גז כרומטוגרפיה (GC) היא שיטה אנליטית אינסטרומנטלי להפרדת וניתוח מרכיבי תערובת. זה ידוע גם ככרומטוגרפיה של מחיצת נוזלים בגז, שכפי שנראה בהמשך, היא המתאימה ביותר להתייחס לטכניקה זו.
בתחומים רבים בחיים המדעיים, זהו כלי חיוני במחקרי מעבדה, מכיוון שמדובר בגרסה מיקרוסקופית של מגדל זיקוק, המסוגל לייצר תוצאות באיכות גבוהה.
מקור: גבריאל בוליבר
כשמו כן הוא משתמש בגזים בפיתוח תפקידיו; ליתר דיוק, הם השלב הנייד הנושא את מרכיבי התערובת.
גז נשא זה, שברוב המקרים הוא הליום, עובר דרך פנים עמוד כרומטוגרפי, ובו בזמן כל המרכיבים בסופו של דבר נפרדים.
גזי נשא אחרים המשמשים למטרה זו הם חנקן, מימן, ארגון ומתן. הבחירה באלה תלויה בניתוח ובגלאי המשודך למערכת. בכימיה אורגנית, אחד הגלאים העיקריים הוא הספקטרופוטומטר המוני (MS); לפיכך, הטכניקה רוכשת את המינוח CG / EM.
כך, לא רק שכל מרכיבי התערובת מופרדים, אלא שהמסה המולקולרית שלהם ידועה, ומשם, זיהוים וכימותם.
כל הדגימות מכילות מטריצות משלהן, וכיוון שהכרומטוגרפיה מסוגלת "להבהיר" אותה למחקר, היא הייתה כלי יסולא בפז לקידום ופיתוח של שיטות אנליטיות. בנוסף, יחד עם כלים רב-משתנים, ניתן היה להעלות את היקפו לרמות לא מעורערות.
איך כרומטוגרפיה פועלת?
איך טכניקה זו עובדת? השלב הנייד, שהרכבו המרבי הוא זה של גז הנשא, גורר את הדגימה דרך פנים העמוד הכרומטוגרפי. יש לאדות את הדגימה הנוזלית, וכדי להבטיח זאת, על רכיביה להיות בלחץ אדי גבוה.
לפיכך, גז הנשא והדגימה הגזית, הנדיפים מתערובת הנוזל המקורית, מהווים את השלב הנייד. אבל מה השלב הנייח?
התשובה תלויה בסוג הטור איתו הצוות עובד או דורש את הניתוח; ולמעשה, שלב נייח זה מגדיר את סוג ה- CG הנחשב.
הַפרָדָה
התמונה המרכזית מייצגת בצורה פשוטה את פעולת ההפרדה של הרכיבים בתוך טור ב- CG.
מולקולות הגז המוביל הושמטו כדי לא להתבלבל עם אלה של הדגימה המאדה. כל צבע מתאים למולקולה שונה.
השלב הנייח, למרות שנראה כי הוא הכדוריות הכתומות, הוא למעשה סרט נוזל דק שמרטיב את דפנות העמוד הפנימיות.
כל מולקולה תתמוסס או תפיץ אחרת בנוזל האמור; אלה שהכי מתקשרים איתו נותרים מאחור, ואלו שלא, מתקדם מהר יותר.
כתוצאה מכך, הפרדת המולקולות מתרחשת, כפי שמוצג על ידי הנקודות הצבעוניות. אז נאמר שהנקודות או המולקולות הסגולות יחמקו תחילה, ואילו הכחולות ייצאו אחרונות.
דרך נוספת לומר את האמור לעיל היא זו: למולקולה המתחמקת תחילה יש זמן השמירה הקצר ביותר (T R ).
לפיכך, ניתן לזהות מולקולות אלה על ידי השוואה ישירה של ה- T R שלהם . יעילות העמוד פרופורציונאלית ישירה ליכולתה להפריד מולקולות בעלות זיקה דומה לשלב הנייח.
איתור
לאחר סיום ההפרדה כפי שמוצג בתמונה, הנקודות יחמקו ויתגלו. לשם כך על הגלאי להיות רגיש להפרעה או לשינויים פיזיקליים או כימיים הנגרמים על ידי מולקולות אלה; ואחרי זה הוא יגיב באמצעות אות המוגבר ומיוצג באמצעות כרומטוגרמה.
לאחר מכן, נמצא הכרומטוגרמות בהן ניתן לנתח את האותות, צורותיהם וגובהם כפונקציה של זמן. הדוגמה של הנקודות הצבעוניות צריכה להיות מקור ארבעה אותות: אחד למולקולות הסגולות, אחת לירקות, אחרת לצידי החרדל וסימן אחרון, עם T R גבוה יותר , עבור הכחולים.
נניח שהעמוד גרוע ואינו יכול להפריד כראוי את המולקולות הצבעוניות הכחלחלות והחרדל. מה יקרה? במקרה זה לא יתקבלו ארבע להקות חיסון, אלא שלוש, מאז שתי החפיפות האחרונות.
זה יכול לקרות גם אם הכרומטוגרפיה מתבצעת בטמפרטורה גבוהה מדי. למה? מכיוון שככל שהטמפרטורה גבוהה יותר, כך מהירות הנדידה של המולקולות הגזיות גבוהה יותר, והמסיסות שלהן נמוכה יותר; ולכן האינטראקציות שלה עם השלב הנייח.
סוגים
ישנם למעשה שני סוגים של כרומטוגרפיה של גז: CGS ו- CGL.
CGS
CGS הוא ראשי תיבות של כרומטוגרפיה מוצקה על גז. זה מאופיין בכך שיש שלב נייח מוצק במקום של נוזל.
למוצק חייבים להיות נקבוביות בקוטר שנשלטים על ידי היכן המולקולות נשמרות בזמן שהם נודדים דרך העמוד. מוצק זה הוא בדרך כלל מסננות מולקולריות, כמו זאוליטים.
הוא משמש למולקולות מאוד ספציפיות, מכיוון שבדרך כלל CGS מתמודד עם מספר סיבוכים ניסיוניים; לדוגמא, המוצק יכול לשמור באופן בלתי הפיך על אחת המולקולות, ולשנות לחלוטין את צורת הכרומטוגרמות ואת ערכן האנליטי.
CGL
ה- CGL הוא כרומטוגרפיה נוזלית בגז. זהו כרומטוגרפיה מסוג זה המכסה את הרוב המכריע של כל היישומים, ולכן הוא מועיל יותר מבין שני הסוגים.
למעשה, ה- CGL הוא שם נרדף לכרומטוגרפיה של גז, למרות שלא צוין על מי מדובר. להלן רק אזכור של סוג זה של CG.
חלקים מכרומטוגרף גז
מקור: לא סופק מחבר קריא במכונה. Dz הניחה (בהתבסס על טענות בזכויות יוצרים). באמצעות Wikimedia Commons
בתמונה למעלה מוצג סכמטי מפושט של חלקי כרומטוגרף הגז. שימו לב שניתן לווסת את הלחץ והזרם של זרם הגז המוביל, כמו גם את הטמפרטורה של הכבשן המחמם את העמוד.
מתמונה זו ניתן לסכם את ה- CG. זרם של הוא זורם מהגליל שתלוי בגלאי, חלק אחד מופנה לעברו והשני מופנה למזרק.
מזרק מיקרוסקופי מונח במזרק איתו משתחרר נפח של מדגם בסדר של μL מייד (לא בהדרגה).
החום מהתנור והמזרק חייב להיות גבוה מספיק כדי לאדות מייד את הדגימה; אלא אם כן מוזרק ישירות דגימת גזים.
עם זאת, גם הטמפרטורה לא יכולה להיות גבוהה מדי מכיוון שהיא עלולה לאדות את הנוזל בעמודה, המתפקדת כשלב נייח.
