کروماتوگرافی گازی  (Gas Chromatography)

کروماتوگرافی گازی  (Gas Chromatography)

کروماتوگرافی گازی (Gas Chromatography) یکی از روش‌های کروماتوگرافی است که برای بررسی و جداسازی مواد فرار بدون تجزیه ‌شدن آن‌ها، بکار می‌رود.

در کروماتوگرافی گازی، فاز گازی یک فاز بی اثر (برای مثال هلیوم، نیتروژن، آرگون و دی اکسید کربن) است و به فاز متحرک گاز حامل نیز می گویند. فاز ساکن یک جسم جامد جاذب و یا لایه نازکی از یک مایع غیر فرار است که به دیواره داخلی ستون یا به صورت پوششی روی سطح گلوله های شیشه ای یا فلزی قرار داده شده است. در صورتی که فاز ساکن جسم جامد جاذب باشد اصطلاحا کروماتوگرافی گازی گویند و اگر فاز ساکن مایع غیر فرار باشد آن را کروماتوگرافی گاز مایع گویند. اما هردو به کروماتوگرافی گازی معروف هستند.

مراحل کار دستگاه جی سی (GC):

در کروماتوگرافی گازی (GC)، جداسازی اجزا یک مخلوط متناسب با میزان توزیع اجزا تشکیل دهنده مخلوط بین فاز متحرک گازی و فاز ساکن جامد یا مایع صورت میگیرد. در این روش گاز حامل مخلوط را درون ستون حرکت میدهد و بین دو فاز در حالت تعادل (گاز-مایع) اجزا تشکیل دهنده مخلوط توزیع می شوند. بنابراین فاز متحرک اجزا تشکیل دهنده نمونه را به طرف بیرون ستون حرکت میدهد و هر مولکولی که با ارتباط سست‌تر جذب ستون شده است، زودتر و جزیی که قدرت جذب بیشتری با ستون دارد، دیرتر از ستون خارج می شوند. بنابراین، اجزا مخلوط از یکدیگر جدا می شوند. کروماتوگرافی گازی برای جداسازی و شناسایی اجزا تشکیل دهنده یک مخلوط و تجزیه کمی آنها نیز کاربرد دارد.

  • ابتدا نمونه را توسط سرنگ داخل injector تزریق می کنیم
  • نمونه پس از ورود به injector به بخار تبدیل شده و با فاز متحرک مخلوط شده، وارد ستون می شود.
  • نمونه جذب ستون می شود و در زمانهای مختلف به وسیله گاز بی اثر از ستون بیرون می آید و وارد دتکتور می شود.

ستون قلب دستگاه است زیرا عمل اصلی که جداسازی است در آنجا انجام می شود. دتکتور شناسایی را انجام می دهد جهت شناسایی مواد با GC از Retention time (RT) استفاده می شود Retention time زمانی است که طول می کشد تا جسم از دتکتور بیرون بیاید، یعنی از زمان تزریق نمونه تا زمان ظاهرشدن پیک ها روی دستگاه که برای یک ماده تحت شرایط ثابت، مقداری ثابت است. بنابراین از مقایسه RT معلوم با RT مجهول، می توان اجزای موجود در مجهول را تشخیص داد. اگر مجهول و استاندارد، RT  یکسان داشتند، می توان نتیجه گرفت که هر دو نمونه یکی هستند.

اجزا تشکیل دهنده دستگاه کروماتوگرافی گازی:

۱- منبع گازی حامل

۲- سیستم تنطیم کننده مقدار گاز

۳-  محل تزریق نمونه

۴- ستون کروماتوگرافی

۵- کوره و سیستم تنطیم درجه حرارت محل تزریق

۶- آشکار ساز و سیستم شناساگر

ستون در داخل کوره قرار دارد و در واقع به منزله قلب دستگاه کروماتوگرافی گازی هستند. ستون‌ها دو نوع هستند

  • ستون‌های پر شده
  • ستون‌های مویین

سلیندر:
حاوی گاز حامل، در بیشتر دستگاه ها از گاز ازت که گازی خنثی، ارزان و در دسترس است استفاده می شود.

فلومتر:
توسط این قسمت از دستگاه تنظیم فشار گاز حامل صورت می گیرد که اگر نمونه سریعتر بیرون بیاید ممکن است دو پیک روی هم بیفتند.

محل تزریق نمونه (injector) :
دو محل تزریق در بالا و پائین وجود دارد که نمونه را به سرعت و توسط یک سرنگ در یکی از آنها بسته به اینکه از ستون بالایی یا پایینی استفاده می کنیم تزریق می کنیم.

ستون (column) :
ستون نقش اصلی جداسازی را به عهده دارد که از جنس های مختلف می باشد: ستون فولادی، مسی،  شیشه ایی یا استیل باشد که سخت پر می شود و حتما باید توسط کارخانه سازنده پر شود.

اون(Oven) :
Oven قسمت گرم کننده است. سه قسمت از دستگاه باید گرم شوند (Injector, Oven, Column) که دو عدد هستند و در بالا و پایین oven قرار می گیرند و نیز Detector قرار دارد.

آشکارسازها

دتکتور بر اساس پاسخی که می دهد به دو دسته تقسیم می شود :
دتکتور انتگرالی ، که پاسخ انتگرالی می دهد. که امروزه منسوخ شده است.
دتکتور تفکیکی ، پاسخ این دتکتور به این صورت است که وقتی گاز حامل به تنهایی می اید، خط صاف و وقتی به همراه نمونه می اید یک پیک می دهد.

آشکارسازهای متداول در کروماتوگرافی گازی چهار نوع هستند:
یونش شعله‌ای
هدایت حرارتی
نورسنج شعله‌ای
الکترون گیر
استفاده از آشکارساز یونش شعله‌ای رایج‌تر است

منحنی‌های وان دیمتر (Van deemeter curves):

منحنی‌های وان دیمتر ارتباط میان سرعت جریان خطی گاز حامل و بازدهی و کارایی ستون را به بهترین صورت ممکن نشان می‌دهد. یکی از نتایج سودمندی که از منحنی‌های وان دیمتر قابل استخراج است سرعت جریان بهینه گاز حامل است.