Газовая хроматография

Газовая хроматография
	Газовый хроматограф с пробоотборником в свободном пространстве
Акроним	GC
Классификация	Хроматография
Аналиты	Органический ; Неорганический ; Должен быть нестабильным ;
Другие методы
Связанный	Тонкий слой хроматография ; Высокоэффективная жидкая хроматография ;
Дефис	Спектрометрия газовой хроматографии

Газовая хроматография ( GC ) является распространенным типом хроматографии, используемой в аналитической химии для разделения и анализа соединений, которые можно испарить без разложения . Типичное использование GC включает в себя тестирование чистоты конкретного вещества или разделение различных компонентов смеси. ^{[ 1 ]} При препаративной хроматографии GC можно использовать для приготовления чистых соединений из смеси. ^{[ 2 ]}^{[ 3 ]}

Газовая хроматография также иногда известна как парафазная хроматография ( VPC ) или газо-ликвидная хроматография ( GLPC ). Эти альтернативные названия, а также их соответствующие сокращения часто используются в научной литературе. ^{[ 2 ]}

Газовая хроматография - это процесс разделения соединений в смеси путем введения газообразного или жидкого образца в подвижную фазу, обычно называемую газом -носителями, и проходя газ через стационарную фазу. Подвижная фаза обычно представляет собой инертный газ или нереактивный газ, такой как гелий , аргон , азот или водород . ^{[ 1 ]} Стационарная фаза может быть твердой или жидкой, хотя большинство систем GC сегодня используют полимерную жидкую стационарную фазу. ^{[ 4 ]} Стационарная фаза содержится внутри колонны разделения. Сегодня большинство колонн GC представляют собой слитые капилляры кремнезема с внутренним диаметром 100–320 микрометров (0,0039–0,0126 дюймов) и длиной 5–60 метров (16–197 футов). Колонна GC расположена внутри духовки, где можно контролировать температуру газа, а стоки, выходящие от столбца, контролируются подходящим детектором. ^{[ 1 ]}

Операционный принцип

Газовый хроматограф изготовлен из узкой трубки, известной как колонна , через которую проходит испаренная образец, переносимый непрерывным потоком инертного или нереактивного газа. Компоненты выборки проходят через колонку с разными скоростями, в зависимости от их химических и физических свойств и полученных взаимодействий с подкладкой или заполнением столбца, называемой стационарной фазой . Колонна обычно заключается в духовке, контролируемой температурой. Когда химические вещества выходят из конца колонны, они обнаруживаются и идентифицируются в электронном виде. ^{[ 1 ]}

История

Фон

Хроматография датируется 1903 году в работе русского ученого Михаила Семеновича Цветта , ^{[ 5 ]} кто отделял пигменты растений с помощью хроматографии жидкой колонны.

Изобретение

Изобретение газовой хроматографии, как правило, объясняется Энтони Т. Джеймсом и Арчер Дж. М. Мартина . ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]} Их газовый хроматограф использовал разделение хроматографии в качестве разделяющего принципа, а не адсорбционной хроматографии . Популярность газовой хроматографии быстро выросла после развития детектора ионизации пламени. ^{[ 8 ]} Мартин и еще один из их коллег, Ричард Синдж , с которым он разделил Нобелевскую премию 1952 года по химии , отметил в предыдущей статье ^{[ 9 ]} Эта хроматография также может быть использована для разделения газов. Синж выполнял другую работу, в то время как Мартин продолжил свою работу с Джеймсом.

Адсорбционная адсорбционная хроматография

Немецкий физический химик Эрика Кремер в 1947 году вместе с австрийским аспирантом Фриц Приор разработал то, что можно считать первым газовым хроматографом, который состоял из газа -носителя, колонны с силикагелем и детектором теплопроводности. Они выставляли хроматограф в Achema во Франкфурте, но никто не интересовался этим. ^{[ 10 ]} NC Turner с корпорацией Burrell вступила в 1943 году на массивный инструмент, в котором использовались угольные колонны и пары ртути. Стиг Классон из Университета Уппсала опубликовал в 1946 году его работы на колонке древесного угля, в которой также использовались Меркурий. ^{[ 10 ]} Герхард Хессе, в то время как профессор Университета Марбурга /Лана решил проверить преобладающее мнение среди немецких химиков о том, что молекулы не могут быть разделены в движущемся потоке газа. Он установил простую стеклянную колонну, заполненную крахмалом, и успешно отделил брома и йод, используя азот в качестве газа носителя. Затем он построил систему, которая пропустила инертный газ через стеклянный конденсатор, упакованный силикагелем, и собирал элюированные фракции. ^{[ 10 ]} Courtenay SG Phillips из Оксфордского университета исследовал разделение в столбце древесного угля, используя детектор теплопроводности. Он консультировался с Классоном и решил использовать смещение в качестве своего разделения принципа. Узнав о результатах Джеймса и Мартина, он переключился на хроматографию разделения. ^{[ 10 ]}

Колоночная технология

Ранняя газовая хроматография использовала упакованные колонны, изготовленные из блока длиной 1–5 м, диаметром 1–5 мм и заполненными частицами. Разрешение упакованных колонн было улучшено из -за изобретения капиллярной колонны, в которой стационарная фаза покрывается на внутренней стенке капилляра. ^{[ 6 ]}

Физические компоненты

Autosamplers

Autosampler предоставляет средства для автоматического представления образца во входные отверстия. Ручная вставка выборки возможна, но больше не распространена. Автоматическая вставка обеспечивает лучшую воспроизводимость и оптимизация времени.

