par d'autres méthodes chromatographiques telles que la chromatographie sur couche mince. Cette méthode analytique comporte trois éléments : la phase mobile, la phase stationnaire et le milieu support. La phase mobile est une solution qui monte par capillarité sur la phase stationnaire, qui est généralement composée d'un solvant organique non polaire et la phase stationnaire est un solvant inorganique polaire, l'eau. Ici, le papier agit comme support pour la phase stationnaire, les molécules d’eau étant retenues dans les vides du réseau de fibres du papier.
La principale différence entre la chromatographie sur couche mince et la chromatographie sur papier est que dans la chromatographie sur couche mince, la phase stationnaire est une couche adsorbante (généralement du gel de silice ou de l'oxyde d'aluminium) tandis que dans la chromatographie sur papier, un papier moins adsorbant est utilisé.
Dans une variante de la chromatographie sur papier, la chromatographie bidirectionnelle, deux solvants sont utilisés et le papier est tourné de 90 degrés entre les deux, ce qui est très utile pour séparer des mélanges complexes de polarité similaire, tels que les acides aminés.
Valeurs Rƒ, solutés et solvants
La valeur Rƒ (facteur de rétention) est utilisée pour définir le rapport entre la distance parcourue par le soluté et la distance parcourue par le solvant. Cette valeur est utilisée en chromatographie pour quantifier le degré de rétention de l'échantillon dans la phase stationnaire par opposition à la phase mobile. Généralement, les valeurs Rƒ sont exprimées sous forme de décimales. Si une solution a une valeur Rƒ de zéro, cela signifie que le soluté reste dans la phase stationnaire et ne bouge pas. Lorsque la valeur Rƒ est de 1, cela signifie que le soluté n'a aucune affinité pour la phase stationnaire et se déplace avec le front du solvant.
Par exemple, si un composé se déplace de 9,9 cm et que le front du solvant se déplace de 12,7 cm, la valeur Rƒ peut être exprimée comme Rƒ = 9,9/12,7 = 0,779 ou 0,78. La valeur Rƒ varie entre différents solvants, en fonction de la température de l'expérience et du solvant utilisé.
Pigments et polarité
La chromatographie sur papier peut être utilisée pour tester la pureté des composés et identifier des substances, car la technique est relativement rapide et ne nécessite que de petites quantités de matière. Ce processus de séparation est basé sur le principe de distribution. Le matériau se répartira entre la phase stationnaire, qui est l’eau retenue dans les fibres du papier, et la phase mobile, qui est la solution de développement qui s’écoule sur la phase stationnaire.
Lorsqu'un échantillon chimique coloré est placé sur du papier filtre, les couleurs se séparent lorsque le solvant le traverse, dissolvant les molécules en fonction de leur polarité.
Si un échantillon contient plusieurs couleurs, cela signifie que l’échantillon doit contenir plusieurs molécules différentes. Étant donné que la structure chimique de chaque molécule est différente, il existe également une forte probabilité que chaque molécule ait une polarité différente et, par conséquent, que leur solubilité dans le solvant soit différente. Cette solubilité inégale provoque la séparation des molécules de différentes couleurs à différents endroits sur le papier, et plus la solubilité est élevée, plus les molécules solides montent haut.
Types de chromatographie sur papier
Méthode d'élution descendante
Dans cette méthode, le solvant coule le long du papier. La phase mobile est placée dans un liquide qui coule en continu, la tache d'échantillon est maintenue sur le dessus du papier et le solvant s'écoule par le haut.
Méthode d'élution ascendante
Dans cette méthode, le solvant se déplace du bas vers le haut, et l’échantillon et le solvant se déplacent vers le haut. Cette méthode est très efficace pour séparer les substances organiques et inorganiques.
Méthode hybride
Cette technique est un hybride des deux méthodes ci-dessus. À un moment critique, la section montante du papier peut être repliée pour passer en mode de rinçage vers le bas.
Chromatographie circulaireEn chromatographie circulaire, un papier filtre circulaire avec l'échantillon au milieu est placé dans une boîte de Petri contenant le solvant. Une fois que le solvant commence à monter, les molécules forment des cercles concentriques sur le papier.
Chromatographie bidimensionnelleLa chromatographie bidimensionnelle utilise du papier carré ou rectangulaire, l'échantillon est appliqué sur un coin puis tourné à 90 degrés pour un deuxième développement.
Histoire de la chromatographie sur papier
En 1943, Martin et Synge ont découvert la chromatographie sur papier, qui a fourni pour la première fois un outil permettant d'étudier, de séparer et d'identifier les composants des plantes. Par la suite, le domaine s'est développé rapidement après 1945, favorisant la plupart des travaux de recherche dans le cadre de cette technologie.
L’essor de cette technologie a modifié la compréhension de la communauté scientifique sur les méthodes de séparation et d’analyse chimiques et a favorisé le progrès de nombreuses recherches connexes.
À l’ère actuelle d’exploration toujours plus approfondie des molécules et de la chimie, comprenons-nous pleinement le potentiel de Rƒ pour d’autres techniques analytiques ?
