Газова хроматография как работи, видове, части, приложения



на газова хроматография (CG) е инструментална аналитична техника, използвана за разделяне и анализ на компонентите на дадена смес. Той е известен също като газово-течна разделителна хроматография, която, както ще се види по-късно, е най-подходяща за отнасяне към тази техника..

В редица области на научния живот тя е незаменим инструмент в лабораторните изследвания, тъй като е микроскопична версия на дестилационна кула, способна да генерира висококачествени резултати.

Както показва името му, той използва газове в развитието на своите функции; по-точно, те са мобилната фаза, която изтегля компонентите на сместа.

Този носител газ, който в повечето случаи е хелий, преминава през вътрешността на хроматографската колона, като в същото време завършва с разделяне на всички компоненти..

Други транспортни газове, използвани за тази цел, са азот, водород, аргон и метан. Изборът на тези параметри ще зависи от анализа и детектора, свързан със системата. В органичната химия един от основните детектори е мас спектрофотометър (MS); следователно техниката придобива номенклатурата GC / MS.

По този начин не само всички компоненти на сместа са разделени, но е известно какви са техните молекулни маси, а оттам и тяхната идентификация и количествено определяне..

Всички проби съдържат свои собствени матрици и тъй като хроматографията е в състояние да „изясни“ неговото изследване, тя е от неоценима помощ за развитието и развитието на аналитични методи. Освен това, заедно с многовариантните инструменти, неговият обхват може да се повиши до неочаквани нива.

индекс

  • 1 Как работи газова хроматография?
    • 1.1 Разделяне
    • 1.2 Откриване
  • 2 вида
    • 2.1 CGS
    • 2.2 CGL
  • 3 Части от газов хроматограф
    • 3.1 Колона
    • 3.2 Детектор
  • 4 Приложения
  • 5 Препратки

Как работи газова хроматография?

Как работи тази техника? Подвижната фаза, чийто максимален състав е този на газа-носител, изтегля пробата вътре в хроматографската колона. Течната проба трябва да се изпари и за да се гарантира това, нейните компоненти трябва да имат високо налягане на парите.

По този начин, газ-носителят и газообразната проба, изпарени от оригиналната течна смес, съставляват подвижната фаза. Но какво е стационарната фаза?

Отговорът зависи от вида на колоната, с която екипът работи или изисква анализ; и всъщност, тази стационарна фаза определя вида на разглеждания CG.

отделяне

В централния образ е представен по прост начин операцията по разделяне на компонентите в колона в CG.

Молекулните газове-носители бяха пропуснати, така че да не се бъркат с тези на изпарената проба. Всеки цвят съответства на различна молекула.

Стационарната фаза, въпреки че изглежда като оранжеви сфери, всъщност е тънък филм от течност, който омокря вътрешните стени на гръбнака.

Всяка молекула ще се разтвори или ще разпространява различно в споменатата течност; тези, които най-много си взаимодействат с него, изостават, а тези, които не го правят, се движат по-бързо.

В резултат на това се отделя молекулите, както се вижда с цветните точки. Тогава се казва, че лилавите точки или молекули те се изплъзне първо, докато сините ще излязат последни.

Друг начин да се каже по-горе е следното: молекулата, която избягва първо, има най-краткото време на задържане (ТR).

Така че можете да идентифицирате кои са тези молекули, като директно сравнявате техните ТR. Ефективността на колоната е директно пропорционална на способността му да отделя молекули със сходни афинитети за стационарната фаза.

откриване

След като завърши разделянето, както е показано на изображението, точките ще избягат и ще бъдат открити. За тази цел, детекторът трябва да бъде чувствителен към смущения или физически или химически промени, които причиняват тези молекули; и след това ще реагира с сигнал, който се усилва и представя чрез хроматограма.

След това в хроматограмите, където сигналите, техните форми и височини могат да бъдат анализирани като функция на времето. Примерът на цветните точки трябва да произвежда четири сигнала: един за лилавите молекули, един за зелените, друг за горчичните и последния сигнал, с по-високи TR, за сините.

Да приемем, че колоната е дефицитна и не може да раздели синьо-оцветените и горчично-оцветените молекули правилно. Какво ще стане? В този случай няма да бъдат получени четири елуирани ленти, но три, тъй като последните две се припокриват.

Това може да се случи, ако хроматографията се извършва при твърде висока температура. Защо? Тъй като по-висока е температурата, толкова по-бърза ще бъде миграцията на газообразни молекули и по-ниската им разтворимост; и следователно, неговите взаимодействия със стационарната фаза.

тип

По същество има два вида газова хроматография: CGS и CGL.

CGS

CGS е акроним за газ-твърда хроматография. Характеризира се с твърда неподвижна фаза вместо с течност.