Существуют различные виды автосамплеров. Autosamplers могут быть классифицированы по отношению к способности образца (автоприбыторы против Autosamplers, где автоматические инъекторы могут работать небольшим количеством образцов) для роботизированных технологий (робот XYZ ^{[ 11 ]} против вращающегося робота - наиболее распространенного) или для анализа:

Жидкость
Статическое пространство головы с помощью шприцевых технологий
Динамическое пространство головы с помощью технологии передачи линии
Твердофазная микроэкстракция (SPME)

Входные

Вход в столбце (или инжектор) предоставляет средства для введения образца в непрерывный поток газа -носителя. Вход - это кусок аппаратного обеспечения, прикрепленного к головке колонны.

Общие типы входа:

S/SL (разделенная/безразличная) инжектор - образец вводится в нагретую маленькую камеру через шприц через перегородку - тепло облегчает улетучение образца и матрицы образца. Затем газ -носитель либо подметает полную (бесконечную режим), либо часть (режим разделения) образца в столбце. В режиме разделения часть смеси образца/носителя в инъекционной камере истощается через разделение. Разделенная инъекция предпочтительнее при работе с образцами с высокими концентрациями аналита (> 0,1%), тогда как безразличная инъекция лучше всего подходит для анализа трассировки с низким количеством аналитов (<0,01%). В бесконечном режиме разделенный клапан открывается после предварительного количества времени для очистки более тяжелых элементов, которые в противном случае загрязняют систему. Это предварительно установленное (бесконечное) время должно быть оптимизировано, более короткое время (например, 0,2 мин) обеспечивает меньший хвост, но потери в ответ, более длительное время (2 мин) увеличивает хвост, а также сигнал. ^{[ 12 ]}
На входе в колонну-образец здесь введен непосредственно в колонку полностью без тепла или при температуре ниже температуры кипения растворителя. Низкая температура конденсирует образец в узкую зону. Затем колонна и впуск могут быть нагреты, выпустив образец в газовую фазу. Это обеспечивает наименьшую возможную температуру для хроматографии и удерживает образцы от разложения над их точкой кипения.
Инжектор PTV-Программированное по температуре образец был впервые описан Vogt в 1979 году. ^{[ Цитация необходима ]} Первоначально Vogt разработал метод в качестве метода введения больших объемов образцов (до 250 мкл) в капиллярном GC. Фогт ввел выборку в лайнер с контролируемой скоростью впрыска. Температура лайнера была выбрана немного ниже температуры кипения растворителя. Растворитель с низким содержанием рубки непрерывно испарился и вентилировался через линию разделения. Основываясь на этой технике, Poy разработал запрограммированный инжектор испарения температуры; Ptv. Внедряя образец при низкой начальной температуре лайнера, многие из недостатков классических методов горячей инъекции могут быть обрированы. ^{[ Цитация необходима ]}
Источник газа впускной или газовый клапан-газообразные образцы в бутылках для сбора подключены к тому, что чаще всего является шестипортным переключающим клапаном. Поток газа носителя не прерывается, в то время как образец можно расширить в ранее эвакуированную петлю образца. После переключения содержимое петли образца вставлено в поток газа носителя.
Система P/T (чистка и ловушка)-инертный газ пузыряется через водный образец, вызывая нерастворимые летучие химические вещества, которые очищаются от матрицы. Летучие вещества «пойманы» на абсорбирующей колонке (известной как ловушка или концентратор) при температуре окружающей среды. Затем ловушка нагревается, а летучие вещества направляются в поток газа носителя. Образцы, требующие предварительной концентрации или очистки, могут быть введены через такую систему, обычно подключенную к порту S/SL.

Выбор газа -носителя (мобильная фаза) важен. Водород имеет ряд скоростей потока, которые сопоставимы с гелием в эффективности. Тем не менее, гелий может быть более эффективным и обеспечить наилучшее разделение, если скорости потока оптимизированы. Гелий не является флометральным и работает с большим количеством детекторов и более старых инструментов. Следовательно, гелий является наиболее распространенным используемым газом носителя. Тем не менее, цена на гелий значительно выросла в течение последних лет, что привело к тому, что все больше хроматографов увеличивалось на газ. Историческое использование, а не рациональное рассмотрение, может способствовать продолжению преимущественного использования гелия.

Детекторы

Обычно используемыми детекторами являются детектор ионизации пламени (FID) и детектор теплопроводности (TCD). Хотя TCD полезны в том смысле, что они неразрушающие, его низкий предел обнаружения для большинства аналитов ингибирует широкое использование. ^{[ 1 ]} FID чувствительны в основном к углеводородам и более чувствительны к ним, чем TCD. ^{[ 4 ]} FIDS не может обнаружить воду или углекислый газ, что делает их идеальными для анализа экологических органических аналитов. ^{[ 1 ]} FID в два -три раза более чувствителен к обнаружению аналита, чем TCD. ^{[ 1 ]}

TCD зависит от теплопроводности вещества, проходящего вокруг тонкой проволоки вольфрамового вольфрамового вольфрама, а ток проходит через него. ^{[ 4 ]} В этом настройке гелия или азота служат газом носителя из -за их относительно высокой теплопроводности, которая поддерживает охлаждение нити и поддерживает равномерное удельное сопротивление и электрическую эффективность филамента. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]} Когда молекулы аналита элюируют из колонны, смешанные с газом носителя, теплопроводность уменьшается, в то время как наблюдается повышение температуры и удельного сопротивления нити, что приводит к колебаниям напряжения в конечном итоге, вызывая реакцию детектора. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]} Чувствительность детектора пропорциональна току филамента, в то время как она обратно пропорциональна непосредственной температуре окружающей среды этого детектора, а также скорости потока газа носителя. ^{[ 4 ]}

