แก๊สโครมาโตกราฟีทำงานอย่างไร, ประเภท, ชิ้นส่วน, การใช้งาน

แก๊สโครมาโตกราฟี (CG) เป็นเทคนิคการวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือที่ใช้ในการแยกและวิเคราะห์ส่วนประกอบของส่วนผสม มันยังเป็นที่รู้จักกันในนาม chromatography พาร์ทิชันของเหลว - แก๊สซึ่งจะเห็นได้ในภายหลังเป็นสิ่งที่เหมาะสมที่สุดในการอ้างถึงเทคนิค.

ในหลายพื้นที่ของชีวิตทางวิทยาศาสตร์มันเป็นเครื่องมือที่ขาดไม่ได้ในการศึกษาในห้องปฏิบัติการเนื่องจากเป็นหอกลั่นแบบใช้กล้องจุลทรรศน์รุ่นที่สามารถสร้างผลลัพธ์ที่มีคุณภาพสูง.

ตามชื่อของมันบ่งบอกว่ามันใช้ก๊าซในการพัฒนาฟังก์ชั่นของมัน พวกเขาเป็นมือถือที่ลากส่วนประกอบของส่วนผสม.

แก๊สพาหะนี้ซึ่งส่วนใหญ่คือฮีเลียมไหลผ่านด้านในของคอลัมน์โครมาโตกราฟีในขณะเดียวกันก็แยกส่วนประกอบทั้งหมดออกด้วยกัน.

ก๊าซขนส่งอื่น ๆ ที่ใช้เพื่อจุดประสงค์นี้คือไนโตรเจนไฮโดรเจนอาร์กอนและมีเธน การเลือกสิ่งเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับการวิเคราะห์และเครื่องตรวจจับคู่กับระบบ ในเคมีอินทรีย์หนึ่งในเครื่องตรวจจับหลักคือ mass spectrophotometer (MS); ดังนั้นเทคนิคจะได้รับการตั้งชื่อ GC / MS.

ดังนั้นไม่เพียง แต่แยกส่วนประกอบทั้งหมดของส่วนผสมออกเท่านั้น แต่เป็นที่ทราบกันดีว่ามวลโมเลกุลของพวกมันคืออะไรและจากที่นั่นไปจนถึงการจำแนกและการหาปริมาณ.

ตัวอย่างทั้งหมดมีเมทริกซ์ของตนเองและเนื่องจากโครมาโตกราฟฟีสามารถ "ชี้แจง" สำหรับการศึกษามันได้รับความช่วยเหลืออันล้ำค่าสำหรับความก้าวหน้าและการพัฒนาวิธีการวิเคราะห์ และนอกจากนี้พร้อมกับเครื่องมือหลายตัวแปรขอบเขตของมันอาจเพิ่มขึ้นถึงระดับที่ไม่น่าสงสัย.

ดัชนี

• 1 การทำงานของแก๊สโครมาโตกราฟี?
  • 1.1 การแยก
  • 1.2 การตรวจจับ
• 2 ประเภท
  • 2.1 CGS
  • 2.2 CGL
• 3 ส่วนของแก๊สโครมาโตกราฟ
  • 3.1 คอลัมน์
  • 3.2 เครื่องตรวจจับ
• 4 การใช้งาน
• 5 อ้างอิง

วิธีแก๊สโครมาโตกราฟีทำงานอย่างไร?

เทคนิคนี้ทำงานอย่างไร เฟสเคลื่อนที่ซึ่งมีองค์ประกอบสูงสุดคือก๊าซตัวพาจะลากตัวอย่างภายในคอลัมน์ chromatographic ตัวอย่างของเหลวต้องระเหยและเพื่อให้แน่ใจว่านี้ส่วนประกอบของมันจะต้องมีแรงกดดันไอสูง.

ดังนั้นก๊าซพาหะและตัวอย่างก๊าซที่ระเหยออกมาจากส่วนผสมของของเหลวดั้งเดิมถือเป็นเฟสเคลื่อนที่ แต่ระยะนิ่งคืออะไร?

คำตอบขึ้นอยู่กับประเภทของคอลัมน์ที่ทีมทำงานหรือต้องการการวิเคราะห์ และในความเป็นจริงระยะนิ่งนี้กำหนดประเภทของ CG ที่พิจารณา.

