QCM : Chromatographie liquide haute performance — 53 questions

Explication

En phase normale, réduire le solvant qui interagit avec la phase stationnaire augmente la rétention. À l’inverse, augmenter ce solvant accélère l’élution ; les trois autres propositions inversent ou déforment cette relation.

Explication

La séparation repose sur une phase stationnaire fixe et une phase mobile qui se déplace dans le dispositif. Ces phases sont non miscibles, et les solutés s’y répartissent différemment selon leurs propriétés physico-chimiques. La séparation ne repose donc pas sur des interactions identiques pour chaque soluté.

Explication

Les liaisons hydrogène sont des interactions électrostatiques fortes. Les interactions O···H ont des énergies de -12 à -33 kJ·mol⁻¹, alors que les interactions N···H vont de -12 à -20 kJ·mol⁻¹ ; leur énergie est donc négative.

Explication

La relation correcte est $k'=\frac{V_R-V_M}{V_M}=K\frac{V_S}{V_M}$. Les autres expressions modifient soit le signe de la différence, soit le dénominateur, soit le rapport des volumes de phases, et ne correspondent pas au facteur de capacité défini.

Explication

L’élargissement provient de la diffusion longitudinale, des chemins multiples dans le remplissage et de la résistance au transfert de masse. La diffusion longitudinale est surtout importante aux faibles vitesses, alors que le transfert de masse limite davantage les performances aux vitesses élevées. Les chemins multiples sont liés au remplissage et ne disparaissent pas par principe.

Explication

La résolution est définie par $R_S=2(t'_{RB}-t'_{RA})/(\omega_A+\omega_B)$. Pour $R_S=1$, le recouvrement des pics est de 2 %. Le numérateur utilise une différence entre les temps de rétention réduits et le dénominateur contient leur somme des largeurs, sans facteur 2 placé devant cette somme.

Explication

Le temps de rétention $t_R$ correspond au parcours total du composé dans la colonne. Le temps réduit $t'_R$ est obtenu en soustrayant le temps de la phase mobile non retenue ; il ne mesure donc pas le parcours complet et ne se limite pas au séjour dans une seule phase.

Explication

Le nombre de plateaux suit la relation $N=\frac{L}{H}$. Avec les valeurs données, $N=\frac{25}{0{,}05}=500$, et la formule utilise bien les deux grandeurs indiquées. Une diminution de $H$ augmente plutôt $N$, et $1250$ ne correspond pas au calcul.

Explication

La chromatographie regroupe bien des techniques non destructives séparant des substances en solution par passage dans un matériau sélectif. Les constituants ne sont donc pas détruits ni transformés chimiquement pendant la séparation.

Explication

La CPG exige la volatilité des composés, ce qui limite son domaine d’application. La CLHP peut au contraire être utilisée pour des composés de grande masse moléculaire et n’est pas réservée aux substances très volatiles.

Explication

En phase inverse sur silice alkyle, la rétention repose sur des interactions hydrophobes. Diminuer le pourcentage de méthanol augmente les temps de rétention ; l’augmentation du méthanol produit l’effet inverse, et la phase stationnaire est greffée alkyle.

Explication

L’échange d’ions est réversible et met en concurrence les ions retenus avec ceux de la phase mobile. Il s’applique aux solutés ionisés ou ionisables, et non à une séparation de molécules neutres par hydrophobicité. Les ions ne restent donc pas définitivement fixés, et la matrice est insoluble dans l’eau.

Explication

L’adsorption est un phénomène de surface dans lequel les molécules se fixent sur un solide, généralement par des interactions faibles de Van der Waals. La pénétration dans le volume relève de l’absorption, et non de l’adsorption.

Explication

Le facteur de capacité est défini par $k' = \frac{V_R - V_M}{V_M} = \frac{V'_R}{V_M}$. Il s’agit donc du rapport du volume de rétention ajusté au volume mort. Il ne correspond ni à la somme de ces volumes, ni à un calcul fondé sur la division de $t_R$ par le débit. Un produit de $V_R$ par $V_M$ et leur différence ne donnent pas non plus le facteur de capacité.

Explication

En chromatographie d’exclusion, les molécules sont séparées selon leur accès aux pores. Les grosses molécules, qui y pénètrent peu, sortent rapidement, tandis que les autres sont davantage retenues ; il ne s’agit pas principalement d’une adsorption de surface.

Explication

La phase mobile, ou éluant, transporte les composés et peut être un solvant ou un mélange. Elle se déplace dans la colonne, contrairement à la phase stationnaire immobilisée ; elle n’est donc ni le solide adsorbant ni sa surface de fixation.

Explication

La force éluante totale suit la relation $S_T=\sum_i S_i f_i$. Chaque force individuelle $S_i$ est pondérée par la fraction volumique correspondante $f_i$ ; la force totale dépend donc des propriétés des solvants et de la composition du mélange.

