Газовая хроматография

редактировать
Газовая хроматография
Gaschromatograph.jpg Газовая хроматография с пробоотборником
АкронимGC
КлассификацияХроматография
АналитыОрганические. Неорганические. Должны быть летучими
Другие методы
СвязанныеТонкослойная хроматография. Высокоэффективная жидкостная хроматография
С переносомГазовая хроматография-масс -спектрометрия

Газовая хроматография (GC) - это распространенный тип хроматографии, используемый аналитической химии для разделения и анализа соединений, которые могут быть испарился без разложения. Типичные применения ГХ включают проверку чистоты конкретного вещества или разделение различных компонентов смеси (также можно определить относительные количества таких компонентов). В некоторых ситуациях ГХ может помочь в идентификации соединения. В препаративной схемографией ГХ может быть зажигалкой чистых соединений.

В газовой хроматографии подвижная фаза (или «движущаяся фаза») представляет собой газ-носитель , обычно это инертный газ, такой как гелий, или инертный газ, такой как азот. Гелий остается наиболее часто используемым газом-носителем примерно на 90% приборов, хотя водород предпочтительнее для улучшенного разделения. Неподвижная фаза представляет собой микроскопический слой жидкости или полимера на инертной твердой подложке внутри куска стекла или металлическая трубка, называемая колонной (дань уважения ректификационной колонне, используемой при дистилляции). Прибор, использование для проведения газовой хроматографии, называется газовым хроматографом («аэрографом», «газоотделителем»).

Анализируемые газообразные соединения взаимодействуют со стенками колонны, покрытой неподвижной фазой. Это заставляет каждое соединение элюировать в разное время, известное как время удерживания соединения. Сравнение времен удерживания - вот что придает ГХ аналитическую ценность.

Газовая хроматография в принципе аналогична колоночной хроматографии (а также другим формам хроматографии, таким как ВЭЖХ, ТСХ ), но имеет несколько заметных отличий. Во-первых, процесс разделения соединений в смеси осуществляется между жидкой фазной фазой и подвижной газовой фазой, тогда как в колоночной хроматографии неподвижная фаза является твердой, а подвижная фаза - жидкостью. (Отсюда полное название процедуры «Газожидкостная хроматография», относящаяся к подвижной и неподвижной фазам соответственно.) Во-вторых, колонка, через которую проходит газовая фаза, установленная в печи, где температура газа может быть контролируемым, тогда как колоночная хроматография (обычно) не имеет такой контроль температуры. Наконец, соединение в газовой фазе является исключительно функцией от давления паров.

Газовая хроматография также иногда известна как парофазная хроматография (VPC) или газовая хроматография распределительная хроматография (GLPC). Эти альтернативные названия, а также соответствующие им сокращения часто используются в научной литературе. Строго говоря, GLPC является наиболее правильной терминологией и поэтому ее предпочитают многие авторы.

Содержание

  • 1 История
  • 2 Анализ ГХ
  • 3 Физические компоненты
    • 3.1 Автосэмплеры
    • 3.2 Входные отверстия
    • 3.3 Детекторы
  • 4 Методы
    • 4.1 Выбор газа-носителя и скорость потока
    • 4.2 Выбор стационарного соединения
    • 4.3 Типы и скорость потока на входе
    • 4.4 Размер образца и метод закачки
      • 4.4.1 Введение пробы
    • 4.5 Выбор колонки
    • 4.6 Температура колонки и температурная программа
  • 5 Обработка и анализ данных
    • 5.1 Качественный анализ
    • 5.2 Количественный анализ
  • 6 Применение
  • 7 В популярной культуре
  • 8 См. Также
  • 9 Список литературы
  • 10 Внешние ссылки

История

Хроматография восходит к 1903 году в трудах русского ученого Михаила Семеновича Цветта, который выделил растительные пигменты методом жидкостной колоночной хроматографии. Немецкий физик-химик Эрика Кремер в 1947 году вместе с австрийским аспирантом разработали теоретические основы ГХ и построили первый жидкостно-газовый хроматограф., но ее работа была сочтена неуместной и долгое время игнорировалась. Арчер Джон Портер Мартин, был удостоен Нобелевской премии за свою работу по разработке жидкость-жидкость (1941) и бумажная (1944) хроматография, поэтому считается основанием газовой хроматографии. Популярность газовой хроматографии быстро развивалась после пламенно-ионизационного детектора.

ГХ-анализ

A газовый хроматограф - это прибор для химического анализа для разделения химических веществ в сложной пробе. В газовом хроматографе используется проточная узкая трубка, известная как колонка, через которую различные химические компоненты проходят в газовом потоке (газ-носитель, подвижная фаза) с разной скоростью в зависимости от их различных химических и физических свойств и их специфическое заполнение столбца, называемое стационарной фазой. Когда химические вещества выходят из конца колонки, они обнаруживаются и идентифицируются электронным способом. Функция стационарной фазы в колонке заключается в разделении различных компонентов, в результате чего каждый из них выходит из колонки в разное время (время удерживания). Другими ограничениями, которые можно использовать для изменения порядка времени удерживания, является скорость потока газа-носителя, длина колонки и температура.

Диаграмма газового хроматографа.

При ГХ-анализе известный объем газообразного или жидкого аналит вводится во «вход» (головку) колонки, обычно с помощью микрошприца (или твердофазных волокон для микроэкстракции, или системы переключения источника газа). Когда газ-носитель перемещает молекулы анализируемого вещества через колонку, это движение тормозится адсорбцией молекулы аналита либо на стенках колонки, либо на насадочных материалах в колонке. Скорость, с которой молекулы продвигаются по колонке, зависит от силы адсорбции, которая, в свою очередь, зависит от типа молекулы и материала неподвижной фазы. Различные компоненты аналитики разделяются по мере их продвижения вдоль колонки и достижения конца колонки в разное время (время удерживания). Детектор используется для контроля потока на выходе из колонны; таким образом, можно определить время, когда каждый компонент достигает выхода, и количество этого компонента. Обычно вещества идентифицируются (качественно) по порядку, в котором они выходят (элюируются) из колонки, и по времени удерживают анализируемого вещества в колонке.

Физические компоненты

Автосэмплеры

Автосэмплер обеспечивает средства для автоматического ввода пр во входные отверстия. Ручное введение образца возможно, но уже не является обычным явлением. Автоматическая вставка обеспечивает лучшую воспроизводимость и оптимизацию времени.

Автосамплер для жидких или газообразных проб на основе микрошприца Автосэмплер для жидких или газообразных проб на основе микрошприца

Существуют разные типы автосэмплеров. Автосэмплеры можно классифицировать по вместимости (авто-инжекторы и автосэмплеры, где авто-инжекторы могут обрабатывать небольшое количество образцов), роботизированным методом (робот XYZ против вращающегося робота - наиболее распространенный) или анализу:

  • Жидкость
  • Статическое свободное пространство по шприцевой технологии
  • Динамическое свободное пространство по технологии линии передачи
  • Твердофазная микроэкстракция (SPME)

Впускные отверстия

Вход с разделением / без разделения.

Вход в колонку (или инжектор) обеспечивает средства для ввода пробы в непрерывный поток газа-носителя. Впускной патрубок - это часть оборудования, прикрепленная к головке колонки.

Общие типы впуска:

  • Инжектор S / SL (с разделением / без разделения); образец вводится в небольшую нагретую модель с помощью шприца через перегородку - тепло улетучиванию образца и матрицы образца. Затем газ-носитель перемещает либо всю (режим без разделения), либо часть (режим разделения) пробы в колонку. В режиме разделения части смеси пробы и газа-носителя в камере впрыска выпускается через разделенное вентиляционное отверстие. Разделенная инъекция предпочтительна при работе с высокими высокими аналитами (>0,1%), тогда как безразделенная инъекция лучше всего подходит для анализа следовых количеств с меньшим аналитом (<0.01%). In splitless mode the split valve opens after a pre-set amount of time to purge heavier elements that would otherwise contaminate the system. This pre-set (splitless) time should be optimized, the shorter time (e.g., 0.2 min) ensures less tailing but loss in response, the longer time (2 min) increases tailing but also signal.
  • впуск на колонке; здесь образец вводится непосредственно в колонку в полностью Инжектор PTV; введение пробы с программированием температуры с помощью программирования температуры. Первоначально Фогт вводил образец в лайнер с контролируемой скоростью впрыска.. Растворитель с низкой температурой кипения непрерывно выпаривали и выпускал через раздел ительную линию. Основываясь на этой методике, Пой разработал инжектор испарения с программируемой температурной; PTV. Путем введения образца при низкой температуре футеровки можно было бы обойти недостатки классических методов горячего нагнетания.
  • Впускное отверстие источника газа или клапан переключения газа; газовые пробы в сборных бутылях, подключенных к тому, что чаще всего является переключающим клапаном с шестью портами. Поток газа-носителя не прерывается, в то время как образец может быть расширен в ранее откачанный контур для образца. После переключения содержимого петли для отбора пробится вводится в поток газа-носителя.
  • Система P / T (продувка и ловушка); Через водный образец барботируют инертный газ, в результате чего из матрицы удаляются нерастворимые летучие химические вещества. Летучие вещества «улавливаются» абсорбирующей колонкой (известной как ловушка или концентратор) при температуре окружающей среды. Затем ловушка нагревается, и летучие вещества направляются в поток газа-носителя. Образцы, требующие предварительного концентрирования или очистки, могут быть введены через такую ​​систему, обычно подключенную к порту S / SL.

Выбор газа-носителя (подвижная фаза) важен. Водород имеет диапазон расходов, сравнимый по эффективности с гелием. Однако гелий может быть более эффективным и быстродействующим разделением. Гелий негорючий и работает с большим количеством детекторов и старых инструментов. Поэтому гелий является наиболее распространенным газом-носителем. Однако цена гелия за последние годы значительно выросла, в результате чего все большее количество хроматографов переходят на газообразный водород. Историческое использование, может быть продолжающемуся предпочтительному использованию гелия.

Детекторы

Чаще всего используются детекторы пламенно-ионизационный детектор (FID) и детектор теплопроводности (TCD). Оба работают в широком диапазоне концентраций. При условии, что их теплопроводность отличается от теплопроводности газа-носителя при температуре детектора), FID чувствительны в первую очередь к углеводородам и более чувствительны. им, чем TCD. Однако FID не может разрушить воду. Оба детектора также довольно прочные. TCD является неразрушающим, его можно использовать через последовательные перед FID (деструктивным). Другие детекторы чувствительности только к определенным типам веществ или хорошо работают в более узких диапазонах концентраций.

Датчик теплопроводности (TCD) основан на теплопроводности вещества, проходящего вокруг вольфрам-рениевой нити с током, проходящим через нее. В этой установке гелий или азотизатор в качестве газа-носителя из их относительно высокой теплопроводности обеспечивает охлаждение нити и равномерное удельное сопротивление и электрический КПД нити. Однако, когда молекулы аналита элюируются из колонки в смеси с газом-носителем, теплопроводность снижается, и это вызывает отклик детектора. Отклик происходит из-за пониженной теплопроводности, вызывающее повышение температуры и удельного сопротивления нити накала, что приводит к колебаниям напряжения. Чувствительность детектора пропорциональна току нити накала, в то время как она пропорциональна непосредственной температуре окружающей среды этого детектора, а также скорости потока газа-носителя.

В пламенно-ионизационном детекторе (FID) электроды размещают рядом с пламенем, питаемым водородом / воздухом, возле выхода из колонны, и когда углеродсодержащие соединения выходят из колонны, они пиролизуются пламенем. Этот детектор работает только с органическими / углеводородными соединениями из-за способности углерода образовывать катионы и электроны при пиролизе, который генерирует ток между электродами. Увеличение тока преобразуется и появляется на хроматограмме в виде пика. ПИД имеют низкие значения обнаружения (несколько пикограмм в), но они не могут генерировать ионы из углерода, блокего карбонил. Газы-носители, совместимые с FID, включая гелий, водород, азот и аргон.

Щелочной детектор пламени (AFD) или щелочной детектор пламенной ионизации (AFID) - высокая чувствительность к азоту и фосфору, как и NPD. Однако ионы щелочного металла поставляются с газообразным водородом, а не с каплей над пламенем. По этой причине AFD не страдает «усталостью» NPD, но обеспечивает постоянную чувствительность в течение длительного периода времени. Кроме того, когда в пламя не добавляются ионы щелочных металлов, AFD работает как стандартный FID. Детектор каталитического горения (CCD) измеряет горючие углеводороды и водород. Детектор ионизации разряда (DID) использует высоковольтный разряд для образования оригина.

реактор на основе полиэлектриков является дополнением к новому или существующим приборам GC-FID, который преобразует все органические соединения в молекулы метана до их обнаружения FID. Этот метод может быть использован для улучшения FID. Полное преобразование соединений в метан и теперь эквивалентный отклик в детекторе также устраняет необходимость калибровки и стандартов, показ все факторы отклика эквивалентны метана. Это позволяет проводить быстрый анализ сложных смесей, молекулы, где недоступны.

Пламенный фотометрический детектор (FPD) использует фотоэлектронный умножитель для обнаружения спектральных соединений, когда они сгорают в пламени. Соединения, элюированные из колонки, переносятся в пламя, питаемое водородом, возбуждает элементы в молекулах, возбужденные элементы (P, S, галогены, некоторые металлы), излучают свет с определенной характерной длиной волны. Излучаемый свет фильтруется и детектируется фотоумножителем. В частности, эмиссия фосфора составляет около 510–536 нм, а эмиссия серы - 394 нм. С помощью атомно-эмиссионного детектора (AED) образец, элюируемый из колонки, попадает в камеру, которая возбуждается микроволнами, индуцирующими плазму. Плазма заставляет пробу аналита разлагаться, и некоторые элементы генерируют спектры атомной эмиссии. Спектры атомной эмиссии дифрагируют на дифракционной решетке и регистрируют с помощью ряда фотоумножителей или фотодиодов.

Детектор захвата электронов (ECD) использует источник радиоактивных бета-частиц (электронов) для измерить степень захвата электронов. ECD используются для обнаружения способов, обнаружения электроотрицательные / отводящие элементы и функциональные группы, такие как галогены, карбонил, нитрилы, нитрогруппы и металлоорганические соединения. В этом типе детектора в качестве газа-носителя подвижной фазы используется либо азот, либо 5% метана в аргоне. Газ-носитель проходит между двумя электродами, расположенными на конце колонны, и рядом с катодом (отрицательный электрод) находится радиоактивная фольга, такая как 63Ni. Радиоактивная фольга испускает бета-частицу (электрон), которая сталкивается с газом-носителем и ионизирует его, генерирует больше, в результате чего возникает ток. Когда молекулы аналита с электроотрицательными / отводящими элементами или функциональными группами захватываются электронами, что приводит к снижению тока, вызывающему отклик детектора.

Азотно-фосфорный детектор (NPD), форма термоэлектронной детектор, в котором азот и фосфор изменяют работу выхода на шарике со специальным покрытием, и измеряется результирующий ток.

Детектор сухой электролитической проводимости (DELCD) использует воздушную фазу и высокую температуру (v. Coulsen) для измерения хлорированных соединений.

масс-спектрометр (MS), также называемый GC-MS ; очень эффективен и чувствителен даже при небольшом количестве пробы. Этот детектор можно использовать для идентификации аналитов на хроматограммах по их масс-спектру. Некоторые GC-MS подключены к ЯМР-спектрометру, который действует как резервный детектор. Эта комбинация известна как. Некоторые из них подключены к инфракрасному спектрофотометру , который действует как резервный детектор. Эта комбинация известна как GC-MS-NMR-IR. Однако следует подчеркнуть, что это очень редко, поскольку большинство необходимых анализов можно сделать с помощью чисто ГХ-МС.

Вакуумный ультрафиолет (ВУФ) представляет собой самую последнюю разработку в детекторах газовой хроматографии. Большинство химических веществ поглощают и имеют уникальные сечения поглощения газовой фазы в контролируемом диапазоне длин волн ВУФ примерно 120–240 нм. Если для аналитов известны поперечные сечения поглощения, детектор ВУФ позволяет абсолютное определение (без калибровки) количества молекул, присутствующих в проточной ячейке, в отсутствие химических помех.

Другие детекторы включают электролитический датчик Холла. детектор проводимости (ElCD), детектор ионизации гелия (HID), инфракрасный детектор (IRD), фотоионизационный детектор (PID), импульсный разряд ионизационный детектор (PDD) и термоэлектронный ионизационный детектор (TID).

Методы

На этом изображении выше показана внутренняя часть газового хроматографа GeoStrata Technologies Eclipse, который непрерывно работает с трехминутными циклами. Два клапана используются для переключения тестового газа в пробоотборный контур. После заполнения пробоотборного контура тестовым газом клапаны снова переключаются, обеспечивая давление газа-носителя в пробоотборном контуре и прогоняя пробу через колонку для разделения.

Метод представляет собой совокупность условий, в которых ГХ работает для заданного анализ. Разработка метода - это процесс определения того, какие условия являются адекватными и / или идеальными для требуемого анализа.

Условия, которые могут быть изменены для выполнения требуемого анализа, включают температуру на входе, температуру детектора, температуру и программу температуры колонки, скорости потока газа-носителя и газа-носителя, стационарную фазу колонки, диаметр и длину, тип входа и поток. скорость, размер образца и метод ввода. В зависимости от детектора (ов) (см. Ниже), установленного на ГХ, может существовать ряд условий детектора, которые также можно изменять. Некоторые ГХ также включают клапаны, которые могут изменять направление потока пробы и носителя. Время открытия и закрытия этих клапанов может иметь важное значение при разработке метода.

Выбор газа-носителя и скорости потока

Типичные газы-носители включают гелий, азот, аргон, водород. и воздух. Какой газ использовать, обычно определяется используемым детектором, например, для DID в качестве газа-носителя требуется гелий. Однако при анализе проб газа носитель иногда выбирают на основе матрицы пробы, например, при анализе смеси в аргоне предпочтительным является носитель аргона, поскольку аргон в пробе не отображается на хроматограмме. Безопасность и доступность также могут влиять на выбор носителя, например, водород воспламеняется, а гелий высокой чистоты может быть трудно получить в некоторых регионах мира. (См.: Гелий -возникновение и производство.) В результате этого гелий становится все более дефицитным, водород заменяется гелием в качестве часто носителя газа в нескольких приложениях.

Чистота газа-носителя также часто определяет детектором, хотя необходимый уровень чувствительности также может играть роль. Обычно используется чистота 99,995% или выше. Наиболее распространенными современными приборами для чувствительности, являются степени 5,0, или 99,999%, что в газе-носителе содержится всего 10 ppm примесей, которые могут повлиять на результаты. Наиболее часто используемые классы чистоты - это 6,0, но потребность в обнаружении на очень низких уровнях в некоторых криминалистических и экологических приложениях вызвала потребность в газах-носителях с чистотой 7,0. Торговые наименования типичной чистоты включают «нулевой класс», «сверхвысокий уровень чистоты (UHP)», «класс 4,5» и «класс 5,0».

Линейная скорость газа-носителя влияет на анализ так же, как и температуру (см. Выше). Чем выше линейная скорость, тем быстрее анализ, но меньше разделение между аналитами. Следовательно, выбор линейной скорости - это такой же компромисс между разделением и продолжительностью анализа, что выбор температуры колонки. Линейная скорость будет реализована за счет потока скорости газа-носителя внутреннего диаметра колонны.

В ГХ, изготовленных до 1990-х годов, скорость потока носителя управлялась косвенно, регулирование давления на входе носителя или «давления в головке колонны». Фактический расход измерялся на выходе из колонки или детектора с помощью электронного расходомера или пузырькового расходомера, и это могло быть сложным, трудоемким и неприятным процессом. Невозможно было изменить настройку давления во время эксперимента, и, таким образом, поток был практически постоянным во время анализа. Связь между скоростью потока и давления на входе осуществляется с помощью уравнения Пуазейля для сжимаемых жидкостей.

Однако многие современные ГХ измеряют скорость потока электронным способом и регулируют давление газа-носителя с помощью электроники для установки скорости потока. Следовательно, давление носителя и скорость потока можно регулировать во время цикла, создавая программы давления / потока, аналогичные программам температуры.

Выбор стационарного соединения

полярность растворенное вещество имеет решающее значение для выбора стационарного соединения, которое в оптимальном случае будет иметь полярность, аналогичную полярности растворенного вещества. Обычными стационарными фазами в открытых трубчатых колонках являются цианопропилфенилдиметилполисилоксан, карбовакс-полиэтиленгликоль, бисцианопропилцианопропилфенилполисилоксан и дифенилдиметилполисилоксан. Для насадочных колонок доступны другие варианты.

Типы впускных каналов и скорости потока

Выбор типа впускных отверстий и техники впрыска зависит от того, находится ли образец в жидкой, газовой, адсорбированной или твердой форме. и от того, которая присутствует ли матрица растворителя, должна быть испарена. Растворенные образцы можно ввести непосредственно в колонку через инжектор COC, если условия хорошо известны; если матрица растворителя должна быть испарена и частично удалена, используется инжектор S / SL (наиболее распространенный метод впрыска); газовые пробы (например, воздушные баллоны) обычно вводятся с использованием системы клапанов переключения газа; адсорбированные образцы (например, на трубках с адсорбентом) вводятся с использованием какого-либо внешнего (оперативного или автономного) устройства десорбции, как система продувки и улавливания, либо десорбируются в инжекторе (приложения для ТФМЭ).

Размер образца и метод ввода

Ввод образца

Правило десятичной в газовой хроматовойографии

Настоящий хроматографический анализ начинается с введения образца в колонку. Развитие капиллярной газовой хроматографии привело к множеству практических проблем с техникой впрыска. Метод впрыска в колонку, часто используемым насадочными колонками, обычно невозможен с капиллярными колонками. В системе впрыска в капиллярном газовом хроматографе впрыскиваемое количество не должно перегружать колонку, а ширина впрыскиваемой пробки должна быть небольшим по сравнению с разбрасыванием из-за хроматографического процесса. Несоблюдение этого последнего требования снизит разделительную способность колонки. Как правило, вводимый объем, V inj, и объем детектора, V det, должны составлять примерно 1/10 объема, занимаемую часть образца. Какие интересующие молекулы (аналиты), когда они выходят из колонки. <97

Некоторые общие требования должны соответствовать хорошей методике впрыска, заключаются в том что возможность получить оптимальную эффективность разделения>колонки, она должна позволять точные и воспроизводимые инъекции количеств репрезентативных образцов, она не должна вызывать изменений в Образец, он не должен иметь различий на различных в температурах, полярности, следует или термической / каталитической стабильности, и он должен иметь различий для анализа следов, а также для неразбавленных образцов.

Однако существует ряд проблем, связанных с использованием шприцев для инъекций. Даже самые лучшие шприцы утверждают, что точность составляет всего 3%, а в неквалифицированных руках ошибок намного больше. Игла может отрезать небольшие кусочки резины от перегородки, когда через нее вводится образец. Они могут заблокировать иглу и помешать наполнение шприца при следующем использовании. Может быть неочевидно, что это произошло. Часть пробы может попасть в резину и высвободиться во время инъекций. Это может привести к появлению паразитных пиков на хроматограмме. Возможна избирательная потеря более летучих компонентов пробы за счет испарения с кончика иглы.

Выбор колонки

Выбор колонки зависит от пробы и измеряемого активного вещества. Основным химическим признаком, учитываемым при выборе столбца, является полярность смеси, но функциональные группы могут играть большую роль при выборе столбца. Полярность образца должна соответствовать полярности неподвижной фазы колонки, чтобы увеличить разрешение и разделение при одновременном сокращении времени анализа. Разделение и время анализа также зависит от толщины пленки (неподвижной фазы), диаметра колонки и длины колонки.

Температура колонки и температурная программа

Печь для газовой хроматографии, открытая, чтобы показать капиллярную колонку

Колонка (и) в ГХ корпусе печи, температура которой точно регулируется электронным способом. (Обсуждая «температура колонки», аналитик технически имеет в виду температуру термостата колонки. Однако это различие не имеет значения и не будет проводиться в этой статье.)

Скорость, с которой образец проходит через колонку, прямо пропорциональна температуре колонки. Чем выше температура колонки, тем быстрее проба движется по колонке. Однако чем быстрее проба движется через колонку, тем меньше она взаимодействует с неподвижной фазой и тем меньше разделяются аналиты.

Обычно температура колонки выбирается таким образом, чтобы обеспечить компромисс между продолжительностью анализа и разделения.

Метод, при котором поддерживается при одной и той же температуре на протяжении всего анализа, называется «изотермическим». Большинство методов, однако, увеличивают температуру колонки во время анализа, начальная температура, скорость повышения температуры (температурный «наклон») и конечная температура называются температурной программой.

Температурная программа позволяет анализируемым веществам, элюирующимся на ранней стадии анализа, адекватно разделяться, сокращенное время, необходимое для прохождения поздно элюируемых аналитов через колонку.

Обработка и анализ данных

Качественный анализ

Как правило, хроматографические данные представлены в виде графика отклика хромат детектора (ось y) от времени удерживания (ось x), которая называется. Это обеспечивает спектр пиков для образца, представляющего аналиты, присутствующие в образце, элюируемые из колонки в разное время. Время удерживания можно использовать для идентификации аналитов, если условия метода постоянны. Кроме того, характер пиков будет постоянным для образца при постоянных условиях и может идентифицировать сложные смеси аналитов. Однако в большинстве современных приложений ГХ подключен к масс-спектрометру или аналогичному детектору, который идентифицировать аналиты, представленные пиками.

Количественный анализ

Площадь под пиком пропорциональна количеству анализируемого вещества, присутствующего на хроматограмме. Посредством вычисления площади пика с математической функцией интегрирования можно определить концентрацию аналита в исходной пробе. Концентрация может быть рассчитана с использованием калибровочной кривой, созданной нахождения путем отклика для серии концентраций аналита путем или определения коэффициент относительного отклика аналита. Коэффициент относительного отклика - это ожидаемое отношение анализируемого вещества к внутреннему стандарту (или) и происходит путем нахождения отклика известного аналита и постоянного количества внутреннего стандарта (химического вещества, добавленного к образцу с постоянной концентрацией с четким временем удерживания аналита).

В большинстве современных систем ГХ-МС компьютер программное обеспечение используется для построения и интегрирования пиков и сопоставления спектров MS со спектрами библиотеки.

Области применения

В общем, вещества, которые испаряются при температуре ниже 300 ° C (и поэтому стабильны до этой температуры), могут быть измерены количественно. Также требуется, чтобы образцы не содержали соли ; они не должны <содержать53>ионы. Можно измерить очень незначительные количества вещества, чтобы образец измерялся по сравнению с образцом, существим чистое предполагаемое вещество, известным как эталонный стандарт.

. Для этого можно использовать различные температурные программы. сделать показания более значимыми; например, чтобы различать вещества, которые ведут себя одинаково во время процесса ГХ.

Специалисты, работающие с GC, анализируют содержание химического продукта, например, для обеспечения качества продуктов в химической промышленности; или измерения токсичных веществ в почве, воздухе или воде. ГХ очень точен при правильном использовании и может измерять пикомолей вещества в жидкой пробе объемом 1 мл или концентрации частей на миллиард в газообразных пробах.

На практических курсах в колледжах студенты иногда знакомятся с ГК, изучая содержание масла лаванды или измеряя этилен, который выделяет Никотиана. benthamiana после искусственного повреждения их листьев. Эти ГХ анализируют углеводороды (C2-C40 +). В типичном эксперименте используется насадочная колонка для разделения легких газов, которые затем обнаруживаются с помощью TCD. углеводороды разделяются с использованием капиллярной колонки и обнаруживаются с помощью FID. Сложность анализа легких газов, включающего H 2, заключается в том, что He, который является наиболее распространенным и наиболее чувствительным инертным носителем (чувствительность пропорциональна молекулярной массе), имеет почти такую ​​же теплопроводность, что и водород ( разница в теплопроводности между двумя отдельными нитями в устройстве типа моста Уитстона, которая показывает, когда компонент был элюирован). По этой причине часто используются приборы с двойным ТПД с отдельным каналом для водорода, в котором в качестве носителя используется азот. Аргон часто используется при анализе химических реакций в газовой фазе, таких как синтез F-T, так что можно использовать один газ-носитель, а не два отдельных. Чувствительность снижена, но это компромисс в пользу простоты подачи газа.

Газовая хроматография широко используется в судебной медицине. Такие разнообразные дисциплины, как идентификация и количественная оценка твердой дозы наркотика (форма перед употреблением), расследование поджогов, анализ сколов краски и токсикологические исследования, используют GC для выявления и количественной оценки различных биологических образцов и доказательств с места преступления.

В популярной культуре

Фильмы, книги и телешоу имеют тенденцию искажать возможности газовой хроматографии и работу, выполняемую с помощью этих инструментов.

В телешоу США CSI, например, GC используются для быстрой идентификации неизвестных образцов. Например, аналитик может сказать через пятнадцать минут после получения образца: «Это бензин, купленный на станции Chevron за последние две недели».

На самом деле, типичный анализ ГХ занимает гораздо больше времени; иногда один образец необходимо запустить более часа в соответствии с выбранной программой; и еще больше времени необходимо, чтобы «нагреть» колонку, чтобы освободить ее от первого образца и использовать для следующего. В равной степени необходимо несколько прогонов для подтверждения результатов исследования - анализ ГХ одного образца может просто дать результат на случайность (см. статистическая значимость ).

Кроме того, ГХ не позволяет точно идентифицировать большинство образцов; и не все вещества в образце обязательно будут обнаружены. Все, что вам действительно говорит ГХ, - это то, в какое относительное время компонент элюировался из колонки и что детектор был к нему чувствителен. Чтобы результаты были значимыми, аналитикам необходимо знать, какие компоненты при каких концентрациях следует ожидать; и даже в этом случае небольшое количество вещества может скрываться за веществом, имеющим как более высокую оценку, так и такое же относительное время элюирования. И последнее, но не менее важное: результаты пробы необходимо часто сравнивать с ГХ-анализом контрольной пробы, содержащее только предполагаемое вещество.

A ГХ-МС может устранить большую часть этой двусмысленности, поскольку масс-спектрометр определит массовую массу компонента. Но это все еще требует времени и навыков, чтобы сделать это правильно.

Аналогичным образом большинством анализов ГХ являются кнопочными операциями. Вы не можете просто бросить пробирку в лоток автоматического пробоотборника, нажмите кнопку и заставить компьютер сообщить вам все, что вам нужно знать о пробе. Операционная программа должна быть полностью выбрана в соответствии с ожидаемым составом пробы.

Кнопка «Выбор одного» для одного и того же эксперимента по расчету среднего уровня одного и того же вещества, например, в условиях химического производства, или для сравнения 20 из одного и того же эксперимента. Однако в отношении тех расследований, которые изображаются в книгах, фильмах и телешоу, это явно не так.

Газовый хроматограф и его изобретатель Арчер Мартин были кратко упомянуты в сериале Симпсоны, сезон 3, эпизод 9 «Flaming Moe's ». -и-сказать в классе Барта.

См. Также

Ссылки

Внешние ссылки

Среда, относящаяся к Газовая хроматография на Wikimedia Commons

Последняя правка сделана 2021-05-21 12:44:02
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте