Transcript دریافت فایل
کروماتوگرافی گازی
مقدمه ای برکروماتوگرافی
جداسازي اجزاي يک مخلوط از طريق توزيع انتخابی اجزاء بين فاز متحرک و فاز ساکن
فاز متحرک ) = (Mobile Phaseحالل يا گاز
فاز ساکن ) = (Stationary Phaseمواد پرکننده يا پوشش دهنده درون ستون
تاريخچه کروماتوگرافی
- Tswett 1903 جداسازی رنگدانه های گياه بوسيله ستون پر شده با CaCO3
- Lederer & Kuhn 1931کروماتوگرافی مايع ) (LCکارتنوئيدها
- 1938 کروماتوگرافی اليه نازک ) (TLCو تعويض يونی )(Ion exchange
- 1941 معرفی گاز به عنوان فاز متحرک ) (GCتوسط & Synge Martin
- 1950 کروماتوگرافی مايع با فاز معکوس )(RP-LC
–1954 در يافت جايزه نوبل توسط Martin & Synge
اهداف کروماتوگرافی
تجزيه ای ) :(Analyticalتعيين ترکيب شيميايی يک نمونه
تهيه ای ) : (Preparativeخالص سازی يا جمع آوری يک يا چند جزء از نمونه
طبقه بندی روش ها
بر اساس :
فاز متحرک
-
گاز )(GC
آب )(LC
حالل آلی )(LC
سيال فوق بحرانی )(SFC
نيروهای موثر در فرايند جداسازی
جذب سطحی -تقسيمی
اساس کروماتوگرافی
جداسازي دو گونه Aو Bبه تفاوت در تمايل نسبي آنها براي دو فاز متحرک و ساکن بستگي دارد
به نحوي که يکي از آنها زودتر به انتهاي ستون ميرسد.
( ساکن ) A
( متحرک ) A
= nmتعداد مولکول هاي حل شده در فازمتحرک
= nsتعداد مولکول هاي حل شده در فاز ساکن
´ = kفاکتور ظرفيت ( معياري از بازداري گونه )
´ k2فاكتور ظرفيت گونه اي است که ديرتر از ستون خارج مي شود
´ k1بيانگر فاكتور ظرفيت براي گونه اي است كه زودتر از ستون خارج مي شود.
پهنای پيک در پايه پيک متناسب با ريشه دوم زمان سپري شده در ستون است:
= wپهناي پيک در خط پايه
= tزمان بازداري
= Nتعداد بشقابک تئوري (معياری از کارايي ستون )
= Lطول ستون
= Hارتفاع بشقابک تئوری
k´ = ns/nm
´α = k2´/k1
wA/wB = (tA/tB)1/2
N = 16 ( t/w )2
N = L/H
عوامل موثر بر پهنای پيک
B ،Aو Cمفادير ثابت
= Uسرعت خطي سيال حامل بر حسب سانتي متر بر ثانيه
H = A + B/U + CU
جمله اول( نفوذ گردابي) = طول مسير متفاوت برای مولکولهای يکسان هنگام عبور از درون ستون
جمله دوم( نفوذ طولي) = تمايل مولکولها برای حرکت از ناحيه با غلظت بيشتر به سمت ناحيه با غلظت كمتر
جمله سوم (مقاومت در برابر انتقال جرم) = زمان بر بودن نفوذ گونه از فاز متحرک به درون فاز ساکن و بالعکس
ايجاد فاصله ميان مولکولهاي نفوذ کرده به فاز ساکن و مولکولهای در حال حرکت درون فاز حامل
روابط کيفي بين سه جمله ،منحني وانديمتر
در سرعت خطی بهينه ) ، (Uoptکارايی جداسازی ماکزيمم و پهنای پيک مينيمم
می باشد.
قدرت جداسازي
قدرت جداسازي معياري از درجه جداسازي پيک هاي مجاور است
])R = 2[tR(B) –tR(A)] / [ (wA+wB
کروماتوگرافي گازي ()GC
شرط اصلی تجزيه با ،GCپايدار بودن گونه در دماي مورد نظر براي تجزيه
مناسب براي تجزيه و شناسايي ترکيبات با وزن مولکولي متوسط
GC قسمت هاي اصلي
( Carrier gas ) گاز حامل
( Column ) ستون
( Injection port ) محفظه تزريق
( Detector ) آشکار ساز
گاز حامل
H2, N2,He
سرعت جريان = 25-150 ml/minستون های پر شده
سرعت جريان = 1-25 ml/minستون های موينه
ستون های GC
ستون های پر شده
ستون های موينه
ستون های پر شده
GCبراساس ماهيت فاز ساکن :
کروماتوگرافي گاز -جامد ):(GSC
فاز ساکن شامل يک ماده جامد مانند سيليس ،آلومين يا ذغال دانهاي
فرآيند جداسازي براساس جذب سطحي روي سطح يک جامد
مناسب برای جداسازي گازهاي پايدار و هيدروکربن هاي با دماي جوش پايين
کروماتوگرافي گاز -مايع ):(GLC
فاز ساکن يک مايع غير فرار
پوشش مايع روي سطح يک جامد به صورت اليه نازک
متداول ترين سطح بستر خاک دياتومه بنام
اندازه ذره نسبتا يکنواخت و ريز
ذرات جامد متخلخل يا بدون تخلخل پوشش داده شده با فيلم مايع با ضخامت 1 m قطر داخلی 1-8 mm -طول 1-10 m
ستون های مويينه
از جنس سيليلکای گداخته شده
روکش پلی ايميد برای انعطاف پذيری
فاز مايع بصورت پوشش داده شده يا پيوند شده درون لوله مويين
قطر داخلی 0.1-5 mm
طول 10-100 m
ضخامت فيلم مايع 0.1-1.5 μm
انواع ستون های موينه
فازهای ساکن در ستون های مويينه
مقايسه ستون های مويين GC
دمای ستون برای جداسازی
دمای ثابت ( )Isothermal
برنامه ريزی دمايی ( )Programmed temperature
افزايش دمای ستون با زمان کاهش زمان بازداری -پيک های تيزتر
تزريق نمونه
با استفاده از:
سرنگ )(syringe
شير)(Valve
تزريق در GC
•
•
برای تزريق نمونه سرنگ بايد از سپتوم) (Septumعبور کند:
محافظت از ستون در برابر اکسيژن هوا حفظ فشار گاز حامل در ابتدای ستونتزريق از طريق يک لوله شيشه ای ):(Liner
جلوگيری از واکنش ميان فلز محفظه تزريق و نمونه -قابليت تميز شدن و جايگزين شدن
انواع محفظه تزريق
انشعابی ) ( Split
انشعابی /غير انشعابی ) ( Split / splitless
سرستونی ) ( On-column
محفظه تزريق انشعابی
محفظه تزريق انشعابی /غير انشعابی
محفظه تزريق سرستونی
GC آشکارسازهای
Thermal conductivity (TCD) آشکارساز هدايت گرمايی
Flame ionization (FID) آشکارساز يونش شعله ای
Electron capture (ECD) آشکارساز تسخيرالکترونی
Atomic emission detector (AED) آشکارساز نشر اتمی
Flame photometric detector (FPD) آشکار ساز نورسنج شعله ای
Nitrogen-phosphorus detector (NPD) آشکارساز نيتروژن – فسفر
Mass spectrometry (MS) طيف سنج جرمی
آشکارسازهدايت گرمايی
گاز
تغيير هدايت گرمايی گاز عبوری از مقابل آشکارساز
تفاوت بين گاز حامل و گونه هدايت گرمايی بسيار بزرگ هليم و هيدروژن در مقايسه با مواد آلی تغيير مقاومت رشته سيم ها در اثر تغيير دما
وضعيت نامتوازن الکتريکی در پل وتسون
ثبت تغييرات الکتريکی پل وتسون
هدايت گرمايي
H2
5/44
He
0/36
Ne
6/11
CH4
18/8
O2
35/6
N2
24/6
CO2
96/3
CH3OH
68/3
گازهاي آلي
1-4
آشکارساز يونش شعله ای
حساس )(10-13 g/s
گستره خطی وسيع
پاسخ به مقدار کربن های موجود در ترکيب آلی بستگی دارد :حساس به جرم
حساسيت کم برای :کربونيل ،آمين و الکل
غير حساس در برابر H2O, CO2, SO2, NOx :
تخريبی
-
CHO e
H2 , O2 Flame
CH O
آشکارساز تسخيرالکترونی
راديواکتيو
مناسب برای ترکيبات هالوژن دار ،نيترو ) (-NO2و اشباع نشده
ABA . + B-
e-+ AB
e-+ AB
آشکارساز تسخيرالکترونی
مقايسه حد تشخيص و گستره خطی بودن پاسخ آشکار سازها