کروماتوگرافی گازی چیست؟

کروماتوگرافی گازی یکی از مهمترین تجهیزات آزمایشگاهی است که ما از ستون مخصوصی برای جداسازی ترکیبات آلی مختلف در محلول مایع استفاده می کنیم. استفاده از کروماتوگرافی گازی و طیف سنجی جرمی با هم یک راه مفید برای فهمیدن اینکه مولکول های مختلف چیستند.

اجزای کلی دستگاه کروماتوگرافی در زیر آورده شده است:

1. منبع تغذیه فاز متحرک یا گاز حامل
2. سیستم تزریق نمونه
3. سپتوم
4. آشکارساز

• برای جداسازی ترکیبات در «کروماتوگرافی گازی مایع» (GLC)، محلول نمونه حاوی مواد آلی مورد نظر به نمونه تبخیر شده تزریق می شود. سپس گازهای تبخیر شده با استفاده از یک گاز بی اثر مانند نیتروژن یا گاز نجیب هلیوم منتقل می شوند. گاز بی اثر از یک ستون شیشه ای پر از سیلیس عبور می کند. سیلیس موجود در این لیوان با یک لایه مایع پوشانده شده است. موادی که انحلال پذیری کمتری در مایعات دارند نسبت به موادی که حلالیت بیشتری دارند نتایج سریع تری می دهند.

در روش GLC مایعی که ثابت می ماند به جسم جامد یا داخل لوله نازک می چسبد. می توانید یک ستون کروماتوگرافی را با مهره های شیشه ای پر کنید. مایع به عنوان یک لایه نازک به سطح گلوله ها خیس می شود.

این زمانی است که فرآیند «کروماتوگرافی گازی جامد» (GSC) دارای محدودیت‌هایی است و کاربردهای آن در آزمایشگاه کاملاً محدود است. به همین دلیل است که مردم اغلب از روش کروماتوگرافی گازی مایع به عنوان کروماتوگرافی گازی یاد می کنند.

1. گاز حامل: به گازی اطلاق می شود که برای حمل یا انتقال مواد دیگر در یک سیستم یا فرآیند استفاده می شود.

گازی که نمونه را حمل می کند نباید با آن واکنش نشان دهد و هیچ گونه تغییر شیمیایی ایجاد نکند. گازهای مورد استفاده در GC به عنوان یک حامل عبارتند از دی اکسید کربن، هیدروژن، نیتروژن، آرگون و هلیوم. گازی که برای حمل چیزی استفاده می شود بستگی به چیزی دارد که می خواهیم تشخیص دهیم.

2. سیستم تزریق : نمونه برای جمع آوری و وارد کردن مقدار کمی از یک ماده به یک سیستم بزرگتر استفاده می شود.

محفظه تزریق دارای قسمت های مختلفی مانند سپتوم، خروجی گاز پاک کننده سپتوم، ورودی گاز حامل، محفظه تبخیر نمونه، آستر و نقطه ورود گاز حامل و نمونه به ستون می باشد.

سپتوم: سپتوم قطعه ای در بالای این اتاق است که از خروج گاز و نمونه جلوگیری می کند. همچنین از تغییر فشار هوای داخل اتاق جلوگیری می کند. این ماده بیشتر از سیلیکون، تفلون (PTFE) یا ترکیبی از این دو ساخته شده است. لایه لایه است. انتخاب نوع مناسب سپتوم مهم است. اگر اشتباه انتخاب کنیم، می تواند مشکلاتی مانند نشت گاز، آسیب دیدن سپتوم در اثر دماهای بالا، جذب نمونه توسط سپتوم و انتشار اجزای سپتوم ایجاد کند. این می تواند منجر به آلودگی یا نتایج غیر قابل اعتماد شود.

سرنگ تزریقی یک ابزار ضروری در GC است. هنگام انتخاب یک سرنگ، باید به اندازه و شکل سوزن و همچنین اندازه خود سرنگ و پیستون فکر کنید.

روش های قرار دادن مواد در کروماتوگرافی گازی:

سه روش وجود دارد که می توانید نمونه ها را در ماشین قرار دهید تا آنها را آزمایش کنید. این روش ها به مقدار ماده در نمونه، میزان ثابت ماندن ماده در هنگام گرم شدن و دمایی که ماده در آن می جوشد بستگی دارد.

• روش تقسیم:

این روش زمانی استفاده می شود که ستون های لوله مویرگی ظرفیت پایینی داشته باشند. این شامل رقیق کردن یک نمونه با غلظت بالا به مقدار مورد نظر با استفاده از گاز حامل است. در نتیجه، فقط کمی از نمونه به ستون می رود در حالی که بقیه از سیستم خارج می شود.

• روش بدون تقسیم:

از این روش تزریق برای آنالیز نمونه هایی با غلظت های بسیار کم استفاده می شود. در این نوع تزریق، مانند روش قبلی، نمونه در محفظه تزریق تبخیر شده و به دلیل بسته بودن شیر شکاف، با همان سرعت گاز حامل داخل محفظه وارد ستون می شود.