העמוד ארוז כמו ספירלה, אם כי הוא יכול להיות גם בצורת U. לאחר שהדגימה רצה את כל העמודה, היא מגיעה לגלאי, אשר האותות שלו מועצמים ובכך משיג את הכרומטוגרמות.
טור
בשוק יש אינסוף של קטלוגים עם אפשרויות מרובות לטורים כרומטוגרפיים. הבחירה באלה תלויה בקוטביות של הרכיבים להפרדה וניתוח; אם המדגם אפולארי, תבחר טור עם שלב נייח הפחות קוטבי.
העמודות יכולות להיות מהסוג הארוז או הנימי. העמוד של התמונה המרכזית הוא נימי, מכיוון שהשלב הנייח מכסה את הקוטר הפנימי שלו אך לא את כל פניםו.
בעמודה הארוזה, כל הפנים התמלאו במוצק שהוא בדרך כלל אבק של שריפת אש או אדמת diatomaceous.
החומר החיצוני שלה מורכב מנחושת, נירוסטה או אפילו זכוכית או פלסטיק. לכל אחד מהם מאפייניו הייחודיים: אופן השימוש בו, אורךו, הרכיבים שהוא מצליח להפריד בצורה הטובה ביותר, טמפרטורת העבודה האופטימלית, הקוטר הפנימי, אחוז השלב הנייח הנספג על התמיכה המוצקה וכו '.
גַלַאִי
אם העמוד והתנור הם לב ליבו של ה- GC (CGS או CGL), הגלאי הוא מוחו. אם הגלאי לא עובד, אין טעם להפריד את רכיבי המדגם, מכיוון שלא תדעו מה הם. גלאי טוב חייב להיות רגיש לנוכחות האנליט ולהגיב לרוב המרכיבים.
אחד המשתמשים שבהם הוא מוליכות תרמית (TCD), הוא יגיב לכל הרכיבים, אם כי לא באותה יעילות כמו גלאים אחרים המיועדים לסט אנליטים ספציפי.
לדוגמא, גלאי יינון הלהבה (FID) מיועד לדגימות של פחמימנים או מולקולות אורגניות אחרות.
יישומים
-כרומטוגרף גז לא יכול להיות חסר במעבדת חקירה פלילית או פלילית.
בתעשיית התרופות הוא משמש ככלי ניתוח איכותי בחיפוש אחר זיהומים בקבוצות התרופות המיוצרות.
- עוזר לאיתור וכימות דגימות של תרופות, או לאפשר ניתוח לבדוק אם הספורטאי סומן.
-משמש לניתוח כמות התרכובות ההלוגניות במקורות מים. כמו כן, ניתן לקבוע את רמת הזיהום על ידי חומרי הדברה מהקרקע.
- נתח את פרופיל חומצות השומן של דגימות ממוצא שונה, בין אם ירקות או בעלי חיים.
-הפיכת ביומולקולות לנגזרות נדיפות, ניתן ללמוד אותן בטכניקה זו. כך ניתן ללמוד את תוכן האלכוהולים, השומנים, הפחמימות, חומצות האמינו, האנזימים וחומצות הגרעין.
הפניות
- Day, R., & Underwood, A. (1986). כימיה אנליטית כמותית. כרומטוגרפיה של נוזל גז. (המהדורה החמישית). פרסון הול פרנסיס.
- קארי פ '(2008). כימיה אורגנית. (המהדורה השישית). Mc Graw Hill, p577-578.
- Skoog DA & West DM (1986). ניתוח אינסטרומנטלי. (מהדורה שנייה). אינטר-אמריקני.
- ויקיפדיה. (2018). כרומטוגרפיה של גז. התאושש מ: en.wikipedia.org
- Thet K. & Woo N. (30 ביוני 2018). כרומטוגרפיה של גז. כימיה LibreTexts. התאושש מ: chem.libretexts.org
- אוניברסיטת שפילד חלאם. (sf). כרומטוגרפיה של גז. התאושש מ: instruction.shu.ac.uk