GASNA HROMATOGRAFIJA
GASNA HROMATOGRAFIJA
- gasna hromatografija (GC) je metoda kod koje je mobilna faza gasovita
- noseći gas (mobilna faza) ne reaguje ni sa komponentama uzorka ni sa stacionarnom fazom
- uzorak je gasovit na radnoj temperaturi hromatografske kolone: dakle uzorak je ili gas ili lako isparljiva tečnost
- stacionarna faza je teško isparljiva tečnost ili čvrsta supstanca
- gasna hromatografija može biti gasno-tečna podeona (tanak film tečnosti nanet na inertnu čvrstu supstancu, komponenta se deli između gasne faze i tečnosti u kojoj se rastvara) ili gasno-čvrsta adsorpciona (komponenta se deli između mobilne faze i stacionarne faze na koju se adsorbuje)
- gasni hromatograf, principijelna šema
- noseći gas ne interaguje sa uzorkom i stacionarnom
fazom. Najčešće su to He, N2 ili H2.- gas u boci pod pritiskom: regulator pritiska, regulator
protoka (floumetar), slavina, uređaj za prečišćavanje gasa (odvajanje vlage i drugih nečistoća iz gasa)
- zbog znatno veće difuzije u gasovima, u GC su potrebini znatno veći protoci mobilne faze nego kod LC, slika desno- za sva tri najčešće upotrebljavana
gasa visine teorijskih platoa su slične ali na različitim protocima,sledeći slajd
- tečni uzorak se unosi mikrošpricom, uobičajene zapremine su 0.1 - 10 μL
- gasni uzorak (0.5 – 10 mL) pomoću posebne slavine za gasno uzorkovanje: ona se spoji na sud koji sadrži gas koji treba da se analizira
- injektor je deo hromatografa koji prihvata uzorak, priprema ga i prenosi u hromatografsku kolonu
- od okoline je odvojen septumom (od silikonske gume), uzorak se unosi probadanjem igle mikrošprica
- injektor je na dovoljno visokoj temperaturi da brzo ispari uzorak
- u injektoru se ispareni uzorak može razblažiti u odgovarajućoj zapremini nosećeg gasa pa se onda uvodi u kolonu
- ako se uzorak ne ispari dovoljno brzo, hromatografski pikovi neće biti dovoljno uski
- injektor sa razdelom protoka samo mali deo uzorka uvodi u kolonu, što obezbeđuje ravnotežne uslove u koloni, zbog velikog razblaženja. Sa druge strane, to nije zgodno ako se traže tragovi komponenti. U tom slučaju se koristi injektor u sredini. Desni injektor, uzorak direktno u kolonu, uz predhodno isparavanje.
- kolone za gasnu hromatografiju: gas ima malu viskoznost u odnosu na tečnosti: dugačke kolone, velika brzina mobilne faze
- temperatura kolone se kontroliše, po potrebi se može i menjati tokom hromatografske analize. Temperatura se obično kreće između 50 i 250 oC.
- dve vrste kolona: punjene kolone i otvorene kapilarne kolone
- punjene kolone: prečnika 2-4 mm, dužina 2-3 m, kolona smotana u kotur prečnika do 20 cm
- nosač stacionarne faze inertna
supstanca, malih čestica, velike
specifične površine: teflonski prah,
staklena zrnca, kvarc
- na nosač stacionarne faze nanosi se tečna faza u tankom sloju: mora da ima odgovarajuću polarnost (nepolarnost), da se lako nanosi i da ostaje vezana za nosač, da je hemijski inertna za dati sistem i da je termostabilna
- kod gasne adsorpcione hromatografije (gas-čvrsto) kolona se puni supstancom velike specifične površine i adsorpcione moći: zeoliti, aktivni ugalj, Al2O3...
- punjene kolone imaju veći kapacitet ali manju efikasnost
- kapilarne kolone imaju unutrašnji prečnik manji od 1mm, dugačke su 10-60 m, imaju veliku efikasnost, brzina mobilne faze je velika pa je i vreme trajanja analize manje, manji kapacitet u odnosu na punjene kolone
- uticaj temperature
na hromatogram- izotermalni hromatogram- hromatogram dobijen
programiranjem T- povećanje T smanjuje
retenciona vremena i
rezoluciju, povećava
oštrinu pikova
- detektori u gasnoj hromatografiji: mogu biti specifični (registruju samo određenu klasu jedinjenja) i nespecifični
- detektor termalne provodljivosti je nespecifičan, meri razliku termalne provodljivosti nosećeg gasa i komponenti uzorka: neće se registrovati samo komponenta koja ima istu toplotnu provodljivost kao noseći gas
- kad naiđe hromatografska
traka temperatura niti će se
promeniti, promeniće se time
njen otpor i to će proizvesti
signal- skoro univerzalan, veliki opseg
linearnosti, osetljiv
- plameno-jonizujući detektor, u plamen koji se dobija sagorevanjem vodonika uvodi se gas sa komponentama iz kolone. Organska jedinjenja u plamenu jonizuju, mehanizam komplikovan, broj dobijenih jona proporcionalan broju C atoma u jedinjenju
- joni se kolektuju na katodi, dobijena struja je srazmerna koncentraciji i broju C atoma
- osetljiv, linearan - samo za organska
jedinjenja
- detektor zahvata elektrona: gas koji izlazi iz kolone se jonizuje nekim radioaktivnim izvorom, dajući jone i elektrone što daje struju između dve suprotno naelektrisane ploče. Kad se u uzorku pojavi jedinjenje koje može da apsorbuje elektrone, struja pada i na taj način se detektuju organske komponente koje imaju elektronegatuvne atome u svom sastavu (npr. halogeni, sumpor,
kiseonik, fosfor, nitro grupe)- detektor nije osetljiv na
ugljovodonike i etre
- specifičan detektor
- gasni hromatograf sa masenim spektrometrom kao detektorom: instrument visokih performansi, znatno skuplji i složeniji za korišćenje
- primer gasnih hromatograma
- tipičan gasni hromatograf sa autosemplerom (uređaj za automatsko injektovanje)
- 2000 GC instrumenata se proda godišnje u svetu- 25000 GC instrumenata u upotrebu u svetu- 15-3000$ po komadu prosečno (sa masenim
detektorom znatno skuplji)- gasna hromatografija metoda za analizu gasovitih i
isparljivih jedinjenja: gasovi i organska jedinjenja
Literatura:
1. Savić i Savić, Analitička hemija, 411-444
2. Grupa autora iz Vinče, Hromatografija, 1988, str. 21-44
- ekstrakcija iz čvrste faze: metoda koncentrovanja i separacije. Veliki značaj u analitičkoj hemiji.
http://www.unsolvedmysteries.oregonstate.edu/GCMS_05.shtml