پاورپوینت کروماتوگرافی گازی

کروماتوگرافی گازی

مقدمه ای برکروماتوگرافی
جداسازی اجزای یک مخلوط از طریق توزیع انتخابی اجزاء بین فاز متحرک و فاز ساکن
فاز متحرک (Mobile Phase) = حلال یا گاز
فاز ساکن(Stationary Phase) = مواد پرکننده یا پوشش دهنده درون ستون

تاریخچه کروماتوگرافی
Tswett 1903 – جداسازی رنگدانه های گیاه بوسیله ستون پر شده با CaCO3
Lederer & Kuhn 1931 – کروماتوگرافی مایع(LC) کارتنوئیدها
1938 – کروماتوگرافی لایه نازک(TLC) و تعویض یونی(Ion exchange)
1941 – معرفی گاز به عنوان فاز متحرک(GC) توسط Martin & Synge
1950 – کروماتوگرافی مایع با فاز معکوس (RP-LC)
1954 – در یافت جایزه نوبل توسط Martin & Synge

اهداف کروماتوگرافی
تجزیه ای (Analytical): تعیین ترکیب شیمیایی یک نمونه
تهیه ای (Preparative) : خالص سازی یا جمع آوری یک یا چند جزء از نمونه

طبقه بندی روش ها
فاز متحرک
– گاز (GC)
– آب (LC)
– حلال آلی (LC)
– سیال فوق بحرانی (SFC)

نیروهای موثر در فرایند جداسازی
– جذب سطحی
– تقسیمی
بر اساس :

اساس کروماتوگرافی
جداسازی دو گونه A وB به تفاوت در تمایل نسبی آنها برای دو فاز متحرک و ساکن بستگی دارد
به نحوی که یکی از آنها زودتر به انتهای ستون می رسد.
A( متحرک ) A ( ساکن )

k´ = ns/nm
nm = تعداد مولکول های حل شده در فازمتحرک
ns = تعداد مولکول های حل شده در فاز ساکن
´k = فاکتور ظرفیت ( معیاری از بازداری گونه )
α = k2´/k1´
k2´ فاکتور ظرفیت گونه ای است که دیرتر از ستون خارج می شود
k1´ بیانگر فاکتور ظرفیت برای گونه ای است که زودتر از ستون خارج می شود.
w = پهنای پیک در خط پایه
زمان بازداری = t
N= تعداد بشقابک تئوری (معیاری از کارایی ستون )
N = 16 ( t/w )2
N = L/H
L = طول ستون
H = ارتفاع بشقابک تئوری
پهنای پیک در پایه پیک متناسب با ریشه دوم زمان سپری شده در ستون است:

عوامل موثر بر پهنای پیک
H = A + B/U + CU
A، B و C مفادیر ثابت
U = سرعت خطی سیال حامل بر حسب سانتی متر بر ثانیه
جمله اول( نفوذ گردابی) = طول مسیر متفاوت برای مولکولهای یکسان هنگام عبور از درون ستون

جمله دوم( نفوذ طولی) = تمایل مولکولها برای حرکت از ناحیه با غلظت بیشتر به سمت ناحیه با غلظت کمتر

جمله سوم (مقاومت در برابر انتقال جرم) = زمان بر بودن نفوذ گونه از فاز متحرک به درون فاز ساکن و بالعکس
ایجاد فاصله میان مولکول های نفوذ کرده به فاز ساکن و مولکول های در حال حرکت درون فاز حامل

روابط کیفی بین سه جمله، منحنی وان دیمتر
در سرعت خطی بهینه (Uopt)، کارایی جداسازی ماکزیمم و پهنای پیک مینیمم می باشد.

