Det gaskromatografi (CG) er en instrumental analytisk teknik, der bruges til at adskille og analysere komponenterne i en blanding. Det er også kendt under navnet gas-væske-partitionskromatografi, som, som det vil ses senere, er det mest passende at henvise til denne teknik..
I mange områder af det videnskabelige liv er det et uundværligt værktøj i laboratorieundersøgelser, da det er en mikroskopisk version af et destillationstårn, der er i stand til at generere resultater af høj kvalitet..
Som navnet antyder, bruger det gasser i udviklingen af dets funktioner; mere præcist er de den mobile fase, der bærer komponenterne i blandingen.
Denne bærergas, som i de fleste tilfælde er helium, bevæger sig gennem det indre af en kromatografisk søjle, mens samtidig alle komponenterne ender med at adskille.
Andre bærergasser, der anvendes til dette formål, er nitrogen, hydrogen, argon og methan. Valget af disse afhænger af analysen og detektoren, der er koblet til systemet. I organisk kemi er en af hoveddetektorerne massespektrofotometeret (MS); derfor erhverver teknikken CG / EM-nomenklaturen.
Således er ikke kun alle komponenter i blandingen adskilt, men deres molekylære masser er kendt og derfra til deres identifikation og kvantificering.
Alle prøver indeholder deres egne matricer, og da kromatografi er i stand til at "afklare" den til undersøgelse, har det været en uvurderlig hjælp til fremme og udvikling af analytiske metoder. Og også sammen med multivariate værktøjer kunne dets anvendelsesområde hæves til intetanede niveauer..
Artikelindeks
Hvordan fungerer denne teknik? Den mobile fase, hvis maksimale sammensætning er af bærergassen, trækker prøven gennem det indre af den kromatografiske søjle. Væskeprøven skal fordampes, og for at sikre dette skal dens komponenter have et højt damptryk.
Således udgør bærergassen og den gasformige prøve, fordampet fra den oprindelige flydende blanding, den mobile fase. Men hvad er den stationære fase?
Svaret afhænger af typen af kolonne, som teamet arbejder sammen med eller kræver analyse; og faktisk definerer denne stationære fase den type CG, der betragtes.
Det centrale billede repræsenterer på en enkel måde operationen for adskillelse af komponenterne i en søjle i CG.
Bærergasmolekyler blev udeladt for ikke at forveksles med dem fra den fordampede prøve. Hver farve svarer til et andet molekyle.
Den stationære fase, selvom det ser ud til at være de orange kugler, er faktisk en tynd væskefilm, der fugter søjlens indvendige vægge.
Hvert molekyle opløses eller vil distribuere forskelligt i nævnte væske; dem, der interagerer mest med det, er efterladt, og dem, der ikke gør det, går hurtigere frem.
Derfor sker adskillelsen af molekylerne, som det kan ses med de farvede prikker. Det siges derefter, at de lilla prikker eller molekyler vil undgå først mens bluesen kommer sidst ud.
En anden måde at sige ovenstående på er denne: det molekyle, der undgår først, har den korteste retentionstid (TR).
Således kan du identificere, hvad disse molekyler er ved direkte sammenligning af deres TR. Kolonnens effektivitet er direkte proportional med dens evne til at adskille molekyler med lignende affiniteter til den stationære fase..
Når adskillelsen er afsluttet som vist på billedet, vil punkterne undgå og vil blive detekteret. Til dette skal detektoren være følsom over for forstyrrelser eller fysiske eller kemiske ændringer forårsaget af disse molekyler; og efter dette vil den reagere med et signal, der forstærkes og repræsenteres gennem et kromatogram.
Det er så i kromatogrammerne, hvor signalerne, deres former og højder som en funktion af tiden kan analyseres. Eksemplet med de farvede prikker skal stamme fra fire signaler: en til de lilla molekyler, en til de grønne, en til de sennepsfarvede og et sidste signal med en højere TR, for de bløde.
Antag, at søjlen er mangelfuld og ikke kan adskille de blålige og sennepsfarvede molekyler korrekt. Hvad ville der ske? I et sådant tilfælde får du ikke fire elueringsbånd, men tre, da de sidste to overlapper hinanden.
Dette kan også ske, hvis kromatografien udføres ved for høj temperatur. Hvorfor? Fordi jo højere temperatur, jo højere migrationshastighed for de gasformige molekyler, og jo lavere er deres opløselighed; og derfor dets interaktioner med den stationære fase.
Der er i det væsentlige to typer gaskromatografi: CGS og CGL..
CGS er akronymet for gas-solid kromatografi. Det er kendetegnet ved at have en fast stationær fase i stedet for en flydende.
Det faste stof skal have porer med en diameter, der kontrolleres af, hvor molekylerne holdes tilbage, når de vandrer gennem søjlen. Dette faste stof er normalt molekylsigte, ligesom zeolitter.
Det bruges til meget specifikke molekyler, da CGS generelt står over for flere eksperimentelle komplikationer; som for eksempel kan det faste stof irreversibelt bibeholde et af molekylerne og fuldstændigt ændre kromatogrammernes form og deres analytiske værdi.
CGL er gas-væskekromatografi. Det er denne type gaskromatografi, der dækker langt størstedelen af alle applikationer, og er derfor den mest nyttige af de to typer..
Faktisk er CGL synonymt med gaskromatografi, selvom det ikke er specificeret, hvilken man taler om. Herefter vil kun nævnes denne type CG.
Ovenstående billede viser en forenklet skematisk del af en gaskromatograf. Bemærk, at trykket og strømmen af bærergasstrømmen kan reguleres såvel som temperaturen på den ovn, der opvarmes søjlen..
Fra dette billede kan du opsummere CG. En strøm fra He strømmer fra cylinderen, som afhængigt af detektoren, den ene del omdirigeres mod den, og den anden er rettet mod injektoren.
En mikrosprøjte placeres i injektoren, hvormed et volumen prøve i størrelsesordenen µL frigives straks (ikke gradvist)..
Varmen fra ovnen og injektoren skal være høj nok til straks at fordampe prøven; medmindre en gasformig prøve injiceres direkte.
Imidlertid kan temperaturen heller ikke være for høj, da den kan fordampe væsken i søjlen, som fungerer som en stationær fase..
Søjlen er pakket som en spiral, selvom den også kan være U-formet. Efter at prøven har bevæget sig hele søjlens længde, når den detektoren, hvis signaler forstærkes og således opnås kromatogrammerne..
På markedet er der et uendeligt antal kataloger med flere muligheder for kromatografiske søjler. Valget af disse afhænger af polariteten af de komponenter, der skal adskilles og analyseres; hvis prøven er apolar, vælges en kolonne med en stationær fase, der er mindst polær.
Søjlerne kan være af pakket eller kapillær type. Søjlen i det centrale billede er kapillær, da den stationære fase dækker dens indre diameter, men ikke hele det indre..
I den pakkede søjle er hele interiøret fyldt med et fast stof, der normalt er ildsten eller kiselgur..
Dens ydre materiale består af enten kobber, rustfrit stål eller endda glas eller plast. Hver enkelt har sine karakteristiske egenskaber: dens anvendelsesmåde, længde, de komponenter, som det bedst formår at adskille, den optimale arbejdstemperatur, den indvendige diameter, procentdelen af stationær fase adsorberet på den faste understøtning osv..
Hvis søjlen og ovnen er hjertet i GC (det være sig CGS eller CGL), er detektoren dens hjerne. Hvis detektoren ikke fungerer, er der ingen mening i at adskille komponenterne i prøven, da du ikke ved, hvad de er. En god detektor skal være følsom over for tilstedeværelsen af analytten og reagere på de fleste komponenter..
En af de mest anvendte er termisk ledningsevne (TCD), den reagerer på alle komponenter, men ikke med samme effektivitet som andre detektorer designet til et specifikt sæt analytter..
For eksempel er flammeionisationsdetektoren (FID) beregnet til prøver af carbonhydrider eller andre organiske molekyler.
-En gaskromatograf kan ikke mangle i et retsmedicinsk eller kriminelt efterforskningslaboratorium.
-I lægemiddelindustrien bruges det som et kvalitetsanalyseværktøj til søgning efter urenheder i batcherne af fremstillede lægemidler..
-Hjælper med at opdage og kvantificere lægemiddelprøver eller tillader test for at se, om en atlet blev dopet.
-Det bruges til at analysere mængden af halogenerede forbindelser i vandkilder. Ligeledes kan niveauet af forurening med pesticider bestemmes ud fra jord.
-Analyser fedtsyreprofilen for prøver af forskellig oprindelse, uanset om de er planter eller dyr.
-Ved at omdanne biomolekyler til flygtige derivater kan de studeres ved denne teknik. Således kan indholdet af alkoholer, fedtstoffer, kulhydrater, aminosyrer, enzymer og nukleinsyrer undersøges..
Endnu ingen kommentarer