การแยก

ในภาพกลางจะแสดงในวิธีที่ง่ายการดำเนินการแยกส่วนประกอบภายในคอลัมน์ใน CG.

โมเลกุลของก๊าซพาหะถูกละไว้เพื่อไม่ให้สับสนกับตัวอย่างที่ถูกระเหย แต่ละสีสอดคล้องกับโมเลกุลที่แตกต่างกัน.

ระยะที่อยู่นิ่งแม้ว่ามันจะดูเหมือนเป็นทรงกลมสีส้ม แต่จริงๆแล้วเป็นฟิล์มของเหลวบาง ๆ ที่ชุบผนังด้านในของกระดูกสันหลัง.

โมเลกุลแต่ละอันจะละลายหรือ จะแจกจ่าย แตกต่างกันในของเหลวดังกล่าว ผู้ที่มีปฏิสัมพันธ์กับเขาส่วนใหญ่จะตกหล่นและผู้ที่ไม่เคลื่อนไหวเร็วขึ้น.

เป็นผลให้มีการแยกโมเลกุลเกิดขึ้นตามที่เห็นด้วยจุดที่มีสีสัน ว่ากันว่าแล้วจุดสีม่วงหรือโมเลกุล พวกเขาหลบหนี ก่อนในขณะที่สีน้ำเงินจะออกมาครั้งสุดท้าย.

อีกวิธีในการพูดข้างต้นคือต่อไปนี้: โมเลกุลที่คลาดเคลื่อนก่อนมีเวลาการเก็บรักษาที่สั้นที่สุด (T_R).

ดังนั้นคุณสามารถระบุได้ว่าเป็นโมเลกุลใดโดยการเปรียบเทียบ T ของพวกเขาโดยตรง_R. ประสิทธิภาพของคอลัมน์นั้นแปรผันตรงกับความสามารถในการแยกโมเลกุลที่มีความคล้ายคลึงกันในเฟสคงที่.

การตรวจพบ

เมื่อการแยกเสร็จสมบูรณ์ตามที่แสดงในภาพจุดจะคลาดเคลื่อนและตรวจจับได้ สำหรับสิ่งนี้เครื่องตรวจจับต้องไวต่อการรบกวนหรือการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพหรือทางเคมีที่โมเลกุลเหล่านี้ก่อให้เกิด และหลังจากนั้นมันจะตอบสนองด้วยสัญญาณที่ขยายและแสดงผ่าน chromatogram.

มันอยู่ใน chromatograms ที่สัญญาณรูปร่างและความสูงสามารถวิเคราะห์เป็นฟังก์ชันของเวลา ตัวอย่างของจุดที่มีสีสันนั้นจะต้องกำเนิดสัญญาณสี่สัญญาณ: หนึ่งอันสำหรับโมเลกุลสีม่วง, อีกอันสำหรับสีเขียว, อีกอันสำหรับหนวดมัสตาร์ดและสัญญาณสุดท้ายที่มีค่า T สูงขึ้น_R, สำหรับสีฟ้า.

สมมติว่าคอลัมน์นั้นขาดและไม่สามารถแยกโมเลกุลสีฟ้าและสีมัสตาร์ดได้อย่างเหมาะสม จะเกิดอะไรขึ้น ในกรณีนี้จะไม่ได้รับสี่ วงดนตรี elution, แต่สามเนื่องจากสองทับซ้อนกันล่าสุด.

สิ่งนี้สามารถเกิดขึ้นได้หากใช้โครมาโตกราฟฟีที่อุณหภูมิสูงเกินไป ทำไม? เพราะยิ่งอุณหภูมิสูงขึ้นเท่าไรการเคลื่อนที่ของโมเลกุลก๊าซก็จะเร็วขึ้นและยิ่งละลายได้น้อยลง และดังนั้นจึงมีปฏิสัมพันธ์กับเฟสนิ่ง.

ชนิด

ในสาระสำคัญมีแก๊สโครมาโตกราฟีสองประเภทคือ CGS และ CGL.

CGS

CGS เป็นตัวย่อสำหรับ Chromatography ของแก๊ส - ของแข็ง มันเป็นลักษณะโดยมีเฟสของแข็งนิ่งแทนของเหลว.

