מקור: המעבדה של ד"ר .B ג'יל וטון - אוניברסיטת וירג'יניה
כרומטוגרפיה גז (GC) משמשת להפרדת ולזיהוי תרכובות משקל מולקולריות קטנות בשלב הגז. המדגם הוא גז או נוזל שמאודה ביציאת ההזרקה. בדרך כלל, התרכובות שנותחו הן פחות מ 1,000 Da, כי קשה לאדות תרכובות גדולות יותר. GC פופולרי עבור ניטור סביבתי ויישומים תעשייתיים כי זה מאוד אמין והוא יכול להיות מופעל כמעט ברציפות. GC משמש בדרך כלל ביישומים שבהם מולקולות קטנות ונדיפות מזוהות ועם פתרונות לא מימיים. כרומטוגרפיה נוזלית פופולרית יותר למדידות בדגימות מימיות וניתן להשתמש בה כדי לחקור מולקולות גדולות יותר, מכיוון שהמולקולות אינן צריכות להתאדות. GC הוא מועדף עבור מולקולות לא קוטביות בעוד LC נפוץ יותר להפרדת ניתוחי קוטב.
השלב הנייד לכרומטוגרפיה של גז הוא גז נושא, בדרך כלל הליום בגלל משקלו המולקולרי הנמוך והיותו אדיש מבחינה כימית. הלחץ מופעל והשלב הנייד מעביר את הניתוח דרך העמודה. ההפרדה מתבצעת באמצעות עמודה מצופה בשלב נייח. עמודים נימיים צינוריים פתוחים הם העמודים הפופולריים ביותר ויש להם את השלב הנייח מצופה על הקירות של נימי. שלבים נייחים הם לעתים קרובות נגזרות של polydimethylsiloxane, עם 5-10% של הקבוצות פונקציונלי כדי לכוון את ההפרדה. קבוצות פונקציונליות אופייניות הן פניל, ציאנופרופיל, או קבוצות טריפלואורופרופיל. עמודות נימיות הן בדרך כלל 5-50 מ '. לעמודות צרות יותר יש רזולוציה גבוהה יותר אך דורשות לחצים גבוהים יותר. ניתן להשתמש בעמודות ארוזות גם כאשר השלב הנייח מצופה על חרוזים ארוזים בעמודה. העמודות הארוזות קצרות יותר, 1-5 מ'. נימים צינוריים פתוחים מועדפים בדרך כלל מכיוון שהם מאפשרים יעילות גבוהה יותר, ניתוחים מהירים יותר, ויש להם יכולות גבוהות יותר.
זיהוי יינון להבה (FID) הוא גלאי כללי טוב עבור תרכובות אורגניות ב- GC המזהה את כמות הפחמן במדגם. לאחר הטור, דגימות נשרפות בלהבת אוויר מימן חמה. יונים פחמנית מיוצרים על ידי הבעירה. בעוד היעילות הכוללת של התהליך נמוכה (רק 1 מתוך10 5 יונים פחמן לייצר יון בלהבה) הכמות הכוללת של יונים היא פרופורציונלית ישירות לכמות הפחמן במדגם. אלקטרודות משמשות למדידת הזרם מהיונים. FID הוא גלאי הרסני, כמו המדגם כולו הוא pyrolyzed. FID אינו מושפע גזים ומים לא דליקים.
שיווי המשקל לכרומטוגרפיה של הגז מתחלק, ורכיבי המדגם יחלקו(כלומר תחלק) בין שני השלבים: השלב הנייח והשלב הנייד. תרכובות שיש להן זיקה רבה יותר לשלב הנייח מבלות יותר זמן בעמודה ובכך חומקות מאוחר יותר ויש להן זמן שימור ארוך יותר (tR)מאשר דגימות שיש להן זיקה גבוהה יותר לשלב הנייד. הזיקה לשלב הנייח מונעת בעיקר על ידי אינטראקציות בין-מולקולריות וניתן לבחור את הקוטביות של השלב הנייח כדי למקסם אינטראקציות ובכך את ההפרדה. פסגות אידיאליות הן הפצות גאוסיות וסימטריות, בגלל האופי האקראי של אינטראקציות הניתוח עם העמודה. תכונות שיא אסימטריות, כגון חזית שיא או מעקב, יכולות להיות עקב עומס יתר על העמוד, בעיות הזרקה או נוכחות של קבוצות פונקציונליות סופגות כגון חומצות קרבוקסיליות.
ב- GC, הטמפרטורה מותאמת כדי לשנות את שיווי המשקל ובכך את זמני ההתחמקות. הפרדות ב- GC מבוססות על תנודתיות מכיוון שחומרי נקודת רתיחה גבוהים יותר עשויים להתעבה על עמוד אם הטמפרטורה נמוכה, ולכן הם אינם מנוטרלים או לוקחים זמן רב לחמוק. הפרדות איזותרמיות מבוצעות בטמפרטורה אחת או הפרדות הדרגתיות מבוצעות כאשר הטמפרטורה עולה במהלך ההפרדה. רמפות טמפרטורה מאפשרות להפריד בין תרכובות נקודת רתיחה נמוכות וגבוהות באותה הפרדה.