В детекторе ионизации пламени (FID) электроды расположены рядом с пламенем, заправленным водородом / воздухом вблизи выхода колонны, и когда углерод, содержащие соединения, выходят из колонны, они пиролизуются пламенем. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]} Этот детектор работает только для органических / углеводородов, содержащих соединения, из -за способности углеродов образовывать катионы и электроны при пиролизе, который генерирует ток между электродами. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]} Увеличение тока переводится и появляется как пик в хроматограмме. FID имеют низкие пределы обнаружения (несколько пикограмм в секунду), но они не могут генерировать ионы из карбонильных, содержащих углероды. ^{[ 4 ]} Совместимые с FID газы носителей включают гелий, водород, азот и аргон. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]}

В FID иногда поток изменяется перед входом в детектор. Метанайзер превращает угарный газ и диоксид углерода в метан , чтобы его можно было обнаружить. Другая технология - это Polyarc, Activated Research Inc, которая преобразует все соединения в метан.

Детектор щелочного пламени (AFD) или детектор ионизации щелочного пламени (AFID) обладает высокой чувствительностью к азоту и фосфору, аналогично NPD. Тем не менее, ионы щелочных металлов снабжена газом водорода, а не шариком над пламенем. По этой причине AFD не страдает от «усталости» NPD, но обеспечивает постоянную чувствительность в течение длительного периода времени. Кроме того, когда в пламя не добавляются щелочные ионы, AFD работает как стандартный FID. Каталитический детектор сгорания (ПЗС) измеряет горючие углеводороды и водород. Детектор ионизации разряда (DID) использует высоковольтный электрический разряд для производства ионов.

Фотометрический детектор Flame (FPD) использует Photomultiplier Tube для обнаружения спектральных линий соединений, когда они сожжены в пламени. Соединения, элюирующие из колонны, переносятся в пламя, заправленное водородом, которое возбуждает определенные элементы в молекулах, а возбужденные элементы (P, S, галогены, некоторые металлы) излучают свет определенных характерных длина волн. ^{[ 13 ]} Излучаемый свет фильтруется и обнаруживается фотоумножильной трубкой. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]} В частности, излучение фосфора составляет около 510–536 нм, а излучение серы составляет 394 нм. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]} С детектором атомного излучения (AED) образец, элюирующий из колонны, входит в камеру, которая включается микроволновыми печами, которые вызывают плазму. ^{[ 13 ]} Плазма приводит к разложению образца аналита, а некоторые элементы генерируют спектры атомного излучения. ^{[ 13 ]} Спектры атомного излучения дифрагируются дифракционной решеткой и обнаруживаются серией фотоумножильных труб или фотоодеров. ^{[ 13 ]}

Детектор захвата электронов (ECD) использует радиоактивную бета -частицу (электрон) для измерения степени захвата электронов. ECD используются для обнаружения молекул, содержащих электроотрицательные / снятые элементы и функциональные группы, такие как галогены, карбонил, нитрилы, нитро -группы и органометалики. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]} В этом типе детектора азот или 5% метан в аргоне используется в качестве газа с подвижной фазой. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]} Газ -носитель проходит между двумя электродами, размещенными в конце колонны, и прилегает к катоду (отрицательный электрод), находящийся в радиоактивной фольге, такой как 63NI. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]} Радиоактивная фольга излучает бета -частицу (электрон), которая сталкивается с и ионизирует газ -носитель, чтобы генерировать больше ионов, что приводит к току. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]} Когда аналитические молекулы с электроотрицательными / снятиями элементов или функциональных групп захватываются электроны, что приводит к снижению тока, генерируя реакцию детектора. ^{[ 4 ]}^{[ 13 ]}

Детектор азота -фосфора (NPD), форма термионного детектора, где азот и фосфор изменяют функцию работ на специально покрытых шарике и измеряются полученный ток.

Детектор сухой электролитической проводимости (DELCD) использует воздушную фазу и высокую температуру (v. Coulsen) для измерения хлорированных соединений.

Масс-спектрометр (MS), также называемый GC-MS ; Высокоэффективный и чувствительный, даже в небольшом количестве образца. Этот детектор может быть использован для идентификации аналитов в хроматограммах с помощью их масс -спектра. ^{[ 14 ]} Некоторые GC-MS подключены к ЯМР-спектрометру , который действует как детектор резервного копирования. Эта комбинация известна как GC-MS-ямр . ^{[ Цитация необходима ]} Некоторые GC-MS-ЯМР подключены к инфракрасному спектрофотометру , который действует как резервный детектор. Эта комбинация известна как GC-MS-IR-IR. Однако должно быть подчеркнуто, что это очень редко, так как большинство необходимых анализов могут быть завершены через чисто GC-MS. ^{[ Цитация необходима ]}

Вакуумный ультрафиолет (VUV) представляет собой самое последнее развитие детекторов газовой хроматографии. Большинство химических видов поглощают и имеют уникальные сечения поглощения газовой фазы в примерно 120–240 нм, контролируемом диапазоном волн ВВВ. В тех случаях, когда поперечные сечения известны для аналитов, детектор VUV способен к абсолютному определению (без калибровки) количества молекул, присутствующих в проточной ячейке в отсутствие химических помех. ^{[ 15 ]}

Обофактометрический детектор , также называемый GC-O, использует человеческий оценщик для анализа активности запаха соединений. С помощью порта запаха или порта нюхания можно оценить качество запаха, интенсивность запаха и продолжительность активности запаха соединения.

Другие детекторы включают в себя детектор электролитической проводимости зала (ELCD), детектор ионизации гелия (HID), инфракрасный детектор (IRD), детектор фотоионизации (PID), детектор ионизации импульсного разряда (PDD) и детектор термионной ионизации (TID). ^{[ 16 ]}

Методы

На этом изображении выше показан внутренний хроматограф GeoStrata Technologies Eclipse, который непрерывно работает в трехминутных циклах. Два клапана используются для переключения тестового газа в петлю образца. После заполнения петли образца тестовым газом клапаны снова переключаются, применяя давление газа носителя к циклу образца и проводя образец через колонку для разделения.

Метод представляет собой набор условий, в которых GC работает для данного анализа. Разработка метода - это процесс определения, какие условия являются адекватными и/или идеальными для требуемого анализа.

Условия, которые могут быть изменены для размещения требуемого анализа, включают температуру входного отверстия, температуру детектора, программу температуры и температуры столбца, скорость потока газа носителя и скоростные расхода носителя, стационарную фазу колонны, диаметр и длину, тип входа и скорость потока, размер выборки и инъекция техника. В зависимости от детектора (S) (см. Ниже), установленного на GC, может быть ряд условий детектора, которые также могут быть изменены. Некоторые GC также включают клапаны, которые могут изменить путь образца и потока носителей. Время открытия и закрытия этих клапанов может быть важно для разработки метода.

Выбор газа -носителя и скорость потока

Типичные газы носителей включают гелий , азот , аргон и водород . ^{[ 4 ]}^{[ 1 ]} Какой газ для использования обычно определяется используемым детектором, например, A DID требует гелия в качестве газа -носителя. ^{[ 1 ]} При анализе образцов газа носитель также выбирается на основе матрицы образца, например, при анализе смеси в аргоне предпочтительнее аргона, потому что аргон в выборке не отображается на хроматограмме. Безопасность и доступность также могут влиять на выбор носителей.

Чистота газа -носителя также часто определяется детектором, хотя необходимый уровень чувствительности также может сыграть значительную роль. Как правило, используются чистоты 99,995% или выше. Наиболее распространенные оценки чистоты, требуемые современными инструментами для большинства чувствительности, составляют 5,0 классов, или 99,999% чистого значения, что в общей сложности 10 ч / млн примесей, которые могут повлиять на результаты. Самые высокие оценки чистоты в общем использовании составляют 6,0 классов, но необходимость обнаружения на очень низких уровнях в некоторых судебных и экологических применениях вызвала необходимость в газах с носителем при чистоте 7,0, и в настоящее время они коммерчески доступны. Торговые наименования для типичной чистоты включают в себя «нулевой класс», ультра-высокую чистоту (UHP), «4,5 класс» и «5,0 класса».

Линейная скорость газа -носителя влияет на анализ так же, как температура (см. Выше). Чем выше линейная скорость, тем быстрее анализ, но чем ниже разделение между аналитами. Таким образом, выбор линейной скорости представляет собой тот же компромисс между уровнем разделения и длиной анализа, что и выбор температуры столбца. Линейная скорость будет реализована с помощью скорости потока газа носителя в отношении внутреннего диаметра колонны.

С GCS, изготовленными до 1990 -х годов, скорость потока носителя контролировалась косвенно путем управления давлением на входе носителя или «давлением головки столбца». Фактическая скорость потока измерялась на выходе колонны или детектора с помощью электронного расчетного измерителя или измерителя потока пузырьков, и мог быть вовлеченным, трудоемким и разочаровывающим процессом. Было невозможно изменять настройку давления во время пробега, и, следовательно, поток был по существу постоянным во время анализа. Соотношение между скоростью потока и давлением входа рассчитывается с уравнением Poiseuille для сжатых жидкостей .

Многие современные GC, однако, в электронном виде измеряют скорость потока и в электронном виде контролируют давление газа носителя, чтобы установить скорость потока. Следовательно, давление и скорость потока может быть скорректирована во время прогона, создавая программы давления/потока, аналогичные температурным программам.

Выбор стационарного соединения

Полярность . растворенного вещества имеет решающее значение для выбора стационарного соединения, которое в оптимальном случае будет иметь такую же полярность, что и растворенное вещество Обычными стационарными фазами в открытых трубчатых колонках представляют собой цианопропилфенилметилсилоксан, полиэтиленгликол, полиэтиленгликол, бисканопропил цианопропилфенилсилоксан и дифенилметилсилоксан. Для упакованных столбцов доступно больше параметров. ^{[ 4 ]}

Типы входа и скорость потока

Выбор типа входа и метода впрыска зависит от того, находится ли образец в жидкости, газе, адсорбированной или твердой форме, и от того, присутствует ли матрица растворителя, которая должна быть испарена. Растворенные образцы могут быть введены непосредственно на колонку через инжектор COC, если условия хорошо известны; Если матрица растворителя должна быть испарена и частично удалена, используется инжектор S/SL (наиболее распространенный метод инъекции); Газообразные образцы (например, воздушные цилиндры) обычно вводится с использованием системы переключения газа; Адсорбированные образцы (EG, на адсорбентских пробирках) вводятся с использованием внешнего (онлайн или в автономном ресорбном устройстве, таких как система чистки и ловушки, или десорбируются в инъекторе (приложения SPME).

