و اللوني للغاز (GC) هو تقنية تحليلية مفيدة لفصل وتحليل مكونات الخليط. يُعرف أيضًا باسم كروماتوغرافيا الفصل بين الغاز والسائل ، والتي ، كما سنرى لاحقًا ، هي الأنسب للإشارة إلى هذه التقنية.
في العديد من مجالات الحياة العلمية ، تعتبر أداة لا غنى عنها في الدراسات المختبرية ، لأنها نسخة مجهرية من برج التقطير ، قادرة على تحقيق نتائج عالية الجودة.
المصدر: غابرييل بوليفار
كما يشير اسمها ، فإنها تستخدم الغازات في تطوير وظائفها ؛ بتعبير أدق ، هم المرحلة المتنقلة التي تحمل مكونات الخليط.
ينتقل هذا الغاز الحامل ، والذي يكون في معظم الحالات عبارة عن الهيليوم ، عبر الجزء الداخلي لعمود كروماتوغرافي ، بينما في نفس الوقت تنتهي جميع المكونات بالفصل.
الغازات الحاملة الأخرى المستخدمة لهذا الغرض هي النيتروجين والهيدروجين والأرجون والميثان. سيعتمد اختيار هذه على التحليل والكاشف المقترن بالنظام. في الكيمياء العضوية ، أحد أجهزة الكشف الرئيسية هو مقياس الطيف الكتلي (MS) ؛ لذلك ، تحصل التقنية على تسميات CG / EM.
وبالتالي ، لا يتم فصل جميع مكونات الخليط فحسب ، بل تُعرف كتلتها الجزيئية ، ومن هناك يتم تحديدها وتقديرها.
تحتوي جميع العينات على المصفوفات الخاصة بها ، وبما أن الكروماتوغرافيا قادرة على "توضيحها" للدراسة ، فقد كانت مساعدة لا تقدر بثمن لتقدم وتطوير الأساليب التحليلية. بالإضافة إلى ذلك ، جنبًا إلى جنب مع الأدوات متعددة المتغيرات ، يمكن رفع نطاقها إلى مستويات غير متوقعة.
كيف يعمل كروماتوغرافيا الغاز؟
كيف تعمل هذه التقنية؟ تسحب الطور المتحرك ، التي يكون تكوينها الأقصى هو تكوين الغاز الحامل ، العينة عبر الجزء الداخلي من العمود الكروماتوغرافي. يجب تبخير العينة السائلة ، ولضمان ذلك ، يجب أن تحتوي مكوناتها على ضغط بخار مرتفع.
وبالتالي ، يشكل الغاز الحامل والعينة الغازية ، المتطايرة من الخليط السائل الأصلي ، الطور المتحرك. لكن ما هي المرحلة الثابتة؟
تعتمد الإجابة على نوع العمود الذي يعمل به الفريق أو يطلب التحليل ؛ وفي الواقع ، تحدد هذه المرحلة الثابتة نوع CG الذي تم النظر فيه.
انفصال
تمثل الصورة المركزية بطريقة بسيطة عملية فصل المكونات داخل عمود في CG.
تم حذف جزيئات الغاز الحامل حتى لا يتم الخلط بينها وبين تلك الموجودة في العينة المبخرة. كل لون يتوافق مع جزيء مختلف.
المرحلة الثابتة ، على الرغم من أنها تبدو ككرات برتقالية ، إلا أنها في الواقع عبارة عن غشاء رقيق من السائل يبلل الجدران الداخلية للعمود.
سيذوب كل جزيء أو يتوزع بشكل مختلف في السائل المذكور ؛ أولئك الذين يتفاعلون معها أكثر من غيرهم يتم تركهم في الخلف ، والذين لا يتفاعلون معها يتقدمون بسرعة أكبر.
وبالتالي يحدث انفصال الجزيئات ، كما هو موضح بالنقاط الملونة. يقال بعد ذلك أن النقاط أو الجزيئات الأرجوانية سوف تراوغ أولاً ، بينما ستخرج النقاط الزرقاء أخيرًا.
هناك طريقة أخرى لقول ما سبق وهي: الجزيء الذي يراوغ أولاً لديه أقصر وقت استبقاء (T R).
وهكذا، يمكن للمرء أن تحديد هذه الجزيئات من خلال المقارنة المباشرة بهم T R. تتناسب كفاءة العمود بشكل مباشر مع قدرته على فصل الجزيئات ذات الصلات المتشابهة للمرحلة الثابتة.
