3.8: Alev İyonizasyon Algılamalı Gaz Kromatografisi (GC)

1. GC'nin başlatılması

1. Helyum taşıyıcı gazını ve havayı açın ve cihaz üzerindeki basınç göstergelerini ayarlayın.
2. Sütunda pişirmek için sütun fırınını yüksek bir sıcaklığa (tipik olarak 250 °C veya üstü) getirin. Kolonun maksimum sıcaklığını aşmayın. Bu, herhangi bir kirletici maddeyi ortadan kaldıracaktır. Bir numuneyi çalıştırmadan önce en az 30 dakika pişmesine izin verin.

2. Yöntem Dosyası Oluşturma

1. Cihazı kontrol eden yazılımda, bir yöntem dosyası için istenen tüm değerleri girin. İlk olarak, otomatik örnekleyici ayarlarını yapın. Çalışma öncesi durulamaların, çalışma sonrası durulamaların ve numune ile durulamaların sayısını ayarlayın. Bu durulamalar, farklı numuneler arasındaki kolonu temizler.
2. Enjekte edilen miktar tipik olarak 1 μL'dir. Bir numunenin tamamının enjekte edilmesi sütunun aşırı yüklenmesine neden olabileceğinden genellikle bir bölme oranı ayarlanır. Bölme oranı 100:1 ise, bu, cihaza enjekte edilen her 1 parça için 100 parçanın boşa gittiği anlamına gelir.
3. Mobil faz parametrelerini girin. Akış hızı, ayarlanan basınç tarafından kontrol edilir. Daha hızlı akış hızları, daha hızlı ayırmalara yol açar, ancak analitin kolonla etkileşime girmesi için daha az zaman vardır.
4. Sıcaklık programlamasına girin. İzotermal bir çalışma için, ayırma sıcaklığını ve ardından ayırma zamanını girin. Bir gradyan elüsyonu için, başlangıç sıcaklığını ve tutma süresini, bitiş sıcaklığını ve tutma süresini ve rampa hızını °C/dak olarak girin. Kolonun çalışmalar arasında orijinal sıcaklığa geri soğumasını sağlayan bir dengeleme süresi de ayarlanır.
5. Dedektör parametrelerini girin. Bir dedektör sıcaklığı ve örnekleme hızı girilecektir. Dedektör üzerinde hiçbir analit yoğuşmaması için dedektör her zaman kolon sıcaklığından daha yüksek bir sıcaklıkta olmalıdır.
6. Yöntemler dosyasını kaydedin. Parametrelerin GC tarafından okunması için de indirilmesi gerekebilir.

3. GC Verilerinin Toplanması

1. Hidrojen gazını açın ve manometrenin doğru ayarlandığından emin olun. FID'nin alevini yakın.
2. Otomatik numune alma rafında, yıkama şişesini asetonitril veya metanol gibi yıkama solventi ile doldurun. Atık şişenin boş olduğundan emin olun.
3. Numuneyi hazırlayın. Numunede partikül oluşma olasılığı varsa, numuneyi filtreleyin. GC'de bazen plastik kalıntılar görülebildiğinden, numunenizi hazırlamak için yalnızca cam şırıngalar ve cam şişeler kullanın.
4. Şişeyi numuneyle en az yarıya kadar doldurun, böylece otomatik numune alma şırıngasının numuneyi alması sağlanır. Otomatik numune alma cihazı şişeleri tipik olarak 2 mL'dir, ancak numune hacmi sınırlıysa, gereken numune hacmini azaltmak için flakon ekleri mevcuttur.
5. Numune şişesini/şişelerini otomatik numune alma cihazı rafına yükleyin. Her numunenin hangi konumda olduğunu takip edin.
6. Çalıştırmadan önce, bilgisayar yazılımındaki grafik kaydedicinin taban çizgisini sıfırlayın.
7. Dosyalar tek bir çalıştırma olarak veya birden çok çalıştırma için bir toplu iş tablosu kullanılarak toplanabilir. Numune için doğru flakon numarasını belirttiğinizden emin olun. "Başlat" düğmesine basın ve bir dosya oluşturun.
8. Veriler genellikle bir yazılım programı ile analiz edilir. Ölçülebilen parametreler arasında tutma süresi, tepe yüksekliği, tepe alanı ve teorik plaka sayısı bulunur.

4. Bulgular: Kahve Örneklerinin GC Analizi

Gaz Kromatografisi veya GC, gaz fazındaki küçük uçucu bileşikleri ayırmak, tespit etmek ve miktarını belirlemek için kullanılan bir tekniktir.