Размер выборки и техника впрыска

Впрыск образца

Настоящий хроматографический анализ начинается с введения образца в колонку. Разработка хроматографии капиллярного газа привела к многим практическим проблемам с техникой инъекции. Техника инъекции на колонке, часто используемая с упакованными колоннами, обычно невозможна с капиллярными колоннами. В системе инъекций в хроматографе капиллярного газа вводная сумма не должна перегружать колонку и Ширина инъецированной заглушки должна быть небольшой по сравнению с распространением из -за хроматографического процесса. Неспособность соблюдать это последнее требование уменьшит возможности разделения колонны. Как правило, впрыскиванный объем, v _и объем детекторной ячейки, V _DET , должны составлять около 1/10 от объема, занятого части образца, содержащего интересующие молекулы (аналиты), когда они выходят из столбец.

Некоторые общие требования, которые должны выполнять хорошую технику впрыска, заключаются в том, что должно быть возможно получить оптимальную эффективность разделения колонны, он должен обеспечивать точные и воспроизводимые инъекции небольших количеств репрезентативных выборок, это не должно вызывать изменения в составе образцов, он не должен проявлять дискриминацию на основе различий в температуре кипения, полярности, концентрации или термической/каталитической стабильности, и это должно быть применимо как к анализу трассировки, так и для неразбавленных образцов.

Тем не менее, существует ряд проблем, присущих использованию шприцев для инъекции. Даже лучшие шприцы претендуют на точность всего 3%, а в неквалифицированных руках ошибки намного больше. Игла может вырезать небольшие кусочки резины от перегородки, когда она вводит образец через нее. Они могут блокировать иглу и предотвратить наполнение шприца в следующий раз, когда он будет использоваться. Может быть не очевидно, что это произошло. Фракция образца может попасть в резину, которая будет выпущена во время последующих инъекций. Это может привести к пикам призраков на хроматограмме. Может быть селективная потеря более изменчивых компонентов образца путем испарения из кончика иглы. ^{[ 17 ]}

Выбор столбца

Выбор столбца зависит от образца и активного измерения. Основным химическим атрибутом, рассматриваемым при выборе столбца, является полярность смеси, но функциональные группы могут играть большую роль в выборе столбца. Полярность образца должна тесно соответствовать полярности стационарной фазы колонны, чтобы увеличить разрешение и разделение при сокращении времени выполнения. Время разделения и выполнения также зависит от толщины пленки (стационарной фазы), диаметра столбца и длины колонны.

Программа температуры и температуры столбцов

Колонна (ы) в GC содержится в духовке, температура которой точно контролируется в электронном виде. (При обсуждении «температуры столбца» аналитик технически ссылается на температуру печи столбца. Однако различие не важно и впоследствии не будет сделано в этой статье.)

Скорость, с которой образец проходит через колонку, непосредственно пропорциональна температуре столбца. Чем выше температура столбца, тем быстрее образец перемещается через колонку. Тем не менее, чем быстрее образец перемещается через колонку, тем меньше он взаимодействует со стационарной фазой, а тем меньше аналиты разделены.

В целом, температура столбца выбирается для компромисса между длиной анализа и уровнем разделения.

Метод, который удерживает столбец при той же температуре для всего анализа, называется «Изотермическим». Большинство методов, однако, повышают температуру столбца во время анализа, начальную температуру, скорость повышения температуры (температура «рампа») и окончательная температура называется температурной программой.

Температурная программа позволяет аналитам, которые элюируют на ранних этапах анализа, адекватно разделять, сокращая время, необходимое для прохождения поздней элюируемых аналитов.

Сокращение и анализ данных

Качественный анализ

Как правило, хроматографические данные представлены как график ответа детектора (ось Y) против времени удержания (оси x), который называется хроматограммой. Это обеспечивает спектр пиков для образца, представляющего аналиты , присутствующие в образце, выдвигающемся из столбца в разное время. Время удержания может быть использовано для идентификации аналитов, если условия метода являются постоянными. Кроме того, схема пиков будет постоянной для образца в постоянных условиях и может идентифицировать сложные смеси аналитов. Однако в большинстве современных применений GC подключен к масс -спектрометру или аналогичному детектору, который способен идентифицировать аналиты, представленные пиками.

Количественный анализ

Площадь под пиком пропорциональна количеству аналита, присутствующего в хроматограмме. Рассчитая область пика с использованием математической функции интеграции , можно определить концентрацию аналита в исходном образце. Концентрация может быть рассчитана с использованием калибровочной кривой, созданной путем поиска ответа для ряда концентраций аналита, или путем определения относительного коэффициента отклика аналита. Относительный коэффициент отклика является ожидаемым соотношением аналита к внутреннему стандарту (или внешнему стандарту ) и рассчитывается путем нахождения реакции известного количества аналита и постоянного количества внутреннего стандарта (химическое вещество, добавленное в образцо, при постоянной концентрация, с отчетливым временем удержания для аналита).

В большинстве современных GC-MS систем компьютерное программное обеспечение используется для рисования и интеграции пиков, а также соответствует спектрам MS с библиотечными спектрами.

Приложения

В целом, вещества, которые испаряются ниже 300 ° C (и, следовательно, стабильны до этой температуры), могут быть измерены количественно. Образцы также обязаны быть солью ; Они не должны содержать ионы . Можно измерить самые мелкие количества вещества, но часто требуется, чтобы выборка была измерена по сравнению с образцом, содержащим чистое, подозреваемое вещество, известное как эталонный стандарт .

Различные температурные программы могут быть использованы, чтобы сделать показания более значимыми; Например, чтобы различить вещества, которые ведут себя одинаково во время процесса GC.

Профессионалы, работающие с GC, анализируют содержание химического продукта, например, в обеспечении качества продуктов в химической промышленности; или измерение химических веществ в почве, воздухе или воде, таких как почвенные газы . ^{[ 18 ]} GC очень точен, если правильно использовать, и может измерить пикомолы вещества в образце жидкости 1 мл или концентрации частей на миллиард в газообразных образцах.

На практических курсах в колледжах студенты иногда знакомятся с GC, изучая содержание лавандового масла или измеряя этилен , который секретируется растениями Никотианы Бентамианы после искусственного повреждения их листьев. Эти GC анализируют углеводороды (C2-C40+). В типичном эксперименте упакованный столб используется для разделения световых газов, которые затем обнаруживаются с помощью TCD . Углеводороды помощью разделены с использованием капиллярной колонны и обнаруживаются с FID . Осложнение с анализом светового газа, который включает H _2, состоит в том, что он, который является наиболее распространенным и наиболее чувствительным инертным носителем (чувствительность пропорциональна молекулярной массе) имеет почти идентичную теплопроводность к водороду (это разница в теплопроводности между двумя Отдельные нити в расположении типа моста Уитстоун, который показывает, когда элюирован компонент). По этой причине являются обычные инструменты двойного TCD, используемые с отдельным каналом для водорода, который использует азот в качестве носителя. Аргон часто используется при анализе реакций химии газовой фазы, таких как синтез FT, чтобы можно было использовать один газ -носитель, а не два отдельных. Чувствительность снижается, но это компромисс для простоты в подаче газа.

Газовая хроматография широко используется в криминалистической науке . Дисциплины, такие как разнообразные, как доза твердой лекарственной дозы (форма предварительного потребления) идентификация и количественная оценка, исследования поджогов, анализ фишек краски и токсикологические случаи, используют GC для выявления и количественной оценки различных биологических образцов и доказательств сцены преступности.

Смотрите также

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я Харви, Дэвид (2000). Современная аналитическая химия . Бостон: МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-237547-7 Полем OCLC 41070677 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Pavia, L.; Гэри М. Лампман; Джордж С. Криц; Рэндалл Г. Энгель (2006). Введение в органические лабораторные методы (4 -е изд.). Томсон Брукс/Коул. С. 797–817. ISBN 978-0-495-28069-9 .
^ «Газовая хроматография» . Linde Ag. Архивировано из оригинала 3 марта 2012 года . Получено 11 марта 2012 года .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м ^не ^а ^п ^Q. ^{ведущий} ^с Харрис, Даниэль С.; Чарльз А. Люси (2016). Количественный химический анализ (девятое изд.). Нью -Йорк: WH Freeman & Company. ISBN 978-1-4641-3538-5 Полем OCLC 915084423 .
^ «Отчеты немецкого ботанического общества v.24 1906» . Hathitrust . 1883 . Получено 2019-04-19 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} Бартл, Кит Д.; Майерс, Питер (10 сентября 2002 г.). «История газовой хроматографии». Тенденции TRAC в аналитической химии . 21 (9): 547–557. doi : 10.1016/s0165-9936 (02) 00806-3 .
^ Джеймс, в; Мартин, AJP (1 марта 1952 г.). «Газо-жидкая хроматография: разделение и микроацентрация летучих жирных кислот от муравьиной кислоты до додекановой кислоты» . Биохимический журнал . 50 (5): 679–690. doi : 10.1042/bj0500679 . PMC 1197726 . PMID 14934673 .
^ Ра Дьюар; McWilliam, IG (март 1958 г.). «Детектор ионизации пламени для газовой хроматографии» . Природа . 181 (4611): 760. Bibcode : 1958nater.181..760m . doi : 10.1038/181760a0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 4175977 .
^ Мартин, AJP; Synge, RLM (1 декабря 1941 г.). «Новая форма хроматограммы с использованием двух жидких фаз: теория хроматографии. 2. Применение к микроопределению более высоких моноаминокид в белках» . Биохимический журнал . 35 (12): 1358–1368. doi : 10.1042/bj0351358 . PMC 1265645 . PMID 16747422 .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Ettre, Leslie S. (2008). Главы в эволюции хроматографии . Лондон: Имперская колледж Пресс. ISBN 978-1860949432 .
^ Carvalho, Matheus (2018). «Осмар, Autosampler Microsyringe с открытым исходным кодом» . Hardwarex . 3 : 10–38. doi : 10.1016/j.ohx.2018.01.001 .
^ Chasteen, Томас Г. «Сплит/безразличные и колонковые газовые хроматографические форсунки» . Получено 6 октября 2019 года .
^ Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м ^не ^а ^п Хигсон С. (2004). Аналитическая химия. Издательство Оксфордского университета ISBN 978-0-19-850289-0
^ Skoog, Douglas A.; Запад, Дональд М.; Джеймс Холлер, Ф.; Крауч, Стэнли Р. (2013-01-01). Skoog, Douglas A.; Запад, Дональд М.; Холлер, Ф. Джеймс; Крауч, Стэнли Р. (ред.). Основы аналитической химии (девятое изд.). Белмонт, Калифорния: Брукс/Коул. ISBN 9780495558286 Полем OCLC 824171785 .
^ Шуг, Кевин А.; Савицки, Ян; Карлтон, Дуг Д.; Фанат, Хуи; Макнейр, Гарольд М.; Ниммо, Джон П.; Кролл, Петр; Smuts, Джонатан; Уолш, Филипп; Харрисон, Дейл (1834). «Вакуумный ультрафиолетовый детектор для газовой хроматографии». Аналитическая химия . 86 (16): 8329–35. doi : 10.1021/ac5018343 . PMID 25079505 .
^ Пул, Колин Ф. (2015-11-20). «Детекторы на основе ионизации для газовой хроматографии». Журнал хроматографии а . 1421 : 137–153. doi : 10.1016/j.chroma.2015.02.061 . PMID 25757823 .
^ Grob, Robert L.; Барри, Юджин Ф. (2004). Современная практика газовой хроматографии (4 -е изд.) . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-22983-4 .
^ Ким, D; Варгас, R; Бонд-Ламберти, б; Турецкий, М. (2012). «Влияние переезда почвы и оттаивания на потоках почвенного газа: обзор современной литературы и предложения для будущих исследований» . Биогеонов . 9 (7): 3459–3483. Bibcode : 2012bgeo .... 9.2459K . doi : 10.5194/bg-9-2459-2012 .

Внешние ссылки

СМИ, связанные с газовой хроматографией в Wikimedia Commons

Хроматографические столбцы в библиотеке Libretexts Chemistry Libretexts
Газовая хроматография в Curlie

[Harvey-2000-1] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я Харви, Дэвид (2000). Современная аналитическая химия . Бостон: МакГроу-Хилл. ISBN 0-07-237547-7 Полем OCLC 41070677 .

[Pavia2-2] Jump up to: ^а ^{беременный} Pavia, L.; Гэри М. Лампман; Джордж С. Криц; Рэндалл Г. Энгель (2006). Введение в органические лабораторные методы (4 -е изд.). Томсон Брукс/Коул. С. 797–817. ISBN 978-0-495-28069-9 .

[3] «Газовая хроматография» . Linde Ag. Архивировано из оригинала 3 марта 2012 года . Получено 11 марта 2012 года .

[Harris-2016-4] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м ^не ^а ^п ^Q. ^{ведущий} ^с Харрис, Даниэль С.; Чарльз А. Люси (2016). Количественный химический анализ (девятое изд.). Нью -Йорк: WH Freeman & Company. ISBN 978-1-4641-3538-5 Полем OCLC 915084423 .

[5] «Отчеты немецкого ботанического общества v.24 1906» . Hathitrust . 1883 . Получено 2019-04-19 .

[Bartle-6] Jump up to: ^а ^{беременный} Бартл, Кит Д.; Майерс, Питер (10 сентября 2002 г.). «История газовой хроматографии». Тенденции TRAC в аналитической химии . 21 (9): 547–557. doi : 10.1016/s0165-9936 (02) 00806-3 .

[7] Джеймс, в; Мартин, AJP (1 марта 1952 г.). «Газо-жидкая хроматография: разделение и микроацентрация летучих жирных кислот от муравьиной кислоты до додекановой кислоты» . Биохимический журнал . 50 (5): 679–690. doi : 10.1042/bj0500679 . PMC 1197726 . PMID 14934673 .

[8] Ра Дьюар; McWilliam, IG (март 1958 г.). «Детектор ионизации пламени для газовой хроматографии» . Природа . 181 (4611): 760. Bibcode : 1958nater.181..760m . doi : 10.1038/181760a0 . ISSN 1476-4687 . S2CID 4175977 .

[9] Мартин, AJP; Synge, RLM (1 декабря 1941 г.). «Новая форма хроматограммы с использованием двух жидких фаз: теория хроматографии. 2. Применение к микроопределению более высоких моноаминокид в белках» . Биохимический журнал . 35 (12): 1358–1368. doi : 10.1042/bj0351358 . PMC 1265645 . PMID 16747422 .

[Ettre-10] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} Ettre, Leslie S. (2008). Главы в эволюции хроматографии . Лондон: Имперская колледж Пресс. ISBN 978-1860949432 .

[11] Carvalho, Matheus (2018). «Осмар, Autosampler Microsyringe с открытым исходным кодом» . Hardwarex . 3 : 10–38. doi : 10.1016/j.ohx.2018.01.001 .

[12] Chasteen, Томас Г. «Сплит/безразличные и колонковые газовые хроматографические форсунки» . Получено 6 октября 2019 года .

[Higson2-13] Jump up to: ^а ^{беременный} ^в ^{дюймовый} ^и ^фон ^глин ^час ^я ^Дж ^k ^л ^м ^не ^а ^п Хигсон С. (2004). Аналитическая химия. Издательство Оксфордского университета ISBN 978-0-19-850289-0

[14] Skoog, Douglas A.; Запад, Дональд М.; Джеймс Холлер, Ф.; Крауч, Стэнли Р. (2013-01-01). Skoog, Douglas A.; Запад, Дональд М.; Холлер, Ф. Джеймс; Крауч, Стэнли Р. (ред.). Основы аналитической химии (девятое изд.). Белмонт, Калифорния: Брукс/Коул. ISBN 9780495558286 Полем OCLC 824171785 .

[15] Шуг, Кевин А.; Савицки, Ян; Карлтон, Дуг Д.; Фанат, Хуи; Макнейр, Гарольд М.; Ниммо, Джон П.; Кролл, Петр; Smuts, Джонатан; Уолш, Филипп; Харрисон, Дейл (1834). «Вакуумный ультрафиолетовый детектор для газовой хроматографии». Аналитическая химия . 86 (16): 8329–35. doi : 10.1021/ac5018343 . PMID 25079505 .

[16] Пул, Колин Ф. (2015-11-20). «Детекторы на основе ионизации для газовой хроматографии». Журнал хроматографии а . 1421 : 137–153. doi : 10.1016/j.chroma.2015.02.061 . PMID 25757823 .

[Grob-17] Grob, Robert L.; Барри, Юджин Ф. (2004). Современная практика газовой хроматографии (4 -е изд.) . Джон Уайли и сыновья. ISBN 978-0-471-22983-4 .

[18] Ким, D; Варгас, R; Бонд-Ламберти, б; Турецкий, М. (2012). «Влияние переезда почвы и оттаивания на потоках почвенного газа: обзор современной литературы и предложения для будущих исследований» . Биогеонов . 9 (7): 3459–3483. Bibcode : 2012bgeo .... 9.2459K . doi : 10.5194/bg-9-2459-2012 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

v Т и Филиалы химии
Glossary of chemical formulae List of biomolecules List of inorganic compounds Periodic table
Analytical	Instrumental chemistry Electroanalytical methods Spectroscopy IR Raman UV-Vis NMR Mass spectrometry EI ICP MALDI Separation process Chromatography GC HPLC Crystallography Characterization Titration Wet chemistry Calorimetry Elemental analysis
Theoretical	Quantum chemistry Computational chemistry Mathematical chemistry Molecular modelling Molecular mechanics Molecular dynamics Molecular geometry VSEPR theory
Physical	Electrochemistry Spectroelectrochemistry Photoelectrochemistry Thermochemistry Chemical thermodynamics Surface science Interface and colloid science Micromeritics Cryochemistry Sonochemistry Structural chemistry Chemical physics Molecular physics Femtochemistry Chemical kinetics Spectroscopy Photochemistry Spin chemistry Microwave chemistry Equilibrium chemistry Mechanochemistry
Inorganic	Coordination chemistry Magnetochemistry Organometallic chemistry Organolanthanide chemistry Cluster chemistry Solid-state chemistry Ceramic chemistry
Organic	Stereochemistry Alkane stereochemistry Physical organic chemistry Organic reactions Organic synthesis Retrosynthetic analysis Enantioselective synthesis Total synthesis / Semisynthesis Fullerene chemistry Polymer chemistry Petrochemistry Dynamic covalent chemistry
Biological	Biochemistry Molecular biology Cell biology Chemical biology Bioorthogonal chemistry Medicinal chemistry Pharmacology Clinical chemistry Neurochemistry Bioorganic chemistry Bioorganometallic chemistry Bioinorganic chemistry Biophysical chemistry
Interdisciplinarity	Nuclear chemistry Radiochemistry Radiation chemistry Actinide chemistry Cosmochemistry / Astrochemistry / Stellar chemistry Geochemistry Biogeochemistry Photogeochemistry Environmental chemistry Atmospheric chemistry Ocean chemistry Clay chemistry Carbochemistry Food chemistry Carbohydrate chemistry Food physical chemistry Agricultural chemistry Soil chemistry Chemistry education Amateur chemistry General chemistry Clandestine chemistry Forensic chemistry Forensic toxicology Post-mortem chemistry Nanochemistry Supramolecular chemistry Chemical synthesis Green chemistry Click chemistry Combinatorial chemistry Biosynthesis Chemical engineering Stoichiometry Materials science Metallurgy Ceramic engineering Polymer science
See also	History of chemistry Nobel Prize in Chemistry Timeline of chemistry of element discoveries "The central science" Chemical reaction Catalysis Chemical element Chemical compound Atom Molecule Ion Chemical substance Chemical bond Alchemy Quantum mechanics
Category Commons Portal WikiProject

v Т и Аналитическая химия
Instrumentation	Atomic absorption spectrometer Flame emission spectrometer Gas chromatograph High-performance liquid chromatograph Infrared spectrometer Mass spectrometer Melting point apparatus Microscope Optical spectrometer Spectrophotometer
Techniques	Calorimetry Chromatography Electroanalytical methods Gravimetric analysis Ion mobility spectrometry Mass spectrometry Spectroscopy Titration
Sampling	Coning and quartering Dilution Dissolution Filtration Masking Pulverization Sample preparation Separation process Sub-sampling
Calibration	Chemometrics Calibration curve Matrix effect Internal standard Standard addition Isotope dilution
Prominent publications	Analyst Analytica Chimica Acta Analytical and Bioanalytical Chemistry Analytical Chemistry Analytical Biochemistry
Category Commons Portal WikiProject

v Т и Хроматография
software history
Techniques	Affinity chromatography Argentation chromatography Column chromatography Displacement chromatography Electrochromatography Gas chromatography High-performance liquid chromatography Capillary electrochromatography Ion chromatography Micellar electrokinetic chromatography Normal-phase chromatography Paper chromatography Reversed-phase chromatography Size-exclusion chromatography Thin-layer chromatography Two-dimensional chromatography
Hyphenated methods	Gas chromatography–mass spectrometry Liquid chromatography–mass spectrometry Pyrolysis–gas chromatography–mass spectrometry
Theory	Distribution constant Freundlich equation Kovats retention index Retention factor Van Deemter equation
Prominent publications	Biomedical Chromatography Journal of Chromatography A Journal of Chromatography B
Category

Базы данных управления авторитетом
International	FAST
National	Germany United States France BnF data Japan Czech Republic Israel