What types of compounds are best analyzed using gas chromatography?

Gas chromatography is ideally suited for small volatile, nonpolar compounds less than 1,000 daltons in mass. GC requires analytes to vaporize into the gas phase, making it perfect for non-aqueous solutions. For larger, aqueous, or polar molecules that are difficult to vaporize, liquid chromatography is a more useful alternative.

How does the stationary phase in a GC column separate different compounds?

Analytes separate based on their chemical affinity with the stationary phase coating the column's inner walls. Compounds with low affinity move quickly through the column, while molecules with high affinity are slowed as they adsorb to the column walls. The time a compound spends in the column, called retention time, allows compounds to be identified and distinguished from one another.

What is flame-ionization detection and how does it quantify compounds?

Flame-ionization detection (FID) combusts analytes in a hydrogen-air flame as they exit the column, producing carbon ions that induce a current in nearby electrodes. The current is directly proportional to carbon mass, allowing compound concentration to be determined. FID is widely used because it detects virtually any organic compound and is unaffected by noncombustible gases and water.

What does a chromatogram show and what do peak shapes indicate?

A chromatogram is a plot of FID signal versus time, showing each eluted component as a peak. Ideally, each peak has a symmetrical, Gaussian shape. Asymmetrical features like peak tailing and peak fronting can indicate overloading, injection problems, or the presence of functional groups such as carboxylic acids that stick to the column.

How does temperature affect sample separation in gas chromatography?

Increasing column temperature accelerates sample movement through the column. At higher temperatures, samples move faster, reducing analysis time. However, peak heights may change while the area under the curve remains constant, preserving quantitative accuracy. Temperature can be held constant for isothermal runs or programmed as a gradient for more complex separations.

What are the key steps for preparing and running a GC sample?

Fill a vial with wash solvent like acetonitrile or methanol, then prepare your sample using glass syringes and vials to avoid plastic contamination. Add the sample to a vial with a pipette, filling at least halfway so the autosampler syringe is fully submerged. Load vials into the autosampler rack, zero the baseline on the computer, and press start to begin the analysis.

How is GC combined with other techniques for chemical identification?

GC is commonly used in tandem with mass spectrometry, called GC-MS, to unambiguously identify chemicals in samples. GC first separates complex mixtures into individual components, while mass spectrometry separates molecules based on their mass-to-charge ratio, providing precise mass information and chemical identity. This combination is a powerful tool for environmental monitoring and chemical analysis.

Gaschromatographie (GC) mit Flammen-Ionisations-Detektion

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1. Initialisierung des GC

Schalten Sie das Trägergas Helium und Luft und passen Sie das Manometer am Instrument.
Schalten Sie den Säulenofen auf eine hohe Temperatur (in der Regel 250 ° C oder höher) in der Spalte zu backen. Überschreiten Sie nicht die maximale Temperatur der Spalte. Dadurch werden Verunreinigungen entfernt. Lassen Sie es für mindestens 30 min vor dem Ausführen einer Probe zu backen.

2. Herstellung einer Methoden-Datei

Geben Sie in der Software, die das Instrument steuert die gewünschten Werte für ein Methoden-Datei. Richten Sie zunächst die Autosampler-Einstellungen. Legen Sie die Anzahl der vor dem Rechenlauf Spülungen, Post-Spülungen, laufen und Spülungen mit Probe. Diese Spülungen reinigen Sie die Spalte zwischen den verschiedenen Proben.
Injiziert wird in der Regel 1 µL. Eine Split-Verhältnis ist in der Regel festgelegt, da Injektion alle einer Probe die Spalte überlasten könnte. Wenn das Split-Verhältnis 100: 1 ist, bedeutet dies, dass für jeden 1 Teil, das in das Gerät gespritzt wird 100 Teile geht verloren.
Die mobile Phase Eingabeparameter. Die Fließgeschwindigkeit wird durch das Druck-Set gesteuert. Schnellere Strömungsgeschwindigkeiten führen zu schneller Trennungen, aber es gibt weniger Zeit für den Analyten zur Interaktion mit der Spalte.
Geben Sie die Temperatur-Programmierung. Geben Sie für eine Isotherme ausführen die Temperatur der Trennung und dann eine Zeit für die Trennung. Geben Sie für einen Gradienten Elution die Anfangstemperatur und Haltezeit, die Endung Temperatur und Haltezeit, und die Rampe Geschwindigkeit in ° C/min. Eine Gleichgewichtherstellung Zeit wird auch festgelegt, die die Spalte cool zurück auf die ursprüngliche Temperatur zwischen den Läufen ermöglicht.
Geben Sie die Detektor-Parameter. Eine Detektor Temperatur und Sampling-Rate wird eingegeben werden. Der Detektor muss immer eine höhere Temperatur als die Säulentemperatur sein, so dass keine Analyten auf den Detektor kondensiert.
Speichern Sie die Methoden-Datei. Die Parameter müssen auch heruntergeladen werden, so dass sie von der GC gelesen werden.

3. Datenerhebung GC

Schalten Sie das Wasserstoffgas und stellen Sie sicher, dass das Manometer richtig eingestellt ist. Licht der Flamme von der FID.
Füllen Sie auf dem Autosampler-Rack das Waschen-Fläschchen mit Waschlösung, wie Acetonitril oder Methanol. Stellen Sie sicher, dass die Abfälle Fläschchen leer ist.
Die Probe vorbereiten. Wenn es irgendeine Chance der Partikel in der Probe, Filtern Sie die Probe. Da Kunststoff Rückstände mit GC manchmal gesehen werden können, nur Glas Spritzen und Glas-Fläschchen, Ihre Probe vorzubereiten.
Füllen Sie das Fläschchen zumindest halbwegs mit Probe, so dass die Autosampler Spritze gewährleistet ist, die Probe abholen. Autosampler Vials sind in der Regel 2 mL, aber wenn Probenvolumen begrenzt ist, sind Fläschchen Einsätze zur Verfügung, um die benötigte Probenmenge zu reduzieren.
Laden Sie Probe Durchstechflasche(n) im Autosampler-Rack. Behalten Sie den Überblick welche Position jeder Probe ist.
Vor dem Lauf Null der Grundlinie der Chart Recorder auf die Computer-Software.
Dateien können entweder als eine einzelne Ausführung oder mit Hilfe einer Batchtabelle für mehrere Durchläufe gesammelt werden. Achten Sie darauf, das richtige Fläschchen der Probe festlegen möchten. Drücken Sie die Schaltfläche "Start" und machen Sie eine Datei zu.
Daten werden in der Regel mit einem Softwareprogramm analysiert. Parameter, die gemessen werden können gehören Retentionszeit, Scheitelhöhe Peakfläche und Zahl der theoretischen Böden.

4. Ergebnisse: GC-Analyse von Proben, Kaffee

In diesem Beispiel wurde die GC-FID-Analyse für Koffein und Palmitinsäure, zwei Verbindungen in Kaffee durchgeführt. Das Koffein ist weniger polar als Palmitinsäure, die einen langkettigen Alkans Schweif hat. So das Koffein wird weniger beibehalten und elutes zunächst auf die unpolaren Säule von 95 % Dimethylpolysiloxane und 5 % Phenyl-Arylene (Abbildung 1).
Aus dem Chromatogramm können die Peakflächen berechnet werden. Die Peakflächen sind proportional zur Masse von Kohlenstoff, die durch den Detektor geht und sie können zu einer Kalibrierkurve des Instruments Antwort Vs Konzentration verwendet werden. Abbildung 1ist die Peakfläche 27.315 für Koffein und 18.852 für Palmitinsäure.
Ist ein Maß für die Effizienz der Spalte N, die Anzahl der theoretischen Böden. N kann aus dem Chromatogramm für jeden Peak berechnet werden. Abbildung 1ist N 283.000 für Koffein und 261.000 für Palmitinsäure.
Abbildung 2 zeigt die Auswirkung der Temperatur auf isothermen Separationen. Zwei Trennungen werden der gleichen Koffein und Palmitinsäure Probe überlagert. Die erste ist bei 180 ° C und die zweite bei 200 ° C. Die Aufbewahrungsfristen sind viel kleiner, für die höhere Temperatur laufen.

Abbildung 1: GC-FID-Analyse von Proben, Koffein und Palmitinsäure. Die 5 mM Koffein standard elutes zuerst, gefolgt von 1 mM Palmitinsäure Probe. Die Temperaturrampe war 0,1 min bei 150 ° C, gefolgt von einer Rampe bei 10 ° C/min auf 220 ° C wo die Temperatur für 5 min gehalten wurde.

Abbildung 2: GC-FID Analyse der Isotherme verläuft eine dunkle Röstung Kaffee Probe. Ein Vergleich der GC-FID läuft bei 180 ° C und 200 ° C für eine dunkle Röstung Kaffee-Probe. Die Peaks eluieren viel schneller mit einer Temperatur von 200 ° C.