cromatografie gazoasă (CG) este o tehnică analitică instrumentală utilizată pentru a separa și analiza componentele unui amestec. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de cromatografie de partiție gaz-lichid, care, după cum se va vedea mai târziu, este cea mai potrivită pentru a se referi la această tehnică..
În multe domenii ale vieții științifice, este un instrument indispensabil în studiile de laborator, deoarece este o versiune microscopică a unui turn de distilare, capabil să genereze rezultate de înaltă calitate..
După cum indică și numele, folosește gaze în dezvoltarea funcțiilor sale; mai exact, acestea sunt faza mobilă care transportă componentele amestecului.
Acest gaz purtător, care în majoritatea cazurilor este heliu, se deplasează prin interiorul unei coloane cromatografice, în timp ce în același timp toate componentele ajung să se separe.
Alte gaze purtătoare utilizate în acest scop sunt azotul, hidrogenul, argonul și metanul. Selectarea acestora va depinde de analiză și de detectorul cuplat la sistem. În chimia organică, unul dintre principalii detectori este spectrofotometrul de masă (MS); prin urmare, tehnica capătă nomenclatura CG / EM.
Astfel, nu numai că sunt separate toate componentele amestecului, dar sunt cunoscute masele lor moleculare și, de acolo, până la identificarea și cuantificarea lor.
Toate probele conțin propriile lor matrice și, din moment ce cromatografia este capabilă să o „clarifice” pentru studiu, a fost un ajutor neprețuit pentru avansarea și dezvoltarea metodelor analitice. Și, de asemenea, împreună cu instrumente multivariate, domeniul său de aplicare ar putea fi ridicat la niveluri nebănuite..
Indice articol
Cum funcționează această tehnică? Faza mobilă, a cărei compoziție maximă este cea a gazului purtător, trage proba prin interiorul coloanei cromatografice. Eșantionul lichid trebuie vaporizat și, pentru a asigura acest lucru, componentele sale trebuie să aibă presiuni mari de vapori.
Astfel, gazul purtător și proba gazoasă, volatilizată din amestecul lichid original, constituie faza mobilă. Dar care este faza staționară?
Răspunsul depinde de tipul de coloană cu care lucrează echipa sau solicită analiza; și, de fapt, această fază staționară definește tipul de CG considerat.
Imaginea centrală reprezintă într-un mod simplu operația de separare a componentelor dintr-o coloană în CG.
Moleculele de gaz purtător au fost omise pentru a nu fi confundate cu cele ale probei vaporizate. Fiecare culoare corespunde unei molecule diferite.
Faza staționară, deși pare a fi sfere portocalii, este de fapt o peliculă subțire de lichid care udă pereții interiori ai coloanei.
Fiecare moleculă se va dizolva sau va distribui diferit în lichidul menționat; cei care interacționează cel mai mult cu el sunt lăsați în urmă, iar cei care nu, avansează mai rapid.
În consecință, separarea moleculelor are loc, așa cum se poate observa cu punctele colorate. Se spune apoi că punctele sau moleculele violete va eluda mai întâi în timp ce blues-ul va ieși ultimul.
Un alt mod de a spune cele de mai sus este acesta: molecula care evită mai întâi are cel mai scurt timp de retenție (TR).
Astfel, puteți identifica care sunt aceste molecule prin compararea directă a T-ului lorR. Eficiența coloanei este direct proporțională cu capacitatea sa de a separa moleculele cu afinități similare pentru faza staționară..
Odată ce separarea este terminată așa cum se arată în imagine, punctele vor eluda și vor fi detectate. Pentru aceasta, detectorul trebuie să fie sensibil la perturbarea sau modificările fizice sau chimice cauzate de aceste molecule; și după aceasta, va răspunde cu un semnal care este amplificat și reprezentat printr-o cromatogramă.
Apoi în cromatograme pot fi analizate semnalele, formele și înălțimile lor în funcție de timp. Exemplul punctelor colorate ar trebui să genereze patru semnale: unul pentru moleculele violete, unul pentru cele verzi, altul pentru cele colorate cu muștar și un ultim semnal, cu un T mai mareR, pentru cei albaștri.
Să presupunem că coloana este deficitară și nu poate separa corect moleculele albăstrui și muștarul. Ce s-ar întâmpla? Într-un astfel de caz, nu ai primi patru benzi de eluție, dar trei, din moment ce ultimele două se suprapun.
Acest lucru se poate întâmpla și dacă cromatografia este efectuată la o temperatură prea ridicată. De ce? Deoarece cu cât temperatura este mai mare, cu atât este mai mare viteza de migrare a moleculelor gazoase și cu atât solubilitatea acestora este mai mică; și, prin urmare, interacțiunile sale cu faza staționară.