GC'de, sıvı numuneler buharlaştırılır, daha sonra uzun, ince bir kolon boyunca inert bir gaz tarafından taşınır. Analitler, kolonun iç kısmındaki bir kaplama ile kimyasal afinitelerine göre ayrılır.

GC, analitlerin gaz fazına buharlaştırılmasını gerektirdiğinden, cihaz, kütlesi 1.000 daltondan az olan uçucu, polar olmayan kimyasallar için idealdir. Buharlaşması zor olan daha büyük, sulu veya polar moleküller için sıvı kromatografisi yararlı bir alternatiftir. Bu video, gaz kromatografisinin temellerini tanıtacak ve bir gaz kromatografı kullanarak susuz bir karışım numunesindeki kimyasal türleri analiz etmek için gereken adımları gösterecektir.

GC cihazının beş temel bileşeni vardır. İlk olarak, numuneyi cihaza sokmak için bir enjeksiyon portu kullanılır. Daha sonra, bir ısıtma odası numuneyi buharlaştırır ve inert bir gazla karıştırır. Helyum veya nitrojen gibi inert gaz, buharlaşan numuneyi sistem boyunca taşır. Taşıyıcı gaz ve numune bir araya geldiğinde mobil fazı oluşturur. Daha sonra, mobil faz ısıtılmış kolona girer ve analitleri akarken ayırır. Son olarak, bir dedektör gazları kolondan çıkarken veya elute'den çıkarken kaydeder ve analiz için bir bilgisayara veri gönderir. Cihazın en kritik bileşeni kolondur. Kolon, iç duvarları kaplayan sabit bir faz matrisine sahip bir kılcaldır. Alternatif olarak, sütunlar matris kaplı boncuklarla paketlenebilir. Sabit faz genellikle polar olmayan molekülleri çözmek için ideal olan modifiye polidimetilsiloksandır. Ayırma özellikleri, %5?10 fenil, siyanopropil veya trifloropropil grupları eklenerek rafine edilir.

Sabit faz için düşük kimyasal afiniteye sahip analitler, kolon boyunca hızlı bir şekilde hareket ederken, yüksek afiniteye sahip moleküller kolon duvarlarına adsorbe olurken yavaşlar. Bir bileşiğin kolon içinde geçirdiği sürenin uzunluğuna tutma süresi veya Rt denir ve bileşiklerin tanımlanmasına izin verir. Dedektör kolonun sonunda bulunur ve gazları çıktıkları anda kaydeder. Alev iyonizasyon tespiti veya FID, karbon iyonlarını algıladığı ve hemen hemen her organik bileşiği tespit etmesine izin verdiği için yaygın olarak kullanılmaktadır. FID'de, analitler kolondan çıkarken bir hidrojen-hava alevi içinde yanar ve yakındaki elektrotlarda bir akımı indükleyen karbon iyonları üretir. Akım, karbon kütlesi ile doğru orantılıdır, bu nedenle bileşiğin konsantrasyonu belirlenebilir. Nihai sonuç, FID sinyaline karşı zamanın bir grafiği olan ve ayrıştırılan her bir bileşeni sütundan çıkarken gösteren bir kromatogramdır. İdeal olarak, her tepe simetrik, Gauss şekline sahip olacaktır. Tepe kuyruğu ve tepe cephesi gibi asimetrik özellikler, aşırı yüklenme, enjeksiyon sorunları veya karboksilik asitler gibi kolona yapışan fonksiyonel grupların varlığından kaynaklanabilir.

Artık gaz kromatografisinin prensipleri tartışıldığına göre, laboratuvarda bir gaz kromatografisi analizinin nasıl yapılacağına ve analiz edileceğine bir göz atalım.

Bir deney yapmadan önce helyum gazı tankını açın. Yazılımı bilgisayarda açın, ardından olası kirleticileri gidermek için sütunu pişirin. Fırını yüksek bir sıcaklığa, tipik olarak 250 ° C'ye ayarlayın C veya üzeri ve sütunu en az 30 dakika pişirin.

Ardından, otomatik örnekleyici ayarlarını yapın. Numuneler arasındaki sütunu temizlemek için çalışma öncesi ve sonrası durulama sayısını ayarlayın.

1 örnek hacmi kullan ? L ve enstrümanı girişin yalnızca bir kısmını kabul edecek şekilde programlamak için bölme oranı ayarını yapın. Taşıyıcı gazın akış hızını ayarlayın ve ideal basıncı bulmak için yerleşik ayarları veya deneme yanılma yöntemini kullanın.