Explication

Le coefficient de partage décrit la répartition à l’équilibre d’un composé soluble dans deux phases non miscibles. Il ne s’agit ni d’une solubilité dans une phase unique, ni d’une comparaison entre phases miscibles, ni d’une mesure de l’injection.

Explication

La chromatographie d’échange d’ions concerne les solutés ionisés ou ionisables et met en jeu des ions mobiles opposés aux groupements fixes. La polarité et l’adsorption principalement décrivent plutôt la chromatographie d’adsorption, tandis que les groupements fixes participent bien à la séparation.

Explication

Les phases greffées polaires s’utilisent en phase normale avec des solvants peu polaires. Les phases greffées apolaires sont au contraire associées à la phase inverse et à des solvants polaires.

Explication

La CPG convient aux solutés gazeux ou vaporisables sans décomposition, généralement de masse moléculaire inférieure à 1000. La CPL couvre des masses moléculaires de 100 à 10⁷ ; elle ne se limite donc pas aux composés inférieurs à 100.

Explication

La résolution dépend bien de la sélectivité α, du facteur de capacité k’ et de l’efficacité N. Ces paramètres correspondent respectivement à des contributions thermodynamiques, hydrodynamiques et mixtes, de sorte que les cinq propositions sont exactes.

Explication

En phase inverse, l’eau est le solvant le moins éluant. L’ajout de méthanol ou d’acétonitrile augmente la force éluante ; il est donc faux d’affirmer que le méthanol la diminue.

Explication

En mode isocratique, la composition de l’éluant reste la même pendant toute l’analyse. En mode gradient, elle varie au cours de l’analyse ; ces deux modalités sont des modes de fonctionnement de la CLHP.

Explication

La relation $N = 16\left(\frac{t_R}{w}\right)^2$ utilise la largeur à la base, et non la largeur à mi-hauteur. À longueur de colonne constante, la relation $H = \frac{L}{N}$ montre que H diminue lorsque N augmente. Le rapport $t_R/w$ augmente N, tandis que H n’augmente pas dans cette situation.

Explication

Les solvants protiques possèdent un proton donneur, tandis que les solvants dipolaires aprotiques ont un moment dipolaire important sans proton acide. Les solvants aprotiques apolaires ont au contraire un faible moment dipolaire et ne possèdent pas de proton acide.

Explication

Les groupements silanol et siloxane du gel de silice sont responsables de ses interactions avec les solutés. Les silanols sont polaires et interactifs ; les groupements amide ou les zones dépourvues de fonctions ne constituent pas l’explication donnée.

Explication

Une forte affinité mobile et une faible affinité stationnaire entraînent une faible rétention : le soluté sort rapidement et possède le plus petit temps de rétention. Les propositions décrivant une forte rétention ou une migration lente inversent ce mécanisme.

Explication

La phase stationnaire est fixe et peut être solide ou liquide ; les solutés interagissent avec elle durant leur migration. L’entraînement et le déplacement dans le dispositif caractérisent la phase mobile.

Explication

La classification comprend l’adsorption, le partage, l’échange d’ions et l’exclusion. La filtration membranaire ne remplace pas l’exclusion dans cette classification chromatographique.

Explication

Le volume total suit $V_R = t_R \times D$ et inclut $V_M$. Le volume ajusté vaut $V'_R = V_R - V_M$ ; il ne résulte donc ni d’une addition ni d’une division par le débit.

Explication

La chromatographie sur couche mince est essentiellement qualitative et n’assure pas principalement une quantification précise. La CPL haute performance permet l’identification et la quantification des constituants. En mode gradient, la concentration des constituants de l’éluant varie pendant l’analyse, tandis qu’un même éluant est utilisé en mode isocratique.

Explication

Un solvant de CLHP doit avoir une faible viscosité et être compatible avec le détecteur. Il doit aussi être pur, relativement sûr et capable de dissoudre l’échantillon ; l’insolubilité, les impuretés importantes ou une dangerosité élevée ne répondent pas à ces critères.

Explication

Une chaîne de CLHP comprend principalement un réservoir d’éluant, une pompe, un injecteur, une colonne, un détecteur et un système d’acquisition. Le générateur de vapeur et le condenseur ne font pas partie des éléments principaux décrits.

Explication

L’équation de Van Deemter est $H=A+\frac{B}{u}+(C_s+C_m)u$. Le terme $B/u$ varie en sens inverse de $u$, tandis que le terme de transfert de masse varie dans le même sens que $u$. Les deux dernières affirmations inversent ces dépendances.

Explication

L’affinité augmente globalement selon l’ordre alcanes, composés éthyléniques, aromatiques, halogénures d’alkyle, éthers, composés nitrés, esters, cétones, alcools, amides puis acides carboxyliques. Les cinq relations proposées respectent cet ordre.