كشف
بمجرد الانتهاء من الفصل كما هو موضح في الصورة ، ستراوغ النقاط وسيتم اكتشافها. لهذا ، يجب أن يكون الكاشف حساسًا للاضطراب أو التغيرات الفيزيائية أو الكيميائية التي تسببها هذه الجزيئات ؛ وبعد ذلك ، يستجيب بإشارة يتم تضخيمها وتمثيلها من خلال مخطط كروماتوجرام.
ومن ثم في الكروماتوجرامس حيث يمكن تحليل الإشارات وأشكالها وارتفاعاتها كدالة للوقت. يجب أن ينتج عن مثال النقاط الملونة أربع إشارات: واحدة للجزيئات الأرجواني ، وواحدة للأخضر ، وواحدة للخردل الملونة ، وإشارة أخيرة ، مع T R أعلى ، للجزيئات الزرقاء.
لنفترض أن العمود فقير ولا يمكنه فصل الجزيئات الزرقاء والخردل الملونة بشكل صحيح. ماذا قد يحدث؟ في هذه الحالة ، لن يتم الحصول على أربعة نطاقات شطف ، ولكن ثلاثة ، منذ تداخل الأخيرين.
يمكن أن يحدث هذا أيضًا إذا تم إجراء الكروماتوغرافيا في درجة حرارة عالية جدًا. لماذا ا؟ لأنه كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زادت سرعة هجرة الجزيئات الغازية ، وانخفضت قابليتها للذوبان ؛ وبالتالي تفاعلاتها مع المرحلة الثابتة.
أنواع
هناك نوعان أساسيان من كروماتوغرافيا الغاز: CGS و CGL.
CGS
CGS هو اختصار لكروماتوغرافيا الغاز الصلب. يتميز بوجود مرحلة ثابتة صلبة بدلاً من المرحلة السائلة.
يجب أن تحتوي المادة الصلبة على مسام بقطر يتحكم فيه مكان الاحتفاظ بالجزيئات أثناء انتقالها عبر العمود. عادة ما تكون هذه المادة الصلبة عبارة عن مناخل جزيئية ، مثل الزيوليت.
يتم استخدامه لجزيئات محددة جدًا ، نظرًا لأن CGS تواجه عمومًا العديد من المضاعفات التجريبية ؛ على سبيل المثال ، يمكن أن تحتفظ المادة الصلبة بأحد الجزيئات بشكل لا رجعة فيه ، مما يؤدي إلى تغيير شكل كروماتوجرامس وقيمتها التحليلية تمامًا.
CGL
CGL هو كروماتوغرافيا الغاز والسائل. هذا النوع من كروماتوغرافيا الغاز هو الذي يغطي الغالبية العظمى من جميع التطبيقات ، وبالتالي فهو أكثر فائدة من هذين النوعين.
في الواقع ، يعتبر CGL مرادفًا للكروماتوغرافيا الغازية ، على الرغم من أنه لم يتم تحديد أيهما يتحدث عنه. من الآن فصاعدًا ، سيتم ذكر هذا النوع من CG فقط.
أجزاء من كروماتوجراف الغاز
المصدر: لم يتم تقديم مؤلف يمكن قراءته آليًا. يفترض Dz (بناءً على مطالبات حقوق النشر). ، عبر ويكيميديا كومنز
يظهر رسم تخطيطي مبسط لأجزاء كروماتوجراف الغاز في الصورة أعلاه. لاحظ أنه يمكن تنظيم ضغط وتدفق تيار الغاز الحامل ، وكذلك درجة حرارة الفرن الذي يسخن العمود.
من هذه الصورة يمكنك تلخيص CG. يتدفق تيار من الأسطوانة ، اعتمادًا على الكاشف ، يتم تحويل جزء واحد نحوه ويتم توجيه الآخر إلى الحاقن.
يتم وضع المحاقن الدقيقة في الحاقن حيث يتم تحرير حجم العينة بترتيب L على الفور (وليس بشكل تدريجي).
يجب أن تكون الحرارة المنبعثة من الفرن والحاقن عالية بما يكفي لتبخر العينة على الفور ؛ ما لم يتم حقن عينة غازية مباشرة.