Şimdi deney için sıcaklık ayarlarını girin. İzotermal bir çalışma için, ayırma için sıcaklığı ve zamanı girin. Alternatif olarak, bir sıcaklık gradyanı için başlangıç sıcaklığını ve tutma süresini, bitiş sıcaklığını ve tutma süresini ve rampa hızını girin. Dakika başına C.

Bir gradyan veya izotermal çalışma için sütunun çalıştırmalar arasında soğuma süresini ayarlayın.

Son olarak, örnekleme hızını ve dedektör sıcaklığını ayarlayın. Yoğuşmayı önlemek için dedektör her zaman kolondan daha sıcak olmalıdır. Tüm ayarlar programlandıktan sonra, yöntemler dosyasını kaydedin.

Hidrojen tankı valfini açarak dedektörü etkinleştirin ve FID'nin alevini tutuşturun. Cihaz artık numune analizi için hazırdır.

Numuneyi GC üzerinde çalıştırmak için önce bir şişeyi asetonitril veya metanol gibi bir yıkama çözücüsü ile doldurun. Plastik kalıntılar GC'yi kontamine edebileceğinden cam şırıngalar ve cam şişeler kullandığınızdan emin olarak numuneyi hazırlayın.

Şimdi hazırlanan numuneyi bir pipetle bir şişeye ekleyin. Otomatik örnekleyici şırınganın tamamen suya daldırılması için en az yarıya kadar doldurun. Ardından, yıkama ve numune şişelerini otomatik numune alma cihazı rafına yükleyin. Numuneyi çalıştırmadan önce, bilgisayar yazılımında kromatogramın taban çizgisini sıfırlayın. Veriler tek bir çalıştırma olarak veya birden çok çalıştırma için bir toplu iş tablosu kullanılarak toplanabilir. Örneği çalıştırmak için "başlat" a basın.

Bu örnekte, kahvedeki kafein ve palmitik asit seviyeleri, FID ile GC kullanılarak analiz edildi. Kafein daha küçük ve daha az polardır, bu nedenle kolona daha az çekilir ve önce ortaya çıkar. Uzun bir alkan zincir kuyruğuna sahip olan palmitik asit, durağan faz ile daha yüksek bir afinite nedeniyle daha geç ortaya çıkar.

Tepe boyutları karbon kütlesi ile orantılı olduğundan, her bir bileşenin konsantrasyonu, kromatograf üzerindeki ilgili tepe alanından belirlenebilir ve bilinen konsantrasyon standartlarıyla karşılaştırılabilir.

Kolon sıcaklığının etkisi de araştırıldı. 200'de ? C, numuneler, numunenin 180 °C'de çalıştığından iki kat daha hızlı sütun boyunca hareket etti. Tepe yükseklikleri değişirken, eğrinin altındaki alanın sabit kaldığını unutmayın.

GC, kimyasal analiz için önemli bir tekniktir ve bilimsel, ticari ve endüstriyel uygulamalarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

GC'nin basitliği nedeniyle, kimyagerler onu kimyasal reaksiyonları ve ürün saflığını izlemek için rutin olarak kullanırlar. Reaksiyonlar, ürün oluşumunu ve reaktan tükenmesini göstermek için zaman içinde örneklenebilir. Kromatograf, ürün konsantrasyonlarını ve ayrıca istenmeyen veya yan ürünlerin varlığını ortaya çıkarır.

GC, numunelerdeki veya havadaki kimyasalları açık bir şekilde tanımlamak için GS-MS adı verilen kütle spektrometresi ile birlikte yaygın olarak kullanılır. Kütle spektrometresi veya MS, molekülleri kütle / yük oranlarına göre ayırır ve bileşik kimliklerin belirlenmesini sağlar. GC-MS güçlü bir araçtır, çünkü GC ilk olarak karmaşık karışımları tek tek bileşenlere ayırır ve MS kesin kütle bilgisi ve kimyasal kimlik verir.

GC, çevre kirliliği, pestisitler ve patlayıcılardan kaynaklanabilecek uçucu organik bileşikleri veya VOC'leri tespit etmek için hava izlemede rutin olarak kullanılır. GC, hem üst boşluğu analizi için iç mekanlarda hem de sağlık, emniyet ve güvenlik için dış mekanlarda VOC'leri izlemek ve tanımlamak için kullanılabilir.

JoVE'nin FID ile gaz kromatografisine girişini yeni izlediniz. Artık gaz kromatografisi ve FID tespitinin temel ilkelerini anlamalısınız.

İzlediğiniz için teşekkürler!