Explication

En CLHP, les termes de résistance au transfert de masse C_S et C_M sont prépondérants et représentent environ 75 % du HEPT. Le terme B est généralement minoritaire et ne constitue donc pas la contribution principale ; la valeur de 25 % est incorrecte.

Explication

Tswett, botaniste russe, sépara dans les années 1900 des pigments de plantes vertes. Il utilisa une colonne de craie finement pulvérisée contenant du carbonate de calcium, et non de la silice ou du sulfate de calcium.

Explication

Les deux expressions données sont $N=(t_R/\sigma)^2$ et $N=16(t_R/\omega)^2$. Un grand $N$ correspond à une meilleure efficacité et à des pics plus étroits. Un faible $N$ ne traduit donc pas une meilleure efficacité, et la dernière relation inverse incorrectement la dépendance à la variance.

Explication

La courbe de Van Deemter décrit la variation de la HEPT avec la vitesse linéaire et met en évidence une vitesse optimale. À cette vitesse, la HEPT est minimale. Elle ne montre donc ni une HEPT minimale à la vitesse maximale, ni une indépendance de la HEPT vis-à-vis de la vitesse.

Explication

La phase mobile est une phase continue liquide ou gazeuse qui se déplace et entraîne les solutés au contact de la phase stationnaire. Elle n’est pas la phase fixe et la chromatographie ne détruit pas les solutés.

Explication

En phase normale sur silice non greffée, les composés polaires sont les mieux retenus. Un solvant tel que l’isopropanol peut les décrocher grâce à des interactions dipôle-dipôle ; la rétention n’est pas principalement hydrophobe et le benzène n’est pas le solvant cité.

Explication

Les colonnes de CLHP utilisent des particules de 3 à 10 μm, avec une surface spécifique de 100 à 500 m2·g⁻¹. Leur pression de travail peut atteindre environ 300 bars ; les deux autres valeurs proposées ne correspondent pas aux caractéristiques données.

Explication

La silice activée retient fortement les molécules polaires capables de former des liaisons hydrogène. L’eau et l’alcool la désactivent ; les molécules polaires sont donc les plus concernées par cette modification. L’ajout d’eau ne renforce pas l’activité du gel.

Explication

En phase inverse, les supports les plus courants portent un greffage octadécylsilane, désigné par ODS, C18 ou RP18. C2 et C8 correspondent à d’autres longueurs de greffon, tandis que le greffage octadécylsilane est apolaire et utilisé en phase inverse.

Explication

La relation est $t'_R=t_R-t_m$. Ainsi, à $t_R$ constant, augmenter $t_m$ diminue le temps réduit, et lorsque les deux temps sont égaux, $t'_R$ vaut zéro. L’addition des temps et l’effet attribué à une diminution de $t_m$ sont incompatibles avec cette formule.

Explication

Les interactions de Van der Waals comprennent les couples permanent-permanent, permanent-induit et induit-induit. Les forces de London reposent sur des dipôles instantanés induits, tandis que les interactions dipôle-dipôle concernent des dipôles permanents.

Explication

L’équation de Van Deemter est $H=A+B/\bar{u}+(C_S+C_M)\bar{u}$. Le terme de transfert de masse augmente avec la vitesse, tandis que le terme longitudinal diminue lorsque la vitesse augmente. Les deux dernières propositions inversent les dépendances indiquées par l’équation.

Explication

Pour obtenir une résolution favorable, le facteur de capacité recommandé est compris entre 2 et 10. Les intervalles de 0 à 1, de 10 à 20 ou au-delà de 20 ne correspondent pas à la plage recommandée.

Explication

La polarité correspond à une répartition inégale des charges et à un moment dipolaire permanent. Elle crée des zones partiellement positive et négative ; une molécule apolaire ne présente pas ce moment dipolaire permanent caractéristique.

Explication

Une phase greffée est constituée de motifs organiques liés par covalence à un support rigide, généralement de la silice. Elle ne correspond donc ni à une phase liquide simplement déposée ni à des motifs libres ou fixés de manière réversible.

Explication

L’énergie suit $E=\frac{q q'}{4\pi\varepsilon_m r}$, donc elle varie comme $1/r$ et dépend du milieu. La force suit $F=\frac{q q'}{4\pi\varepsilon_m r^2}$, donc elle varie comme $1/r^2$ ; les deux dernières associations sont inversées.

Explication

La sélectivité vérifie $\alpha=K_A/K_B=k'_A/k'_B=V'_{RA}/V'_{RB}$. Lorsque $\alpha=1$, aucune séparation n’est possible. Les rapports inversés et l’affirmation d’une résolution maximale sont donc incorrects.