ومع ذلك ، لا يمكن أن تكون درجة الحرارة مرتفعة جدًا أيضًا ، لأنها يمكن أن تتبخر السائل في العمود ، والذي يعمل كمرحلة ثابتة.
يتم تعبئة العمود مثل اللولب ، على الرغم من أنه يمكن أن يكون أيضًا على شكل حرف U. بعد تشغيل العينة على طول العمود بالكامل ، تصل إلى الكاشف ، الذي يتم تضخيم إشاراته ، وبالتالي الحصول على المخططات اللونية.
عمود
يوجد في السوق عدد لا نهائي من الكتالوجات مع خيارات متعددة للأعمدة الكروماتوغرافية. سيعتمد اختيار هذه على قطبية المكونات التي سيتم فصلها وتحليلها ؛ إذا كانت العينة قطبية ، فسيتم اختيار العمود ذي المرحلة الثابتة الأقل قطبية.
يمكن أن تكون الأعمدة من النوع المعبأ أو الشعري. عمود الصورة المركزية شعري ، لأن المرحلة الثابتة تغطي قطرها الداخلي ولكن ليس كامل الجزء الداخلي منها.
في العمود المعبأ ، تمتلئ المساحة الداخلية بالكامل بمادة صلبة تكون عادةً غبار الطوب الناري أو التراب الدياتومي.
تتكون مادته الخارجية من النحاس أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو حتى الزجاج أو البلاستيك. كل واحد له خصائصه المميزة: طريقة استخدامه ، الطول ، المكونات التي يديرها بشكل أفضل للفصل ، درجة حرارة العمل المثلى ، القطر الداخلي ، النسبة المئوية للمرحلة الثابتة الممتصة على مادة الدعم الصلبة ، إلخ.
كاشف
إذا كان العمود والفرن هما قلب GC (إما CGS أو CGL) ، فإن الكاشف هو دماغه. إذا لم يعمل الكاشف فلا فائدة من فصل مكونات العينة ، حيث لن تعرف ما هي. يجب أن يكون الكاشف الجيد حساسًا لوجود المادة التحليلية وأن يستجيب لمعظم المكونات.
من أكثرها استخدامًا الموصلية الحرارية (TCD) ، فهي ستستجيب لجميع المكونات ، على الرغم من أنها ليست بنفس كفاءة أجهزة الكشف الأخرى المصممة لمجموعة معينة من التحليلات.
على سبيل المثال ، كاشف التأين باللهب (FID) مخصص لعينات من الهيدروكربونات أو الجزيئات العضوية الأخرى.
التطبيقات
- لا يمكن أن يكون الكروماتوجراف الغازي مفقودًا في مختبر التحقيقات الجنائية أو الجنائية.
- في صناعة الأدوية ، يتم استخدامه كأداة لتحليل الجودة في البحث عن الشوائب في دفعات الأدوية المصنعة.
- يساعد في الكشف عن عينات الأدوية وتحديد حجمها ، أو يسمح بالتحليل للتحقق مما إذا كان الرياضي قد تعاطى المنشطات.
- يستخدم لتحليل كمية المركبات المهلجنة في مصادر المياه. وبالمثل ، يمكن تحديد مستوى التلوث بمبيدات الآفات من التربة.
- تحليل ملف الأحماض الدهنية للعينات ذات الأصول المختلفة سواء أكانت نباتية أم حيوانية.
- تحويل الجزيئات الحيوية إلى مشتقات متطايرة يمكن دراستها بهذه التقنية. وبالتالي يمكن دراسة محتوى الكحوليات والدهون والكربوهيدرات والأحماض الأمينية والإنزيمات والأحماض النووية.
المراجع
- داي ، ر. ، أندروود ، أ. (1986). الكيمياء التحليلية الكمية. كروماتوغرافيا الغاز والسائل. (الطبعة الخامسة). بيرسون برنتيس هول.
- كاري ف. (2008). الكيمياء العضوية. (الطبعة السادسة). ماك جراو هيل ، p577-578.
- Skoog DA & West DM (1986). التحليل الآلي. (الطبعة الثانية). أمريكا.
- ويكيبيديا. (2018). كروماتوغرافيا الغاز. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
- ^ Thet K. & Woo N. (30 يونيو 2018). كروماتوغرافيا الغاز. الكيمياء LibreTexts. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
- جامعة شيفيلد هالام. (سادس). كروماتوغرافيا الغاز. تم الاسترجاع من: teaching.shu.ac.uk