ของแข็งจะต้องมีรูขุมขนที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางควบคุมซึ่งโมเลกุลจะถูกเก็บไว้ในขณะที่พวกมันอพยพลงมาในคอลัมน์ ของแข็งนี้มักจะเป็นตะแกรงโมเลกุลเช่นซีโอไลต์.

มันใช้สำหรับโมเลกุลที่เฉพาะเจาะจงมากเนื่องจาก CGS มักจะเผชิญกับภาวะแทรกซ้อนจากการทดลองหลาย ๆ ตัวอย่างเช่นของแข็งสามารถเก็บรักษาหนึ่งในโมเลกุลได้อย่างไม่เปลี่ยนแปลงกลับไปเปลี่ยนรูปร่างของโครมาโตแกรมและค่าการวิเคราะห์อย่างสมบูรณ์.

CGL

CGL เป็น Chromatography แก๊ส - ของเหลว มันเป็นแก๊สโครมาโตกราฟีชนิดนี้ที่ครอบคลุมการใช้งานส่วนใหญ่ทั้งหมดและดังนั้นจึงมีประโยชน์มากที่สุดของทั้งสองประเภท.

ในความเป็นจริง CGL มีความหมายเหมือนกันกับแก๊สโครมาโตกราฟีแม้ว่าจะไม่ได้ระบุสิ่งที่จะกล่าวถึง จากนี้ไปจะมีการกล่าวถึงเฉพาะ CG ประเภทนี้เท่านั้น.

ชิ้นส่วนของแก๊สโครมาโตกราฟ

ภาพด้านบนแสดงแผนภาพง่าย ๆ ของชิ้นส่วนของแก๊สโครมาโตกราฟ โปรดทราบว่าสามารถควบคุมความดันและการไหลของกระแสแก๊สในการขนส่งและอุณหภูมิของเตาที่ทำให้คอลัมน์ร้อน.

จากภาพนี้คุณสามารถสรุป CG จากกระบอกสูบกระแสของเขาซึ่งขึ้นอยู่กับเครื่องตรวจจับส่วนหนึ่งหันเหไปทางมันและอีกส่วนหนึ่งไปที่หัวฉีด.

microsyringe จะถูกวางไว้ในหัวฉีดซึ่งมีปริมาณตัวอย่างในคำสั่งของμLถูกปล่อยออกมาทันที (ไม่ค่อยๆ).

ความร้อนของเตาอบและหัวฉีดจะต้องสูงพอที่จะระเหยตัวอย่างได้ทันที นอกเสียจากจะมีการฉีดตัวอย่างก๊าซโดยตรง.

อย่างไรก็ตามอุณหภูมิไม่สามารถสูงเกินไปเนื่องจากอาจระเหยของเหลวออกจากคอลัมน์ซึ่งทำงานเป็นเฟสคงที่.

คอลัมน์บรรจุเป็นเกลียวแม้ว่ามันจะเป็นรูปตัวยูได้ก็ตามตัวอย่างเดินทางไปตามความยาวทั้งหมดของคอลัมน์ไปถึงเครื่องตรวจจับซึ่งสัญญาณจะถูกขยายจึงได้รับโครมาโตกราฟ.

คอลัมน์

ในตลาดมีแคตตาล็อกมากมายที่มีตัวเลือกมากมายสำหรับคอลัมน์ Chromatographic การเลือกสิ่งเหล่านี้จะขึ้นอยู่กับขั้วของส่วนประกอบที่จะแยกและวิเคราะห์ ถ้ากลุ่มตัวอย่างเป็น apolar คอลัมน์ที่มีเฟสอยู่กับที่จะถูกเลือกน้อยที่สุด.

คอลัมน์อาจเป็นประเภทที่บรรจุหรือเส้นเลือดฝอย คอลัมน์ของภาพกลางคือเส้นเลือดฝอยเนื่องจากระยะที่อยู่นิ่งจะครอบคลุมเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน แต่ไม่ทั้งหมดภายใน.

ในคอลัมน์ที่อัดแน่นการตกแต่งภายในทั้งหมดเต็มไปด้วยของแข็งที่มักจะเป็นอิฐทนไฟหรือดินเบา.

วัสดุด้านนอกประกอบด้วยทองแดงสแตนเลสหรือแม้แต่แก้วหรือพลาสติก แต่ละอันมีคุณสมบัติที่โดดเด่น: โหมดการใช้งานความยาวส่วนประกอบที่จัดการได้ดีที่สุดแยกอุณหภูมิการทำงานที่เหมาะสมเส้นผ่านศูนย์กลางภายในเปอร์เซ็นต์ของเฟสคงที่ซึ่งดูดซับไว้บนส่วนรองรับที่มั่นคง.

เครื่องตรวจจับ

หากคอลัมน์และเตาหลอมเป็นหัวใจของ CG (ไม่ว่าจะเป็น CGS หรือ CGL) เครื่องตรวจจับคือสมองของคุณ หากเครื่องตรวจจับไม่ทำงานมันไม่สมเหตุสมผลที่จะแยกส่วนประกอบของตัวอย่างเนื่องจากพวกเขาจะไม่ทราบว่ามันคืออะไร เครื่องตรวจจับที่ดีจะต้องมีความไวต่อการปรากฏตัวของ analyte และตอบสนองต่อส่วนประกอบส่วนใหญ่.

หนึ่งในสิ่งที่ใช้มากที่สุดคือการนำความร้อน (TCD) จะตอบสนองต่อส่วนประกอบทั้งหมด แต่ไม่ได้มีประสิทธิภาพเช่นเดียวกับเครื่องตรวจจับอื่น ๆ ที่ออกแบบมาสำหรับชุดวิเคราะห์เฉพาะ.

ตัวอย่างเช่นเครื่องตรวจจับเปลวไฟไอออนไนซ์ (FID) มีไว้สำหรับตัวอย่างของไฮโดรคาร์บอนหรือโมเลกุลอินทรีย์อื่น ๆ.

การใช้งาน

-แก๊สโครมาโตกราฟไม่สามารถหายไปได้ในห้องปฏิบัติการสืบสวนทางนิติเวชหรือทางอาญา.

-ในอุตสาหกรรมยามันถูกใช้เป็นเครื่องมือวิเคราะห์คุณภาพในการค้นหาสิ่งเจือปนในกระบวนการผลิตยา.

-มันช่วยตรวจจับและหาปริมาณตัวอย่างยาหรือให้การวิเคราะห์เพื่อตรวจสอบว่านักกีฬาถูกเจือ.

-มันถูกใช้เพื่อวิเคราะห์ปริมาณของสารประกอบฮาโลเจนในแหล่งน้ำ ในทำนองเดียวกันดินสามารถกำหนดระดับการปนเปื้อนของสารกำจัดศัตรูพืช.

-วิเคราะห์ค่ากรดไขมันของตัวอย่างจากต้นกำเนิดต่าง ๆ ไม่ว่าจะเป็นผักหรือสัตว์.

-โดยการเปลี่ยนชีวโมเลกุลให้เป็นอนุพันธ์ที่ระเหยง่ายพวกเขาสามารถศึกษาได้โดยเทคนิคนี้ ดังนั้นเนื้อหาของแอลกอฮอล์ไขมันคาร์โบไฮเดรตกรดอะมิโนเอนไซม์และกรดนิวคลีอิก.

การอ้างอิง

1. วัน, R. , & Underwood, A. (1986). เคมีเชิงวิเคราะห์เชิงปริมาณ. แก๊สโครมาโตกราฟี (ฉบับที่ห้า) PEARSON Prentice Hall.
2. Carey F. (2008) เคมีอินทรีย์ (ฉบับที่หก) Mc Graw Hill, p577-578.
3. Skoog D. A. และ West D. M. (1986) การวิเคราะห์ด้วยเครื่องมือ (ฉบับที่สอง) อเมริกัน.
4. วิกิพีเดีย (2018) แก๊สโครมาโตกราฟี สืบค้นจาก: en.wikipedia.org
5. Thet K. & Woo N. (30 มิถุนายน 2018) แก๊สโครมาโตกราฟี เคมีเคมี ดึงมาจาก: chem.libretexts.org
6. มหาวิทยาลัย Sheffield Hallam ( N.d. ) แก๊สโครมาโตกราฟี สืบค้นจาก: teaching.shu.ac.uk