Există în esență două tipuri de cromatografie gazoasă: CGS și CGL..
CGS este acronimul pentru cromatografie gazo-solidă. Se caracterizează prin prezența unei faze staționare solide în loc de una lichidă.
Solidul trebuie să aibă pori cu un diametru controlat de locul în care moleculele sunt reținute pe măsură ce migrează prin coloană. Acest solid este, de obicei, site moleculare, ca zeoliții.
Este utilizat pentru molecule foarte specifice, deoarece CGS se confruntă în general cu mai multe complicații experimentale; ca de exemplu, solidul poate reține ireversibil una dintre molecule, modificând complet forma cromatogramelor și valoarea lor analitică.
CGL este cromatografie gazo-lichidă. Acest tip de cromatografie gazoasă acoperă marea majoritate a tuturor aplicațiilor și, prin urmare, este cel mai util dintre cele două tipuri..
De fapt, CGL este sinonim cu cromatografia gazoasă, chiar dacă nu este specificat despre care se vorbește. În continuare, se va menționa doar acest tip de CG.
Imaginea de mai sus prezintă o schemă simplificată a părților unui cromatograf de gaze. Rețineți că presiunea și debitul fluxului de gaz purtător pot fi reglate, precum și temperatura cuptorului care încălzește coloana..
Din această imagine puteți rezuma CG. Un curent de He curge din cilindru, care, în funcție de detector, o parte este deviată către acesta și cealaltă este direcționată către injector.
În injector se plasează o microsiringe cu care se eliberează imediat (nu treptat) un volum de probă în ordinea µL..
Căldura din cuptor și injector trebuie să fie suficient de mare pentru a se evapora instantaneu proba; dacă nu se injectează direct o probă gazoasă.
Totuși, nici temperatura nu poate fi prea ridicată, deoarece ar putea evapora lichidul din coloană, care funcționează ca o fază staționară..
Coloana este împachetată ca o spirală, deși poate avea și formă de U. După ce proba parcurge toată lungimea coloanei, ajunge la detector, ale cărui semnale sunt amplificate, obținându-se astfel cromatogramele..
Pe piață există o infinitate de cataloage cu mai multe opțiuni pentru coloane cromatografice. Selectarea acestora va depinde de polaritatea componentelor care urmează să fie separate și analizate; dacă eșantionul este apolar, atunci se va alege o coloană cu o fază staționară care este cel mai puțin polară.
Coloanele pot fi de tip ambalat sau capilar. Coloana imaginii centrale este capilară, deoarece faza staționară acoperă diametrul său interior, dar nu întregul interior al acesteia..
În coloana ambalată, întregul interior a fost umplut cu un solid care este de obicei praf de cărămidă sau pământ de diatomee..
Materialul său exterior este format din cupru, oțel inoxidabil sau chiar din sticlă sau plastic. Fiecare are caracteristicile sale distinctive: modul său de utilizare, lungimea, componentele pe care reușește să le separe cel mai bine, temperatura optimă de lucru, diametrul intern, procentul de fază staționară adsorbită pe suportul solid etc..
Dacă coloana și cuptorul sunt inima GC (fie că este CGS sau CGL), detectorul este creierul său. Dacă detectorul nu funcționează, nu are rost să separați componentele probei, deoarece nu veți ști care sunt acestea. Un bun detector trebuie să fie sensibil la prezența analitului și să răspundă la majoritatea componentelor..
Unul dintre cele mai utilizate este conductivitatea termică (TCD), acesta va răspunde la toate componentele, deși nu cu aceeași eficiență ca și alți detectori proiectați pentru un set specific de analiți..
De exemplu, detectorul de ionizare a flăcării (FID) este destinat probelor de hidrocarburi sau alte molecule organice.
-Un cromatograf de gaze nu poate lipsi într-un laborator de cercetare criminalistică sau penală.
-În industria farmaceutică este utilizat ca instrument de analiză a calității în căutarea impurităților în loturile de medicamente fabricate..
-Ajută la detectarea și cuantificarea probelor de droguri sau permite testarea pentru a vedea dacă un atlet a fost dopat.
-Este folosit pentru a analiza cantitatea de compuși halogenați din sursele de apă. La fel, nivelul de contaminare de către pesticide poate fi determinat din soluri.
-Analizați profilul acizilor grași ai probelor de diferite origini, fie că sunt vegetale sau animale.
-Prin transformarea biomoleculelor în derivați volatili, acestea pot fi studiate prin această tehnică. Astfel, conținutul de alcooli, grăsimi, carbohidrați, aminoacizi, enzime și acizi nucleici poate fi studiat..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.