Gaz Cromatografia [PDF]

Zitiervorschau

Cromatografia de gaze 1.Definitie

Gaz-cromatografia este o metodă prin care componenţii unui amestec în stare gazoasă sunt separaţi, pe măsură ce proba trece printr-o fază staţionară lichidă sau solidă. 2.Principii generale ale gaz-cromatografiei

Componentii amestecului de separat trebuie sa posede o stabilitate termica pronuntata si o temperatura de volatilizare relativ coborata, in general sub 300 0C, oricum situate sub temperatura de descompunere. Substantele labile din punct de vedere termic ori cu temperaturi de volatilizare foarte inalte nu se poate separa prin cromatografie de gaz. In cromatografia de gaz, proba este vaporizata si injectata intr-o coloana cromatografica. Eluarea este determinata de debitul gazului inert al fazei mobile. In contrast cu cele mai multe tipuri de cromatografie, faza mobila nu interactioneaza cu moleculele de analit, are doar rolul de transportor al analitului de-a lungul coloanei. Coloana cromatografica este sediul procesului de separare. Componentele din amestecul de separat interactioneaza cu faza stationara si in functie de constantele de echilibru dintre cele doua faze se produce o diferentiere a vitezelor lor de migrare producandu-se separarea. Metoda gaz-cromatografiei este caracterizată printr-o sensibilitate ridicată, permiţând analiza calitativă şi cantitativă a amestecurilor care conţin substanţe în cantităţi de ordinul nanogramelor (10~°g). 3.Schema. Principiu de functionare.

Schema de principiu a unui cromatograf de gaze Principiul de separare este următorul: faza mobilă (gazul purtător) curge prin sistem transportând proba, care a fost introdusă în blocul de injecţie. în coloană, separarea componenţilor are loc datorită adsorbţiei sau repartiţiei diferenţiate a lor în faza staţionară lichidă sau solidă. După separare, fiecare component este detectat pe măsură ce părăseşte coloana. Gazul purtător, de exemplu hidrogenul sau heliul, părăseşte cilindrul sub presiune, 1, în care acesta se găseşte iniţial şi pătrunde în coloană, la o presiune de intrare, cu ceva peste cea atmosferică (1-3atm), prin intermediul unui reductor 2. Apoi gazul se ramifică (opţional) prin două conducte. O parte intră în coloană, în mod continuu iar cealaltă ramură, direct în detector. Coloana 4, se află într-o etuvă - termostat, 3, izolată termic şi prevăzută în exterior cu un dispozitiv pentru introducerea probei (care de regulă include şi o microseringă), notat S, etuvă care mai este dotată în interior cu un ventilator V şi cu un dispozitiv electric de încălzire - termostatare, R. În coloana cromatografică se produce separarea probei. Aceasta se introduce în coloană doar după ce instrumentul este în regim de funcţionare continuă şi a fost adus la temperatura de lucru.

După ce părăseşte coloana 4, gazul purtător intră, antrenând pe rând componentele separate, în celula de măsură din detector de unde iese în atmosferă sau se colectează separat. 4.Parametri..(ceva mai succint)

În cromatografia de gaze, parametrii de retentie trebuie corectati pentru a tine cont de compresibilitatea fazei mobile. Din cauza acestei compresibilitǎti, volumul si debitul fazei mobile cresc în timpul trecerii prin coloanǎ. Aceste cresteri sunt cu atât mai mari cu cât raportul dintre presiunea la intrarea în coloanǎ pi si presiunea la iesirea din coloanǎ po este mai mare. Pentru corectarea volumelor de retentie ca urmare a compresiei fazei mobile se defineste un factor de corectie numit factor de compresie, care se noteazǎ cu j si are valoarea datǎ de ecuatia:

5.Tipuri de coloane. 





Coloanele cu umplutură -primele coloane cunoscute în GC - sunt confecţionate din tuburi (oţel, sticlă sau alte materiale), având diametre cuprinse între 2-8 mm şi conţin adsorbenţi, site moleculare sau un suport inert pe care se găseşte depus sau legat chimic un film subţire dintr-o fază staţionară Coloanele capilare. Coloanele capilare se confecţionează în ultimul timp mai ales din sticlă de cuarţ. În exterior acestea sunt îmbrăcate într-un polimer - poliamidă - pentru a rezista mai bine la şocuri mecanice respectiv la coroziune (în acelaşi scop se mai foloseşte aluminiul). Coloanele sunt bobinate pe suporturi metalice având o formă circulară Coloanele WCOT conţin faza staţionară sub formă de film subţire în interiorul capilarei, grosimea acestuia variind între 0.05-5µm. Faza staţionară poate fi depusă fizic sau chiar legată chimic de grupele -OH ale silicei hidratate

6.Sisteme de detectie. 

 

Detectorul cu conductibilitate termică are ca fundament principiul: un obiect încălzit pierde căldura cu o viteză determinată de compoziţia gazului înconjurător. Aşadar, viteza cu care se pierde căldura reprezintă o măsurare a compoziţiei gazului. Detectorul cu ionizare în flacără constă dintr-o flacără H2 -aer amplasată într-un câmp electrostatic. La trecerea gazului purtător, în regim constant, peste flacără curentul electric rămâne constant. Detectorul cu captură de electroni funcţionează pe baza absorbţiei de electroni de către compuşii care au afinitate pentru electroni (de exemplu, halogenii). Acest detector este constituit dintr-o sursă radioactivă care emite electroni, un catod care respinge electronii şi un anod care colectează electronii.

7.Importanta & Avantaje & Dezavantaje.

Este cea mai utilizata tehnica cromatografica, deoarece prezinta o serie de avantaje care îi confera o adaptabilitate deosebita la problemele care pot apare în timpul analizei amestecurilor complexe de componente. Astfel, prin utilizarea unui gaz drept faza mobila se realizeaza un transfer de masa rapid între faza mobila si faza stationara, ceea ce permite stabilirea echilibrelor de distributie de multe ori într-un interval scurt de timp si obtinerea unor separari eficiente corelate cu timp de analiza redus. Vâscozitatea scazuta a gezelor permite utilizarea unor coloane lungi si înguste si în consecinta cresterea numarului de talere teoretice. Faza mobila fiind un gaz inert, dupa separare componentele pot fi usor detectate deoarece faza mobila nu interfera la detectie. Daca este cazul, componentele separate pot fi analizate suplimentar prin metode spectroscopice cum ar fi spectrometria de masa sau spectrofotometria în IR.

Singurele limitari ale cromatografiei de gaze sunt determinate de volatilitatea prea scazuta sau instabilitatea termica a componentelor analizate. si aceste dezavantaje pot fi însa limitate, de exemplu prin transformarea compusilor respectivi în derivati care sa aiba volatilitate mai mare. Tehnica se numeste derivatizare si este larg utilizata în cromatografia de gaze.