Plynová chromatografia - čo to je a ako to funguje
Úvod do plynovej chromatografie
Toto je príklad chromatogramu z plynovej chromatografie. Píky predstavujú rôzne zlúčeniny, pričom ich výška udáva relatívnu koncentráciu. PASIEKA / Getty Images
Plynová chromatografia (GC) je analytická technika používaná na separáciu a analýzu vzoriek, ktoré je možné bez nej odparovať tepelný rozklad . Niekedy je plynová chromatografia známa ako rozdeľovacia chromatografia plyn-kvapalina (GLPC) alebo chromatografia v plynnej fáze (VPC). Technicky je GPLC najsprávnejším termínom, pretože separácia zložiek v tomto type chromatografie závisí od rozdielov v správaní medzi prúdiacimi mobilnými plynná fáza a stacionárny kvapalná fáza .
Prístroj, ktorý vykonáva plynovú chromatografiu, sa nazýva a plynový chromatograf . Výsledný graf, ktorý zobrazuje údaje, sa nazýva a plynový chromatogram .
Využitie plynovej chromatografie
GC sa používa ako jeden test, ktorý pomáha identifikovať zložky kvapalnej zmesi a určiť ich relatívnu koncentráciu . Môže sa tiež použiť na oddelenie a čistenie zložiek a zmes . Okrem toho je možné na stanovenie použiť plynovú chromatografiutlak vodnej pary, rozpúšťacie teplo a koeficienty aktivity. Priemyselné odvetvia ho často používajú na monitorovanie procesov na testovanie kontaminácie alebo na zabezpečenie toho, aby proces prebiehal podľa plánu. Chromatografia môže testovať alkohol v krvi, čistotu liečiva, čistotu potravín a kvalitu esenciálnych olejov. GC sa môže použiť na organické alebo anorganické analyty, ale vzorka musí byť nestály . V ideálnom prípade by zložky vzorky mali mať rôzne teploty varu.
Ako funguje plynová chromatografia
Najprv sa pripraví tekutá vzorka. Vzorka sa zmieša s rozpúšťadlo a vstrekuje sa do plynového chromatografu. Veľkosť vzorky je zvyčajne malá - v rozsahu mikrolitrov. Hoci vzorka začína ako kvapalina, jesa odparujedo plynnej fázy. Cez chromatograf tiež prúdi inertný nosný plyn. Tento plyn by nemal reagovať so žiadnymi zložkami zmesi. Bežné nosné plyny zahŕňajú argón, hélium a niekedy vodík. Vzorka a nosný plyn sa zahrejú a vstupujú do dlhej trubice, ktorá je zvyčajne zvinutá, aby sa veľkosť chromatografu dala zvládnuť. Rúrka môže byť otvorená (nazývaná tubulárna alebo kapilárna) alebo naplnená rozdeleným inertným nosným materiálom (plnená kolóna). Rúrka je dlhá, aby umožnila lepšie oddelenie komponentov. Na konci trubice je detektor, ktorý zaznamenáva množstvo dopadajúcej vzorky. V niektorých prípadoch môže byť vzorka získaná aj na konci kolóny. Signály z detektora sa používajú na vytvorenie grafu, chromatogramu, ktorý ukazuje množstvo vzorky, ktoré sa dostalo do detektora na osi y a vo všeobecnosti, ako rýchlo sa dostala k detektoru na osi x (v závislosti od toho, čo presne detektor deteguje ).Chromatogram ukazuje sériu píkov. Veľkosť píkov je priamo úmerná množstvu každej zložky, hoci ju nemožno použiť na kvantifikáciu počtu molekúl vo vzorke. Zvyčajne je prvý pík z inertného nosného plynu a ďalší pík je rozpúšťadlo použité na výrobu vzorky. Nasledujúce píky predstavujú zlúčeniny v zmesi. Na identifikáciu píkov na plynovom chromatograme je potrebné graf porovnať s chromatogramom zo štandardnej (známej) zmesi, aby sa zistilo, kde sa piky vyskytujú.
V tejto chvíli sa možno čudujete, prečo sa zložky zmesi oddeľujú, keď sú tlačené pozdĺž trubice. Vnútro trubice je potiahnuté tenkou vrstvou kvapaliny (stacionárna fáza). Plyn alebo para vo vnútri trubice (parná fáza) sa pohybuje rýchlejšie ako molekuly, ktoré interagujú s kvapalnou fázou. Zlúčeniny, ktoré lepšie interagujú s plynnou fázou, majú tendenciu mať nižšie teploty varu (sú prchavé) a nízke molekulové hmotnosti, zatiaľ čo zlúčeniny, ktoré uprednostňujú stacionárnu fázu, majú tendenciu mať vyššie teploty varu alebo sú ťažšie. Ďalšie faktory, ktoré ovplyvňujú rýchlosť, ktorou zlúčenina postupuje po kolóne (nazývané elučný čas), zahŕňajú polaritu a teplotu kolóny. Pretože teplota je taká dôležitá, zvyčajne sa riadi v rámci desatín stupňa a vyberá sa na základe bodu varu zmesi.
Detektory používané pre plynovú chromatografiu
Existuje mnoho rôznych typov detektorov, ktoré možno použiť na vytvorenie chromatogramu. Vo všeobecnosti ich možno kategorizovať ako neselektívne , čo znamená, že reagujú na všetky zlúčeniny okrem nosného plynu, selektívne , ktoré reagujú na celý rad zlúčenín so spoločnými vlastnosťami a špecifické , ktoré reagujú len na určitú zlúčeninu. Rôzne detektory používajú konkrétne podporné plyny a majú rôzne stupne citlivosti. Niektoré bežné typy detektorov zahŕňajú:
| Detektor | Podporný plyn | Selektivita | Úroveň detekcie |
| Ionizácia plameňa (FID) | vodík a vzduch | väčšina organických látok | 100 str |
| Tepelná vodivosť (TCD) | odkaz | univerzálny | 1 z |
| Elektrónový záchyt (ECD) | makeup | nitrily, dusitany, halogenidy, organokovové látky, peroxidy, anhydridy | 50 fg |
| Fotoionizácia (PID) | makeup | aromáty, alifatické látky, estery, aldehydy, ketóny, amíny, heterocykly, niektoré organokovové látky | 2 str |
Keď sa podporný plyn nazýva „doplnkový plyn“, znamená to, že plyn sa používa na minimalizáciu rozšírenia pásma. Napríklad pre FID plynný dusík (Ndva) sa často používa. V užívateľskej príručke, ktorá je priložená k plynovému chromatografu, sú uvedené plyny, ktoré je možné v ňom použiť, a ďalšie podrobnosti.
Zdroje
- Pavia, Donald L., Gary M. Lampman, George S. Kritz, Randall G. Engel (2006). Úvod do organických laboratórnych techník (4. vydanie) . Thomson Brooks/Cole. s. 797–817.
- Grob, Róbert L.; Barry, Eugene F. (2004). Moderná prax plynovej chromatografie (4. vydanie) . John Wiley & Sons.
- Harris, Daniel C. (1999). '24. Plynová chromatografia“. Kvantitatívna chemická analýza (Piate vydanie). W. H. Freeman and Company. s. 675–712. ISBN 0-7167-2881-8.
- Higson, S. (2004). Analytická chémia. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-850289-0