قدرت جداسازی
قدرت جداسازی معیاری از درجه جداسازی پیک های مجاور است
R = 2[tR(B) –tR(A)] / [ (wA+wB)]

کروماتوگرافی گازی (GC)
شرط اصلی تجزیه با GC، پایدار بودن گونه در دمای مورد نظر برای تجزیه
مناسب برای تجزیه و شناسایی ترکیبات با وزن مولکولی متوسط

قسمت های اصلی GC
گاز حامل( Carrier gas )
ستون( Column )
محفظه تزریق( Injection port )
آشکار ساز( Detector )

گاز حامل
H2, N2,He
سرعت جریان = 25-150 ml/min ستون های پر شده
سرعت جریان = 1-25 ml/min ستون های موینه

ستون های GC
ستون های پر شده

ستون های موینه

ستون های پر شده
GC براساس ماهیت فاز ساکن :

کروماتوگرافی گاز- جامد (GSC):

فاز ساکن شامل یک ماده جامد مانند سیلیس، آلومین یا ذغال دانه ای
فرآیند جداسازی براساس جذب سطحی روی سطح یک جامد
مناسب برای جداسازی گازهای پایدار و هیدروکربن های با دمای جوش پایین

کروماتوگرافی گاز- مایع (GLC) :

فاز ساکن یک مایع غیر فرار
پوشش مایع روی سطح یک جامد به صورت لایه نازک
متداول ترین سطح بستر خاک دیاتومه بنام
اندازه ذره نسبتا یکنواخت و ریز
ذرات جامد متخلخل یا بدون تخلخل پوشش داده شده با فیلم مایع با ضخامت 1 m
قطر داخلی 1-8 mm
طول 1-10 m

ستون های مویینه
از جنس سیلیلکای گداخته شده
روکش پلی ایمید برای انعطاف پذیری
فاز مایع بصورت پوشش داده شده یا پیوند شده درون لوله مویین
قطر داخلی 0.1-5 mm
طول 10-100 m
ضخامت فیلم مایع 0.1-1.5 μm

انواع ستون های موینه

فازهای ساکن در ستون های مویینه

مقایسه ستون های مویین GC

دمای ثابت ( Isothermal)

برنامه ریزی دمایی (Programmed temperature )
دمای ستون برای جداسازی
– افزایش دمای ستون با زمان
– کاهش زمان بازداری
– پیک های تیزتر

تزریق نمونه
با استفاده از:
شیر(Valve)
سرنگ(syringe)

تزریق در GC
برای تزریق نمونه سرنگ باید از سپتوم(Septum) عبور کند:
– محافظت از ستون در برابر اکسیژن هوا
– حفظ فشار گاز حامل در ابتدای ستون
تزریق از طریق یک لوله شیشه ای (Liner):
– جلوگیری از واکنش میان فلز محفظه تزریق و نمونه
– قابلیت تمیز شدن و جایگزین شدن

انواع محفظه تزریق
انشعابی ( Split )
انشعابی / غیر انشعابی( Split / splitless )
سرستونی( On-column )

محفظه تزریق انشعابی

محفظه تزریق انشعابی / غیر انشعابی

محفظه تزریق سرستونی

آشکارساز هدایت گرمایی Thermal conductivity (TCD)
آشکارساز یونش شعله ای Flame ionization (FID)
آشکارساز تسخیرالکترونی Electron capture (ECD)
آشکارساز نشر اتمی Atomic emission detector (AED)
آشکار ساز نورسنج شعله ای Flame photometric detector (FPD)
آشکارساز نیتروژن – فسفرNitrogen-phosphorus detector (NPD)
طیف سنج جرمی Mass spectrometry (MS)
آشکارسازهای GC

تغییر هدایت گرمایی گاز عبوری از مقابل آشکارساز
– تفاوت بین گاز حامل و گونه
– هدایت گرمایی بسیار بزرگ هلیم و هیدروژن در مقایسه با مواد آلی
تغییر مقاومت رشته سیم ها در اثر تغییر دما
وضعیت نامتوازن الکتریکی در پل وتسون
ثبت تغییرات الکتریکی پل وتسون
آشکارسازهدایت گرمایی

حساس (10-13 g/s)
گستره خطی وسیع
پاسخ به مقدار کربن های موجود در ترکیب آلی بستگی دارد : حساس به جرم
حساسیت کم برای : کربونیل، آمین و الکل
غیر حساس در برابر : H2O, CO2, SO2, NOx
تخریبی
آشکارساز یونش شعله ای

رادیواکتیو
مناسب برای ترکیبات هالوژن دار، نیترو (-NO2) و اشباع نشده
e-+ AB AB-
e-+ AB A . + B-
آشکارساز تسخیرالکترونی

آشکارساز تسخیرالکترونی

مقایسه حد تشخیص و گستره خطی بودن پاسخ آشکار سازها