GÁZKROMATOGRÁFIA állófázis mozgófázis mechanizmus szilárd gáz 1952 James és Martin -gáz-folyadék kromatográfia; -Nobel díj a megoszlási kromatográfia kidolgozásáért. típus állófázis mozgófázis mechanizmus gáz-szilárd GSC szilárd gáz adszorpció gáz-folyadék GLC folyadék megoszlás

A gázkromatográfiás készülék oszlop detektor gázpalack rekorder mintabemérő egység A gázkromatográfia bomlás nélkül gázzá alakítható, illékony vegyületek elválasztására alkalmas

A gázkromatográfiás készülék

Vívőgázrendszer Biztosítja a minta komponenseinek áthaladását az oszlopon Részei: Gázpalack (nyomáscsökkentő reduktor), N2, Ar (FID), H2, He Gáztisztító (aktív szenes, molekulaszűrős) Áramlásszabályozó - állandó áramlási sebesség kell, 10-100 cm3/perc hőmérséklet nő → gáz viszkozítása nő → nyomásprogramozás oszlop töltet „öregszik” → ellenállása nő

Gáztisztítók (víz, oxigén, szénhidrogének) The carrier gas MUST contain less than 1ppm of oxygen, moisture, or any other trace contaminants to prevent column degradation, decreased column lifetime, and increased stationary phase bleed.

Mintaadagoló Feladata: gázból, vagy folyadékból gyorsan és dugószerűen, kis mennyiségeket (100- 1000 μl gázoknál, 1-10 μl folyadékoknál) az oszlopra injektálni. Folyadékminta esetén biztosítani kell a gyors és teljes elgőzölögtetést → fűthető mintakamra (30-50 0C > oszlop T, 350 0C véghőmérséklet). Egyöntetű és bomlás nélküli elpárologtatás.

Gáz minták a, gázfecskendő b, gázbemérő hurok minta be minta be minta ki minta ki oszlop vivőgáz vivőgáz

Tíz utas adagolószelep 3 loop van hozzá, különböző V-kkel.

Folyadék minták

Liner, insert – injektor betét

Injektálási technikák 1, Direkt az oszlopra – Flash injection Töltetes és wide bore (makrokapilláris) oszlopoknál Teljes minta mennyisége pillanatszerűen az oszlopra kerül.

2, Split injektálás – lefuvatás, megosztás Kapilláris oszlopoknak kisebb a kapacitása. Split: Minta elgőzölögteté-se, vivőgázba adagolása, majd elágaztatása (pl. 1/100-1/1000 arányban → 0,01 μl és 0,001 μl injektálásának felel meg. Liner

Split arány Septum purge

3, Split-splitless (Grob) injektálás Cél: nagyobb mintamennyiségek injektálása a kapil-láris oszlopra, a hatékonyság csökkenésének mini-malizálásával. Feltételek: Oldószer forráspontja legyen a legkisebb az elválasztandó anyagok között. Injektor T-je > a legnagyobb fp-ú anyag fp-jánál. Oszlop T-je  az oldószer fp-jánál 10-20 fokkal – kondenzáció az oszlop elején, állófázis telítődése. Ezek teljesülésével csak egy kis része az oldószernek kerül be az oszlopra és így koncentrálódik a minta!

Kivitelezés: Split ág 0,5 - 1 percig zárva (= splitless idő, vagy purge time),utána indul a lefuvatás, miközben az oszloptermosztát felfűtési programja is elindul és fp-juknak megfelelően eluálódnak a komponensek.

Split technika diszkriminál – split arány szerint Problémák Split technika diszkriminál – split arány szerint Must be high enough to ensure a narrow sample band. If the split flow is too low (eg. 10mL/ min) the peaks will become very broad because it takes too long for the sample to exit the liner. Must be low enough to maintain sensitivity. If the split flow is too high, most of the sample will be vented to the atmosphere instead of entering the column. This can be useful when injecting concentrated samples, but small peaks in dilute samples could disappear altogether. Typical split flows are between 25 and 200 ml/ min. 20-200

Forráspont diszkrimináció Splitless technika diszkriminál – splitless idő ( purge time) alapján The top chromatogram is an example of what happens when the purge time is too short. As can be seen, C22 has not had enough time to vaporize completely. The sample has spent a little over 10sec in the injection port and has not gained enough energy from the liner to completely vaporize the hydrocarbons. There is much high boiling point discrimination.

EARL GC Sample introduction optimising splitless injection

4, Programozható hőmérsékletű injektor (Programable Temperature Vaporization- PTV) Olyan split/splitless injektor, melyben a hőmér-séklet is programozható. Alacsony T-ről gyors felfűtés, mely hatására a komponensek fp-juknak megfelelő sorrendben párolognak el. Nagy mennyiségű minta injektálása lassan (100-200 μl ). Oldószer lefuvatása az injektálás elején. Hő hatására bomló anyagok elválasztására is jó. Programable Temperature Vaporization

Kriogén hűtés Liq. N2 -1500C Liq. CO2 – 500C Peltier hűtő hő- cserélő: etil-alkohol+víz – szoba T-200C

PTV injektálás folyamata

Splitless idő előtt lefuvatásra kerül az oldószer

13 komponens elválasztása splitless (lila) és PTV injektálással (fekete)

Injektálás utáni fókuszálás Kriofókuszálás – splitless idő alatti csúcskiszé-lesedés megakadályozására. 1, Az oszlop elején kondenzált oldószer telíti az állófázist és oldja a mintakomponenseket, ilyenkor elválasztás nem történik. 2, Splitless idő letelte után már nem érkezik to-vábbi oldószer az oszlopra. 3, Az oszlop felfűtés elindulásával elsőnek az oldó-szer távozik, keskeny csúcsba koncentrálva a mintát. 4, Retention gap – állófázis nélküli „előtét” oszlop

http://www.instrumentalchemistry.com/gasphase/pages/focusing.htm

Anyaga: üvegcső, vagy saválló acél. Kolonna Fajtái: 2-6 mm belső d-s, töltetes. 0,1-0,5 mm belső d-s kapilláris. 1, Töltetes kolonna (1-5 m) Anyaga: üvegcső, vagy saválló acél. Hordozója: diatomaföld (nagy mechanikai szilárdság, nagy fajlagos felület, kémiailag inert anyag) Megosztófolyadék + alacsony forráspontú oldószer + szilárd hordozó (0,1-0,3 mm-es átlagos szemcseméret) → oldószer elpárologtatása Kapacitásuk nagy (pár μl injektálható).

2, Kapilláris kolonna Hossza: 10-100 m, átmérője: 1, <0,15 mm mikrokapilláris 2, 0,15-0,50 mm standard kapilláris 3, > 0,50 makrokapilláris (wide bore) Hordozó nincs. Anyaga kvarc. Poliamid bevonattal. A megosztófolyadékot közvetlenül a cső belső falára viszik fel (d = 0,1-10 μm), nyomás alatt préselik át. Élettartama növelhető, ha a megosztófolyadékot valamilyen kémiai kötéssel (szilanizálással) rögzítik. Kapacitásuk kicsi (μl törtrésze). Kapilláris = nyitottcső

Megosztó (nedvesítő) folyadék = állófázis Olyan makromolekuláris anyag, amely az elemzési T-n folyékony, de kellően hőstabil és gőztenziója is elhanyagolható. T max. 350 0C < oszlop „vérzés” (bleeding) Hasonlóság elve: Apoláris komponensekhez apoláris Poláris komponensekhez poláris

Töltetes és kapilláris kolonna

PLOT WCOT

Előtét oszlopok (guard column, retention gap) Megosztó fázis nélküli kapilláris darab, mely adszorbeálja a minta szennyezőit. Retenciós idő függetlenítése az oszlop hosszától, szervízelés alatt. Kapilláris vágási éle

Gáz-szilárd kromatográfia (GSC) állófázisai Szilikagél Aluminium-oxid Aktív szén Sztirol-divinil-benzol kopolimer Gáz-folyadék kromatográfia (GLC) Polisziloxán vázuak (szilikonok) Apoláris és poláris csoportokkal szubsztituált változatai mind apoláris, mind poláris vegyületek elválasztására alkalmasak. Szubsztituensek: alkil-, aril-, nitril-, vinil csoportok, vagy ezek keveréke.

Előbbiek észterezett változatai, észterek elválasztására. Fenilezett polisziloxán 2, Polietilén-glikolok Carbowax. Poláris álló-fázis. Polaritásuk a lánchossz növekedésével csökken. 3, Poliglikol-észterek Előbbiek észterezett változatai, észterek elválasztására. 2, polialkohol éterek

Termosztát Az elválasztás hatékonyságát a megfelelő hőmérséklet program biztosítja. Célunk a minél jobb elválasztás (Rf > 1,5), minél gyorsabban. Komponensek növekvő forráspontjuk szerint eluálódnak. Fűtési tartomány: 0-400 0C Fűtési sebesség: 0,5-40 0C /perc Légtermosztát és gyors hűtés.

Hőmérséklet programozott elúció

< TARGET="display">

Hőmérséklet programozás a, kezdeti T b, T ugrás c, végső T T nő → gázok oldhatósága csökken

T nő → gázok viszkozítása nő → u csökken Ennek kompenzálására nyomásprogramozást kell alkalmazni a felfűtés során. Ez növeli a vivőgáz lineáris áramlási sebességét, és gyorsabb retenciós időket eredményez.

T hatása az elválasztásra

Analízis idejének csökkentése a gyors elválasztás érdekében Illékony minta Vékony állófázis (minőség!) Kis oszlop átmérő Rövidebb oszlop Hidrogén vívőgáz, nagy áramlási sebesség Meredek hőmérséklet gradiens