3. فر یا کوره

کوره قسمتی از دستگاه است که ستون در آن نگهداری می شود. در حین اجرای برنامه ، دمای ستون را کنترل و تغییر می دهد. فر دارای بالاترین و کمترین دما است. مهم است که دمایی را انتخاب کنید که بین بالاترین و پایین ترین درجه باشد. اگر دمای انتخاب شده خیلی زیاد یا خیلی پایین باشد، ستون در اجاق می تواند شکسته یا تبخیر شود.

4. ستون:

جداسازی مواد در ستون اتفاق می‌افتد و آن را جزء ضروری یک دستگاه کروماتوگرافی می‌کند. ستون‌های کروماتوگرافی گازی را می‌توان به دو دسته تقسیم کرد: ستون‌های پرشده و ستون‌های لوله مویرگی.

1.4- فرآیند جداسازی در ستون انجام می شود و آن را به یک جزء حیاتی در دستگاه کروماتوگرافی تبدیل می کند. ستون قرار داده شده است. دو نوع ستون در کروماتوگرافی گازی استفاده می شود: ستون های بسته بندی شده و ستون های لوله مویرگی.

• مهم ترین نکته ای که در انتخاب ستون باید در نظر گرفت، نوع فاز ثابت مورد نیاز برای آنالیز است. همانطور که قبلاً می دانید، نحوه رفتار و تعامل مواد با سطحی که روی آن قرار دارند، چیزی است که آنها را در کروماتوگرافی از هم جدا می کند.

این منجر به باقی ماندن مقادیر متفاوتی از مواد روی سطح می شود. هنگامی که تصمیم می گیریم از کدام نوع فاز ثابت استفاده کنیم، اغلب بهتر است فازی را انتخاب کنیم که مشابه نمونه مورد تجزیه و تحلیل باشد. از این رو می توان گفت که ستون های قطبی بیشتر برای جداسازی مواد قطبی استفاده می شوند در حالی که از ستون های غیر قطبی برای جداسازی مواد غیر قطبی استفاده می شود.

• . قطر ستون: دومین عامل برای انتخاب ستون، قطر ستون است که بر کارایی ستون و میزان بارگذاری نمونه تاثیر می گذارد.
• ضخامت فاز ساکن: افزایش یا کاهش ضخامت فاز ساکن تأثیر قابل توجهی بر شکل پیک، ظرفیت بارگذاری ستون، زمان مهار ترکیبات و محدوده دمایی آنالیز خواهد داشت.

طول ستون بر شفافیت نتایج، میزان فشار مورد نیاز و مدت زمان تأثیر می گذارد

تجزیه و تحلیل لازم است

5. آشکارساز:

در سیستم کروماتوگرافی گازی، نمونه در ستون جدا می شود. سپس، به آشکارساز می رود، که یک سیگنال الکتریکی برای هر قسمت از نمونه ایجاد می کند.

سیگنال برای ایجاد کروماتوگرام از نمونه به دستگاه ترسیم ارسال می شود. کروماتوگرام شدت هر پیک را نشان می دهد که نشان دهنده ترکیبات مختلف در نمونه است. مربوط به کم بودن آن قسمت است.

به زبان ساده، آشکارساز زمانی ایده‌آل در نظر گرفته می‌شود که بتواند تمام قسمت‌های یک نمونه را به محض بیرون آمدن از ستون پیدا کند و سیگنالی بدهد که نشان می‌دهد چه مقدار از هر قسمت وجود دارد. بنابراین، اینکه یک آشکارساز چقدر سریع می تواند چیزی را تشخیص دهد و چقدر خوب می تواند آن را حس کند، مهمترین چیز در مورد آن است. علاوه بر این، نوع آشکارساز و گاز حامل بسته به نمونه متفاوت خواهد بود.

مهمترین و رایج ترین آشکارسازهای GC:

آشکارساز یونیزاسیون شعله معمولاً چیزهایی را پیدا می کند که کربن در آنها وجود دارد.

یک آشکارساز جذب الکترون، موادی را شناسایی می کند که دارای گروه هایی از اتم ها هستند که الکترون ها را جذب می کنند.

این گروه ها در ترکیباتی که هالوژن دارند وجود دارند.

آشکارساز هدایت حرارتی (TCD) معمولاً به انواع نمونه ها واکنش نشان می دهد.

آشکارساز نیتروژن فسفر (TID) دستگاهی است که می تواند فسفر و نیتروژن را در نمونه ها شناسایی کند. معمولاً برای تشخیص وجود آفت کش هایی که حاوی فسفر هستند استفاده می شود.

آشکارساز شعله فتومتر دستگاهی است که می تواند سطوح گوگرد و فسفر را در نمونه ها تشخیص دهد.

خلاصه و نتیجه گیری

کروماتوگرافی گازی روشی برای جداسازی موادی است که به راحتی به گاز تبدیل می شوند و می توانند دماهای بالا را تحمل کنند. برای جداسازی، تجزیه و تحلیل و شناسایی قسمت‌های مختلف یک مخلوط، در نظر گرفتن عوامل مختلف مهم است.

این را می توان با درک کامل فرآیند جداسازی از زمان تزریق نمونه تا رسیدن به آشکارساز انجام داد. از فناوری نانو برای ساخت ستون های بهتر  و تجزیه و تحلیل نانومواد  برای کروماتوگرافی گازی استفاده می شود.

پایان رپورتاژ اگهی