GAS CHROMATOGRAPHY: PAANO ITO GUMAGANA, URI, MGA BAHAGI, GUMAGAMIT - CHEMISTRY - 2025

Ang gas chromatography (GC) ay isang instrumental na diskarteng pang-analytical para sa paghihiwalay at pagsusuri ng mga sangkap ng isang halo. Kilala rin ito bilang chromatograpiyang pagkahati ng gas-likido, na, tulad ng makikita mamaya, ay ang pinaka-angkop na sumangguni sa pamamaraang ito.

Sa maraming mga lugar ng buhay na pang-agham, ito ay isang kailangang-kailangan na tool sa mga pag-aaral sa laboratoryo, dahil ito ay isang mikroskopikong bersyon ng isang distillation tower, na may kakayahang makabuo ng mataas na kalidad na mga resulta.

Pinagmulan: Gabriel Bolívar

Tulad ng ipinahihiwatig ng pangalan nito, gumagamit ito ng mga gas sa pagbuo ng mga pag-andar nito; mas tumpak, sila ang mobile phase na nagdadala ng mga sangkap ng pinaghalong.

Ang gas carrier na ito, na sa karamihan ng mga kaso ay helium, ay naglalakbay sa loob ng isang haligi ng chromatographic, habang kasabay nito ang lahat ng mga sangkap ay nagtatapos sa paghihiwalay.

Ang iba pang mga gas carrier na ginagamit para sa hangaring ito ay nitrogen, hydrogen, argon, at mitein. Ang pagpili ng mga ito ay depende sa pagsusuri at ang detektor na isinama sa system. Sa organikong kimika, ang isa sa mga pangunahing detektor ay ang mass spectrophotometer (MS); samakatuwid, nakukuha ng pamamaraan ang CG / EM nomenclature.

Sa gayon, hindi lamang ang lahat ng mga sangkap ng pinaghalong pinaghiwalay, ngunit ang kanilang mga molekular na masa ay kilala, at mula roon, ang kanilang pagkilala at pagkalkula.

Ang lahat ng mga halimbawa ay naglalaman ng kanilang sariling mga matris, at dahil ang kromatograpiya ay may kakayahang "linawin ito para sa pag-aaral, ito ay naging isang napakahalaga na tulong para sa pagsulong at pag-unlad ng mga pamamaraan ng analytical. At pati na rin, kasama ang mga tool na multivariate, ang saklaw nito ay maaaring itataas sa mga hindi natukoy na antas.

Paano gumagana ang gas chromatography?

Paano gumagana ang pamamaraan na ito? Ang mobile phase, na ang pinakamataas na komposisyon ay ng gas carrier, ay nag-drag ng sample sa loob ng haligi ng chromatographic. Ang likidong sample ay kailangang mai-vaporized, at upang matiyak ito, ang mga bahagi nito ay dapat magkaroon ng mataas na presyon ng singaw.

Kaya, ang carrier gas at ang sample ng gas, na umuusbong mula sa orihinal na pinaghalong likido, ay bumubuo ng mobile phase. Ngunit ano ang nakatigil na yugto?

Ang sagot ay nakasalalay sa uri ng haligi kung saan gumagana o hinihiling ng koponan ang pagsusuri; at sa katunayan, ang nakatigil na yugto na ito ay tumutukoy sa uri ng CG na isinasaalang-alang.

Paghihiwalay

Ang sentral na imahe ay kumakatawan sa isang simpleng paraan ng operasyon ng paghihiwalay ng mga sangkap sa loob ng isang haligi sa CG.

Ang mga molekulang gas ng carrier ay hindi tinanggal upang hindi malito sa mga vaporized sample. Ang bawat kulay ay tumutugma sa ibang molekula.

Ang nakatigil na yugto, kahit na tila ang orange spheres, ay talagang isang manipis na pelikula ng likido na wets ang panloob na mga pader ng haligi.

Ang bawat molekula ay matunaw o ibinahagi nang iba sa sinabi na likido; ang mga nakikipag-ugnay sa mga ito ay naiwan, at ang mga hindi, mas mabilis na mas mabilis.

Dahil dito, ang paghihiwalay ng mga molekula ay nangyayari, tulad ng ipinakita ng mga kulay na tuldok. Ito ay sinabi na ang mga lilang tuldok o molekula ay lilipas muna, habang ang mga asul ay lalabas na huling.

Ang isa pang paraan ng pagsasabi ng nasa itaas ay ito: ang molekula na una nang lumilipas ay may pinakamaikling oras ng pagpapanatili (T _R ).

Kaya, maaari isa makilala ang mga molecule ay sa pamamagitan ng direktang paghahambing ng kanilang mga T _R . Ang kahusayan ng haligi ay direktang proporsyonal sa kakayahan nito upang paghiwalayin ang mga molekula na may magkaparehong mga pagkakaugnay para sa nakatigil na yugto.

Pagtuklas

Matapos ang paghihiwalay tulad ng ipinakita sa imahe, ang mga puntos ay mahihila at makikita. Para sa mga ito, ang detektor ay dapat maging sensitibo sa pagkagambala o mga pagbabago sa pisikal o kemikal na dulot ng mga molekulang ito; at pagkatapos nito, tutugon ito sa isang senyas na kung saan ay pinalaki at kinakatawan sa pamamagitan ng isang chromatogram.

Ito ay sa chromatograms kung saan masuri ang mga senyas, kanilang mga hugis at taas bilang isang pag-andar ng oras. Ang halimbawa ng mga kulay na tuldok ay dapat magbigay ng apat na signal: ang isa para sa mga lila na molekula, isa para sa mga berde, isa para sa mga kulay ng mustasa, at isang huling signal, na may mas mataas na T _R , para sa mga asul.

Ipagpalagay na mahirap ang haligi at hindi maihiwalay nang maayos ang mga bughaw na asul at mustasa ng maayos. Ano ang mangyayari? Sa kasong ito, hindi apat na mga band ng elusyon ang makuha, ngunit tatlo, mula noong huling dalawang magkakapatong.

Maaari rin itong mangyari kung ang kromatograpiya ay isinasagawa sa napakataas na temperatura. Bakit? Dahil mas mataas ang temperatura, mas mataas ang bilis ng paglipat ng mga gas na molekula, at mas mababa ang kanilang solubility; at samakatuwid ang mga pakikipag-ugnay nito sa nakatigil na yugto.

Mga Uri

Mayroong mahalagang dalawang uri ng gas chromatography: CGS at CGL.

CGS

Ang CGS ay ang acronym para sa Gas-Solid Chromatography. Ito ay nailalarawan sa pamamagitan ng pagkakaroon ng isang solidong nakatigil na yugto sa halip na isang likido.

Ang solid ay dapat magkaroon ng mga pores ng isang diameter na kinokontrol ng kung saan ang mga molekula ay mananatili habang lumilipat sila sa haligi. Ang solidong ito ay karaniwang mga molekular na panala, tulad ng mga zeolite.

Ginagamit ito para sa napaka-tukoy na mga molekula, dahil ang CGS sa pangkalahatan ay nakaharap sa maraming mga komplikasyon sa eksperimento; halimbawa, ang solid ay maaaring mapanatili ang isa sa mga molekula, na ganap na binabago ang hugis ng chromatograms at ang kanilang analytical na halaga.

CGL

Ang CGL ay Gas-Liquid Chromatography. Ito ang ganitong uri ng kromo ng gas na sumasaklaw sa karamihan ng lahat ng mga aplikasyon, at samakatuwid ay mas kapaki-pakinabang sa dalawang uri.

Sa katunayan, ang CGL ay magkasingkahulugan ng kromatograpiya ng gas, kahit na hindi tinukoy kung alin ang pinag-uusapan. Dito lamang mababanggit ang gagawin sa ganitong uri ng CG.

Mga bahagi ng isang gas chromatograph

Pinagmulan: Walang ibinigay na may-akda na nababasa ng makina. Ipinapalagay ni Dz (batay sa mga paghahabol sa copyright). , sa pamamagitan ng Wikimedia Commons

Ang isang pinasimple na eskematiko ng mga bahagi ng isang gas chromatogr ay ipinapakita sa imahe sa itaas. Tandaan na ang presyon at daloy ng stream ng gas carrier ay maaaring regulahin, pati na rin ang temperatura ng hurno na pinapainit ang haligi.

Mula sa imaheng ito maaari mong buod ang CG. Ang isang stream ng Siya ay dumadaloy mula sa silindro, na nakasalalay sa detektor, ang isang bahagi ay inililipat patungo dito at ang iba ay nakadirekta sa injector.

Ang isang microsyringe ay inilalagay sa injector na kung saan ang isang dami ng sample sa pagkakasunud-sunod ng µL ay pinakawalan kaagad (hindi unti-unti).

Ang init mula sa hurno at ang injector ay dapat na sapat na mataas upang agad na ma-evaporate ang sample; maliban kung ang isang sample ng gas ay direktang iniksyon.

Gayunpaman, ang temperatura ay hindi masyadong mataas alinman, dahil maaari itong sumingaw ng likido sa haligi, na gumaganap bilang isang nakatigil na yugto.

Ang haligi ay naka-pack bilang isang spiral, bagaman maaari rin itong magkaroon ng isang hugis ng U. Habang ang sample ay naglalakbay sa buong haba ng haligi, narating nito ang detektor, na ang mga signal ay pinalaki, kaya nakuha ang chromatograms.

Hanay

Sa merkado mayroong isang kawalang-hanggan ng mga katalogo na may maraming mga pagpipilian para sa mga haligi ng chromatographic. Ang pagpili ng mga ito ay depende sa polaridad ng mga sangkap na paghiwalayin at suriin; kung ang sample ay apolar, kung gayon ang isang haligi na may isang nakatigil na yugto na hindi bababa sa polar ang pipiliin.

Ang mga haligi ay maaaring maging naka-pack na o uri ng capillary. Ang haligi ng gitnang imahe ay capillary, dahil ang nakatigil na yugto ay sumasaklaw sa panloob na lapad nito ngunit hindi ang buong interior nito.

Sa naka-pack na haligi, ang buong interior ay napuno ng isang solidong kung saan ay karaniwang alikabok na alikabok o diatomaceous na lupa.

Ang panlabas na materyal nito ay binubuo ng alinman sa tanso, hindi kinakalawang na asero, o kahit na baso o plastik. Ang bawat isa ay may mga natatanging katangian: ang mode ng paggamit, haba, ang mga sangkap na pinakamahusay na pinamamahalaan upang paghiwalayin, ang pinakamainam na temperatura ng pagtatrabaho, panloob na diameter, ang porsyento ng nakatigil na phase na na-adorno sa solidong suporta, atbp.

Detector

Kung ang haligi at hurno ay ang puso ng GC (alinman sa CGS o CGL), ang detektor ay utak nito. Kung ang tiktik ay hindi gumagana, walang punto sa paghihiwalay ng mga sangkap ng sample, dahil hindi mo malalaman kung ano sila. Ang isang mahusay na detektor ay dapat maging sensitibo sa pagkakaroon ng analyte at tumugon sa karamihan ng mga sangkap.

Ang isa sa mga pinaka ginagamit ay ang thermal conductivity (TCD), tutugon ito sa lahat ng mga sangkap, bagaman hindi kasama ang parehong kahusayan tulad ng iba pang mga detektor na dinisenyo para sa isang tiyak na hanay ng mga analytte.

Halimbawa, ang flame ionization detector (FID) ay inilaan para sa mga halimbawa ng mga hydrocarbons o iba pang mga organikong molekula.

Aplikasyon

-Ang gas chromatograph ay hindi maaaring mawala sa isang forensic o criminal investigations laboratory.

-Sa industriya ng parmasyutiko ito ay ginagamit bilang isang tool sa pagsusuri ng kalidad sa paghahanap ng mga impurities sa mga batch ng mga paninda na gamot.

-Helps upang makita at mabilang ang mga sample ng gamot, o pinapayagan ang pagsusuri upang suriin kung ang isang atleta ay doped.

Ito ay ginagamit upang pag-aralan ang dami ng mga halogenated compound sa mga mapagkukunan ng tubig. Gayundin, ang antas ng kontaminasyon ng mga pestisidyo ay maaaring matukoy mula sa mga lupa.

-Nagpahiwatig ang profile ng fatty acid ng mga sample ng iba't ibang mga pinagmulan, gulay man o hayop.

-Pagbabago ng mga biomolecules sa pabagu-bago ng mga derivatives, maaari silang pag-aralan ng pamamaraang ito. Kaya, ang nilalaman ng mga alkohol, taba, karbohidrat, amino acid, enzymes at nucleic acid ay maaaring pag-aralan.

Mga Sanggunian

1. Araw, R., & Underwood, A. (1986). Chemical Analytical Chemistry. Gas-likido kromatograpiya. (Ikalimang ed.). PEARSON Prentice Hall.
2. Carey F. (2008). Kemikal na Organiko. (Ika-anim na edisyon). Mc Graw Hill, p577-578.
3. Skoog DA & West DM (1986). Instrumental na Pagtatasa. (Ikalawang edisyon). Interamerican.
4. Wikipedia. (2018). Gas kromatograpiya. Nabawi mula sa: en.wikipedia.org
5. Thet K. & Woo N. (Hunyo 30, 2018). Gas kromatograpiya. Chemistry LibreTexts. Nabawi mula sa: chem.libretexts.org
6. Sheffield Hallam University. (sf). Gas kromatograpiya. Nabawi mula sa: pagtuturo.shu.ac.uk