The plynová chromatografie (CG) je instrumentální analytická technika používaná k oddělení a analýze složek směsi. Je také známá pod názvem rozdělovací chromatografie mezi plynem a kapalinou, která, jak bude vidět dále, je nejvhodnější pro označení této techniky..
V mnoha oblastech vědeckého života je nepostradatelným nástrojem v laboratorních studiích, protože se jedná o mikroskopickou verzi destilační věže, která je schopna generovat vysoce kvalitní výsledky..
Jak jeho název napovídá, při vývoji svých funkcí využívá plyny; přesněji jde o mobilní fázi, která nese složky směsi.
Tento nosný plyn, kterým je ve většině případů hélium, prochází vnitřkem chromatografické kolony, zatímco všechny složky se nakonec oddělí.
Dalšími nosnými plyny používanými pro tento účel jsou dusík, vodík, argon a metan. Jejich výběr bude záviset na analýze a detektoru připojeném k systému. V organické chemii je jedním z hlavních detektorů hmotnostní spektrofotometr (MS); proto tato technika získává nomenklaturu CG / EM.
Nejsou tedy odděleny pouze všechny složky směsi, ale jsou známy i jejich molekulové hmotnosti a odtud také jejich identifikace a kvantifikace.
Všechny vzorky obsahují své vlastní matice, a protože je chromatografie schopná „objasnit“ je pro studium, byla neocenitelnou pomůckou pro rozvoj a vývoj analytických metod. A také, spolu s vícerozměrnými nástroji, mohl být jeho rozsah zvýšen na netušené úrovně..
Rejstřík článků
Jak tato technika funguje? Mobilní fáze, jejíž maximální složení je nosného plynu, táhne vzorek vnitřkem chromatografické kolony. Kapalný vzorek musí být odpařen, a aby to bylo zajištěno, musí mít jeho součásti vysoký tlak par.
Nosný plyn a plynný vzorek, odpařené z původní kapalné směsi, tedy tvoří mobilní fázi. Ale co je stacionární fáze?
Odpověď závisí na typu sloupce, se kterým tým pracuje nebo požaduje analýzu; a ve skutečnosti tato stacionární fáze definuje typ uvažovaného CG.
Centrální obrázek představuje jednoduchým způsobem operaci oddělení složek ve sloupci v CG.
Molekuly nosného plynu byly vynechány, aby nedošlo k jejich záměně s molekulami odpařeného vzorku. Každá barva odpovídá jiné molekule.
Stacionární fáze, i když se zdá, že jde o oranžové koule, je ve skutečnosti tenký film kapaliny, který smáčí vnitřní stěny kolony.
Každá molekula se rozpustí nebo bude distribuovat odlišně v uvedené kapalině; ti, kteří s ním interagují nejvíce, jsou pozadu a ti, kteří ne, postupují rychleji.
Následkem toho dochází k oddělení molekul, jak je vidět na barevných tečkách. Pak se říká, že fialové tečky nebo molekuly bude unikat první, zatímco blues vyjde poslední.
Jiným způsobem, jak říci výše, je toto: molekula, která uniká jako první, má nejkratší retenční čas (TR).
Můžete tedy určit, jaké jsou tyto molekuly přímým porovnáním jejich TR. Účinnost kolony je přímo úměrná její schopnosti separovat molekuly s podobnou afinitou pro stacionární fázi..
Jakmile je oddělení dokončeno, jak je znázorněno na obrázku, body uniknou a budou detekovány. Za tímto účelem musí být detektor citlivý na rušení nebo fyzikální nebo chemické změny způsobené těmito molekulami; a poté bude reagovat signálem, který je zesílen a reprezentován prostřednictvím chromatogramu.
Na chromatogramech pak lze analyzovat signály, jejich tvary a výšky v závislosti na čase. Příklad barevných teček by měl pocházet ze čtyř signálů: jeden pro fialové molekuly, jeden pro zelené, druhý pro hořčičně zbarvené a poslední signál s vyšším TR, pro modřené.
Předpokládejme, že kolona je nedostatečná a nemůže správně oddělit modravé a hořčičně zbarvené molekuly. Co by se stalo? V takovém případě byste nedostali čtyři eluční pásma, ale tři, protože poslední dvě se překrývají.
To se také může stát, pokud se chromatografie provádí při příliš vysoké teplotě. Proč? Protože čím vyšší je teplota, tím vyšší je rychlost migrace plynných molekul a tím nižší je jejich rozpustnost; a tedy jeho interakce se stacionární fází.
V zásadě existují dva typy plynové chromatografie: CGS a CGL..
CGS je zkratka pro plynovou chromatografii. Vyznačuje se tím, že místo pevné fáze má pevnou stacionární fázi.
Pevná látka musí mít póry o průměru řízeném tím, kde jsou molekuly zadrženy při migraci kolonou. Tato pevná látka je obvykle molekulární síta, jako zeolity.
Používá se pro velmi specifické molekuly, protože CGS obecně čelí několika experimentálním komplikacím; například pevná látka může nevratně zadržet jednu z molekul, čímž zcela změní tvar chromatogramů a jejich analytickou hodnotu.
CGL je plyn-kapalinová chromatografie. Je to tento typ plynové chromatografie, který pokrývá převážnou většinu všech aplikací, a je proto užitečnější z těchto dvou typů..
Ve skutečnosti je CGL synonymem plynové chromatografie, i když není specifikováno, o které z nich jde. Níže bude uvedena pouze zmínka o tomto typu CG.
Obrázek výše ukazuje zjednodušené schéma částí plynového chromatografu. Pamatujte, že lze regulovat tlak a tok proudu nosného plynu a také teplotu pece, která ohřívá kolonu..
Z tohoto obrázku můžete shrnout CG. Z válce proudí proud He, který je v závislosti na detektoru, jedna část je odkloněna směrem k němu a druhá je směrována do injektoru.
Do injektoru se umístí mikrostříkačka, pomocí které se okamžitě (ne postupně) uvolní objem vzorku řádově µL..
Teplo z pece a vstřikovače musí být dostatečně vysoké, aby okamžitě odpařilo vzorek; pokud není přímo vstřikován plynný vzorek.
Teplota však také nemůže být příliš vysoká, protože by mohla odpařit kapalinu v koloně, která funguje jako stacionární fáze..
Kolona je zabalena jako spirála, i když může mít také tvar písmene U. Poté, co vzorek projde celou délku kolony, dosáhne detektoru, jehož signály jsou zesíleny, čímž se získají chromatogramy..
Na trhu existuje nekonečno katalogů s více možnostmi pro chromatografické sloupce. Jejich výběr bude záviset na polaritě složek, které mají být odděleny a analyzovány; pokud je vzorek nepolární, bude zvolen sloupec se stacionární fází, která je nejméně polární.
Kolony mohou být baleného nebo kapilárního typu. Sloupec centrálního obrazu je kapilární, protože stacionární fáze pokrývá jeho vnitřní průměr, ale ne celý jeho vnitřek..
V naplněném sloupci byl celý vnitřek naplněn pevnou látkou, kterou je obvykle prach z cihel nebo křemelina..
Jeho vnější materiál se skládá buď z mědi, nerezové oceli, nebo dokonce ze skla nebo plastu. Každý z nich má své charakteristické vlastnosti: způsob použití, délku, součásti, které nejlépe zvládne oddělit, optimální pracovní teplotu, vnitřní průměr, procento stacionární fáze adsorbované na pevné podložce atd..
Pokud jsou kolona a pec srdcem GC (ať už je to CGS nebo CGL), je detektorem jeho mozek. Pokud detektor nefunguje, nemá smysl oddělit komponenty vzorku, protože nebudete vědět, o co jde. Dobrý detektor musí být citlivý na přítomnost analytu a musí reagovat na většinu složek..
Jedním z nejpoužívanějších je tepelná vodivost (TCD), bude reagovat na všechny komponenty, i když ne se stejnou účinností jako jiné detektory určené pro konkrétní sadu analytů..
Například plamenový ionizační detektor (FID) je určen pro vzorky uhlovodíků nebo jiných organických molekul.
-V laboratoři forenzního nebo trestního vyšetřování nesmí chybět plynový chromatograf.
-Ve farmaceutickém průmyslu se používá jako nástroj pro analýzu kvality při hledání nečistot ve šaržích vyráběných léčiv..
-Pomáhá detekovat a kvantifikovat vzorky léků nebo umožňuje testování, zda byl sportovec dopován.
-Používá se k analýze množství halogenovaných sloučenin ve vodních zdrojích. Podobně lze z půd určit úroveň kontaminace pesticidy.
-Analyzujte profil mastných kyselin u vzorků různého původu, ať už rostlinných nebo živočišných.
-Transformací biomolekul na těkavé deriváty je lze studovat pomocí této techniky. Lze tedy studovat obsah alkoholů, tuků, sacharidů, aminokyselin, enzymů a nukleových kyselin..
Zatím žádné komentáře