Твърдото вещество трябва да има пори с контролиран диаметър, където молекулите се задържат, докато те мигрират надолу по колоната. Това твърдо вещество обикновено е молекулно сито, като например зеолити.

Използва се за много специфични молекули, тъй като CGS обикновено се сблъсква с няколко експериментални усложнения; като например, твърдото вещество може да запази необратимо една от молекулите, напълно променяйки формата на хроматограмите и тяхната аналитична стойност.

CGL

CGL е газ-течна хроматография. Именно този вид газова хроматография покрива по-голямата част от всички приложения и затова е най-полезен от двата вида.

В действителност, CGL е синоним на газова хроматография, въпреки че не е уточнено какво се обсъжда. Отсега нататък ще се споменава само този тип CG.

Части на газов хроматограф

Горното изображение показва опростена диаграма на частите на газовия хроматограф. Трябва да се отбележи, че налягането и потока на потока от транспортния газ могат да бъдат регулирани, а също и температурата на пещта, която нагрява колоната.

От това изображение можете да обобщите CG. От цилиндъра протича ток на He, който в зависимост от детектора, се отклонява към него, а другият отива към инжектора.

В инжектора се поставя микроспринцовка, с която обемът на пробата по реда на μL се освобождава незабавно (не постепенно)..

Топлината на фурната и инжектора трябва да бъде достатъчно висока, за да се изпари пробата мигновено; освен ако директно не се инжектира газообразна проба.

Въпреки това, температурата не може да бъде твърде висока, тъй като тя може да изпари течността от колоната, която работи като стационарна фаза.

Колоната е опакована като спирала, въпреки че може да бъде и U-образна, като пробата се движи по цялата дължина на колоната, достига до детектора, чиито сигнали се усилват, като по този начин се получават хроматограмите..

колона

На пазара има безкрайност от каталози с множество опции за хроматографски колони. Изборът им ще зависи от полярността на компонентите, които трябва да бъдат разделени и анализирани; ако пробата е неполярна, тогава се избира колона със стационарна фаза, която е най-малко полярна.

Колоните могат да бъдат от опакован тип или капиляри. Колоната на централното изображение е капилярна, тъй като стационарната фаза покрива вътрешния си диаметър, но не и вътрешността му.

В опакованата колона, цялата му вътрешност е пълна с твърдо вещество, което обикновено е огнеупорен тухлен прах или диатомит.

Неговият външен материал се състои от мед, неръждаема стомана или дори стъкло или пластмаса. Всеки от тях притежава своите отличителни характеристики: начин на употреба, дължина, компоненти, които най-добре успява да раздели, оптимална работна температура, вътрешен диаметър, процент на стационарна фаза, адсорбирана върху твърдата опора и др..

детектор

Ако колоната и пещта са сърцето на CG (CGS или CGL), детекторът е вашият мозък. Ако детекторът не работи, няма смисъл да се разделят компонентите на пробата, тъй като те няма да знаят какви са те. Добър детектор трябва да е чувствителен към присъствието на аналита и да реагира на повечето компоненти.

Една от най-използваните е топлопроводимостта (TCD), която ще реагира на всички компоненти, но не със същата ефективност като другите детектори, предназначени за специфичен набор от аналитични вещества..

Например, пламъчно-йонизационният детектор (FID) е предназначен за проби от въглеводороди или други органични молекули.

приложения

-Газова хроматография не може да липсва в лаборатория за криминалистични или криминалистични изследвания.

-Във фармацевтичната индустрия той се използва като инструмент за качествен анализ в търсене на примеси в партиди произведени лекарства.

-Той помага за откриване и количествено определяне на проби от лекарства или позволява анализ, за ​​да се провери дали спортистът е допиран.

-Използва се за анализ на количеството халогенирани съединения във водни източници. По същия начин почвата може да определи нивото на замърсяване с пестициди.

-Анализирайте профила на мастните киселини на проби от различен произход, независимо дали са растителни или животински.

-Чрез превръщането на биомолекулите в летливи производни, те могат да бъдат изследвани с тази техника. Така може да се изследва съдържанието на алкохоли, мазнини, въглехидрати, аминокиселини, ензими и нуклеинови киселини..

препратки

  1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Количествена аналитична химия. Газова течна хроматография. (Пето издание). PEARSON Prentice Hall.
  2. Кери Ф. (2008). Органична химия (Шесто издание). Mc Graw Hill, p577-578.
  3. Skoog D. A. & West D. M. (1986). Инструментален анализ (Второ издание). американски.
  4. Wikipedia. (2018). Газова хроматография. Изтеглено от: en.wikipedia.org
  5. Thet K. & Woo N. (30 юни, 2018). Газова хроматография. Химия LibreTexts. Изтеглено от: chem.libretexts.org
  6. Университет Шефилд Халам. (Н.О.). Газова хроматография. Изтеглено от: teaching.shu.ac.uk