הקריאה המיוצרת על ידי GC היא כרומטוגרמה שנותנת את האות לאורך זמן. פסגות נצפות עבור כל תרכובת במדגם. עבור כל פסגה, ניתן לחשב גובה שיא ואזור שיא. אזור שיא משמש בדרך כלל כדי להפוך עקומות כיול ולחשב ריכוזים של דגימות לא ידועים. מספר הלוחות התיאורטיים (N) מחושב מכל שיא כדי לתת מידה של יעילות עמודה. משוואה מעשית למדידת N היא N = 16(tR/ W)2 כאשר tR הוא זמן השמירה של הניתוח ו- W הוא רוחב תחתית הפסגה. N משמש להשוואה בין הפרדות בעמודות שונות.
גלאי היוננות של הלהבות רגיש למסה. לפיכך, כמות האות היא פרופורציונלית למסת הפחמן במדגם, ולא למספר המולים. תרכובות עם יותר פחמן לתת אותות גדולים יותר. שריפת פחמן מייצרת יונים אשר מזוהים כזרם. FID הוא אחד הגלאים הכלליים הרגישים ביותר עבור GC עם מגבלה של זיהוי בטווח picogram. התגובה היא ליניארית על פני שבעה סדרי גודל, נותן לו טווח ליניארי גדול.
1. אתחול ה- GC
2. יצירת קובץ שיטות
3. איסוף נתוני GC
4. תוצאות: ניתוח GC של דגימות קפה
איור 1. ניתוח GC-FID של קפאין ודגימות חומצה פלמיטית. תקן הקפאין 5 mM מתחמק תחילה, ואחריו דגימת חומצה פלמיטית של 1 מ"מ. רמפה הטמפרטורה הייתה 0.1 דקות ב 150 °C (50 °F) ואחריו רמפה ב 10 ° C / דקה עד 220 °C (5 °F) שבו הטמפרטורה הוחזקה במשך 5 דקות.
איור 2. ניתוח GC-FID של ריצות איזותרמיות של דגימת קפה צלוי כהה. השוואה של GC-FID פועלת ב 180 °C (50 °F) ו 200 °C (50 °F) עבור מדגם קפה צלוי כהה. הפסגות חומקות הרבה יותר מהר עם טמפרטורת 200 מעלות צלזיוס.
GC משמש עבור מגוון רחב של יישומים תעשייתיים. לדוגמה, הוא משמש כדי לבדוק את הטוהר של מוצר כימי מסונתז. GC פופולרי גם ביישומים סביבתיים. GC משמש לזיהוי חומרי הדברה, פחמימנים פוליארומטיים ופתלטים. רוב היישומים באיכות האוויר משתמשים ב- GC-FID לניטור מזהמים סביבתיים. GC משמש גם לניתוח מרחב הראש, שבו הנדיפים המתאדים מנוזל נאספים ונמדדים. זה שימושי עבור תעשיות הקוסמטיקה והמזון והמשקאות. GC משמש גם עבור יישומים משפטיים, כגון גילוי סמים של התעללות או חומרי נפץ. בנוסף, GC שימושי בתעשיית הנפט למדידת פחמימנים. היישומים הנרחבים הופכים את GC למיליארד דולר בשנה בשוק העולמי.
איור 3 מראה דוגמה לאופן שבו GC יכול לשמש בתעשיית המזון. איור 3 מציג כרומטוגרפיה של וניל מלאכותי (שחור) ווניל אמיתי (אדום). GC יכול לשמש כדי לזהות את המדגם האמיתי, אשר מכיל שיא גדול עבור ונילין אבל אינו מכיל פסגה שנייה עבור אתילבנילין.
איור 3. כרום GC-FID של דגימות וניל. הן חיקוי והן וניל אמיתי מראים פסגות גדולות ב 4.7 דקות בשל ונילין, המרכיב העיקרי של וניל. עם זאת, וניל חיקוי יש גם שיא גדול ב 5.3 דקות, אשר בשל אתילבנילין, תרכובת לא קיים בכמויות גדולות וניל אמיתי.
Skip to...
Videos from this collection:
Now Playing
Analytical Chemistry
283.1K Views
Analytical Chemistry
85.3K Views
Analytical Chemistry
205.4K Views
Analytical Chemistry
320.9K Views
Analytical Chemistry
798.8K Views
Analytical Chemistry
625.4K Views
Analytical Chemistry
51.4K Views
Analytical Chemistry
25.9K Views
Analytical Chemistry
386.1K Views
Analytical Chemistry
265.2K Views
Analytical Chemistry
94.6K Views
Analytical Chemistry
112.9K Views
Analytical Chemistry
87.7K Views
Analytical Chemistry
51.8K Views
Analytical Chemistry
126.0K Views
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved