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.

Газовая хроматография (ГХ) с пламенно-ионизационным детектированием

0 просмотров09:22 мин.

1. Инициализация GC

Включите газообразный носитель гелия и воздух и отрегулируйте манометры на приборе.
Включите духовку на высокой температуре (обычно 250 °C или выше), чтобы выпекать в колонне. Не превышайте максимальную температуру колонны. Это удалит любые загрязнения. Дайте ему выпекаться не менее 30 минут, прежде чем запускать образец.

2. Создание файла методов

В программном обеспечении, управляющем прибором, введите все желаемые значения для файла методов. Во-первых, установите настройки автосамплера. Задайте количество полосканий перед запуском, после прогона, а также полоскания с образцом. Эти промывки очищают колонку между разными образцами.
Вводимое количество обычно составляет 1 μл. Коэффициент разделения обычно устанавливается, потому что внедрение всей выборки может привести к перегрузке столбца. Если коэффициент разделения составляет 100:1, это означает, что на каждую 1 деталь, которая вводится в прибор, 100 деталей идет впустую.
Введите параметры подвижной фазы. Расход регулируется заданным давлением. Более высокая скорость потока приводит к более быстрому разделению, но у анализируемого вещества меньше времени для взаимодействия с колонкой.
Войдите в программирование температуры. Для изотермического прогона введите температуру разделения, а затем время разделения. Для градиентного элюирования введите начальную температуру и время удержания, конечную температуру и время удержания, а также скорость нарастания в °C/мин. Также устанавливается время уравновешивания, которое позволяет колонне охлаждать исходную температуру между прогонами.
Введите параметры детектора. Будет введена температура детектора и частота дискретизации. Температура детектора всегда должна быть выше, чем температура колонки, чтобы аналит не конденсировался на детекторе.
Сохраните файл методов. Также может потребоваться загрузить параметры, чтобы они были прочитаны сборщиком мусора.

3. Сбор данных GC

Включите газообразный водород и убедитесь, что манометр настроен правильно. Зажгите пламя FID.
На штативе автосамплера заполните промывочный флакон промывочным растворителем, таким как ацетонитрил или метанол. Убедитесь, что флакон с отходами пуст.
Подготовьте образец. Если существует вероятность попадания твердых частиц в пробу, отфильтруйте пробу. Поскольку при использовании ГХ иногда можно увидеть остатки пластика, для подготовки образца используйте только стеклянные шприцы и стеклянные флаконы.
Заполните флакон образцом не менее чем наполовину, чтобы шприц автосамплера был уверен в том, что он сможет забрать образец. Флаконы с автосамплером обычно имеют объем 2 мл, но если объем образца ограничен, доступны вкладыши для флаконов для уменьшения необходимого объема образца.
Загрузите флаконы с образцами в штатив автосамплера. Следите за тем, в каком положении находится каждый образец.
Перед прогоном обнулите базовую линию самописца в компьютерном программном обеспечении.
Файлы могут быть собраны как за один прогон, так и с помощью пакетной таблицы для нескольких прогонов. Убедитесь, что вы указали правильный номер флакона для образца. Нажмите кнопку «Пуск» и создайте файл.
Данные обычно анализируются с помощью программного обеспечения. Параметры, которые можно измерить, включают время удержания, высоту пика, площадь пика и количество теоретических пластин.

4. Результаты: GC-анализ образцов кофе

В этом примере был проведен анализ GC-FID на кофеин и пальмитиновую кислоту, два соединения, обнаруженные в кофе. Кофеин менее полярен, чем пальмитиновая кислота, которая имеет длинноцепочечный алкановый хвост. Таким образом, кофеин в меньшей степени удерживается и вымывается сначала на неполярном столбике, состоящем из 95% диметилполисилоксана и 5% фенил-арилена (Рисунок 1).
По хроматограмме можно рассчитать пиковые площади. Пиковые площади пропорциональны массе углерода, проходящего через детектор, и с их помощью можно построить калибровочную кривую зависимости отклика прибора от концентрации. Для Рисунок 1, пиковая площадь составляет 27 315 для кофеина и 18 852 для пальмитиновой кислоты.
Мерой эффективности колонны является N, количество теоретических пластин. N может быть вычислено по хроматограмме для каждого пика. Для Рисунок 1, N равно 283 000 для кофеина и 261 000 для пальмитиновой кислоты.
На рисунке 2 показано влияние температуры на изотермическое разделение. Два разделения накладываются на один и тот же образец кофеина и пальмитиновой кислоты. Первый — при 180 °C, а второй — при 200 °C. Время удержания намного меньше при работе при более высоких температурах.

Рисунок 1. Анализ GC-FID образцов кофеина и пальмитиновой кислоты. Сначала вымывают стандартное содержание кофеина в 5 мМ, а затем образец пальмитиновой кислоты в 1 мМ. Нарастание температуры составляло 0,1 мин при 150 °C, за которым следовал нарастание при 10 °C/мин до 220 °C, где температура поддерживалась в течение 5 мин.

Рисунок 2. GC-FID анализ изотермических прогонов образца кофе темной обжарки. Сравнение GC-FID работает при 180 °C и 200 °C для образца кофе темной обжарки. При температуре 200 °C пики размываются гораздо быстрее.