اللوني للغاز كيف يعمل ، أنواع ، أجزاء ، التطبيقات

ال كروماتوغرافيا الغاز (CG) هي تقنية تحليلية فعالة تستخدم لفصل وتحليل مكونات الخليط. يُعرف أيضًا باسم الفصل اللوني للغاز السائل ، والذي ، كما سنرى لاحقًا ، هو الأنسب للإشارة إلى هذه التقنية..

في عدد من مجالات الحياة العلمية ، إنها أداة لا غنى عنها في الدراسات المختبرية ، لأنها نسخة مجهرية لبرج تقطير ، قادر على تحقيق نتائج عالية الجودة.

كما يشير اسمها ، فإنها تستخدم الغازات في تطوير وظائفها ؛ وبشكل أكثر دقة ، فهي المرحلة المتنقلة التي تسحب مكونات الخليط.

يمر هذا الغاز الحامل ، الذي يكون الهليوم في معظم الحالات ، بداخل العمود الكروماتوغرافي ، وفي الوقت نفسه ينتهي بفصل جميع المكونات.

غازات النقل الأخرى المستخدمة لهذا الغرض هي النيتروجين والهيدروجين والأرجون والميثان. يعتمد اختيار هذه العناصر على التحليل والكاشف المقترن بالنظام. في الكيمياء العضوية ، أحد أجهزة الكشف الرئيسية هو مقياس الطيف الكتلي (MS) ؛ لذلك ، يكتسب التقنية التسميات GC / MS.

وبالتالي ، لا يتم فصل جميع مكونات الخليط فقط ، ولكن من المعروف ما هي كتلها الجزيئية ، ومن هناك ، إلى تحديدها وكميتها.

تحتوي جميع العينات على مصفوفات خاصة بها ، ولأن اللوني قادر على "توضيح" لدراستها ، فقد كان عونا لا يقدر بثمن للنهوض وتطوير الأساليب التحليلية. بالإضافة إلى ذلك ، إلى جانب الأدوات متعددة المتغيرات ، يمكن أن يرتفع نطاقه إلى مستويات غير متوقعة.

مؤشر

• 1 كيف يعمل اللوني للغاز?
  • 1.1 الفصل
  • 1.2 الكشف
• 2 أنواع
  • 2.1 CGS
  • 2.2 CGL
• 3 أجزاء من كروماتوجرافيا الغاز
  • 3.1 العمود
  • 3.2 كاشف
• 4 تطبيقات
• 5 المراجع

كيف يعمل اللوني للغاز?

كيف تعمل هذه التقنية؟ تقوم المرحلة المتحركة ، التي يكون تكوينها الأقصى للغاز الناقل ، بسحب العينة داخل العمود الكروماتوجرافي. تحتاج العينة السائلة إلى التبخير ، ولضمان ذلك ، يجب أن تحتوي مكوناتها على ضغوط بخار عالية.

وبالتالي ، فإن الغاز الحامل والعينة الغازية ، المتطايرة من المزيج السائل الأصلي ، تشكل المرحلة المتنقلة. ولكن 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.

الفصل

في الصورة المركزية يتم تمثيلها بطريقة بسيطة عملية فصل المكونات داخل عمود في CG.

تم حذف جزيئات غاز الناقل حتى لا يتم الخلط بينها وبين جزيئات العينة المبخرة. كل لون يتوافق مع جزيء مختلف.

المرحلة الثابتة ، على الرغم من أنها تبدو كروية برتقالية ، إلا أنها في الواقع طبقة رقيقة من السائل تبلل الجدران الداخلية من العمود الفقري.

كل جزيء سوف تذوب أو سوف توزع بشكل مختلف في السائل المذكور ؛ تلك التي تتفاعل معه أكثر تتخلف ، وأولئك الذين لا يتفاعلون ، يتحركون بشكل أسرع.

نتيجة لذلك ، يحدث فصل الجزيئات ، كما يظهر من النقاط الملونة. يقال بعد ذلك أن النقاط الأرجواني أو الجزيئات فهي تتناقض مع أولا ، في حين أن الأزرق منها سيخرج في النهاية.

هناك طريقة أخرى لقول ما ورد أعلاه: ما يلي: يكون للجزيء الذي يتلاشى أولاً أقصر وقت استبقاء (T_R).

لذلك ، يمكنك تحديد تلك الجزيئات من خلال المقارنة المباشرة ل T_R. تتناسب كفاءة العمود بشكل مباشر مع قدرته على فصل الجزيئات مع ارتباطات مماثلة للمرحلة الثابتة.

كشف

بمجرد اكتمال الفصل كما هو موضح في الصورة ، سوف تفلت النقاط وتكتشف. لهذا ، يجب أن يكون الكاشف حساسًا للاضطرابات أو التغيرات الفيزيائية أو الكيميائية التي تسببها هذه الجزيئات ؛ وبعد ذلك ، سوف تستجيب بإشارة يتم تضخيمها وتمثيلها من خلال كروماتوغرام.

عندئذٍ في الصور اللونية حيث يمكن تحليل الإشارات والأشكال والارتفاعات كدالة للوقت. يجب أن ينشأ مثال النقاط الملونة أربع إشارات: واحدة للجزيئات الأرجواني ، واحدة للجزيئات الخضراء ، وأخرى للخردل ، وإشارة أخيرة ، مع ارتفاع T_R, لتلك الزرقاء.

افترض أن العمود ناقص ولا يمكنه فصل الجزيئات ذات اللون الأزرق وجزيئات الخردل بشكل صحيح. ماذا سيحدث؟ في هذه الحالة ، لن يتم الحصول على أربعة عصابات الشطف, لكن ثلاثة ، منذ آخر اثنين تتداخل.

يمكن أن يحدث هذا أيضًا إذا تم إجراء تحليل كروماتوجرافي بدرجة حرارة عالية جدًا. لماذا؟ لأنه كلما ارتفعت درجة الحرارة ، زادت سرعة هجرة الجزيئات الغازية ، وانخفض قابليتها للذوبان ؛ وبالتالي ، تفاعلاتها مع المرحلة الثابتة.

نوع

في جوهرها هناك نوعان من اللوني للغاز: CGS و CGL.

كلية الدراسات العليا

CGS هو اختصار اللوني للغاز الصلبة. يتميز بوجود مرحلة ثابتة صلبة بدلاً من سائل.

يجب أن يكون للمادة الصلبة مسام ذات قطر متحكم فيه حيث يتم الاحتفاظ بالجزيئات أثناء هجرتها إلى أسفل العمود. هذه المادة الصلبة عادة ما تكون منخل جزيئي ، مثل الزيوليت.

يتم استخدامه لجزيئات محددة للغاية ، لأن CGS عادة ما يواجه العديد من المضاعفات التجريبية ؛ على سبيل المثال ، يمكن للمادة الصلبة الاحتفاظ بإحدى الجزيئات بشكل لا رجعة فيه ، وتغيير شكل اللوني وقيمته التحليلية تمامًا.

CGL

CGL هو الغاز السائل اللوني. هذا النوع من كروماتوجرافيا الغاز هو الذي يغطي الغالبية العظمى من جميع التطبيقات ، وبالتالي فهو الأكثر فائدة من النوعين.

في الواقع ، CGL مرادف للكروماتوجرافيا الغازية ، على الرغم من أنه لم يتم تحديد ما تتم مناقشته. من الآن فصاعدًا ، سيتم ذكر هذا النوع من CG فقط.

أجزاء من كروماتوجرافيا الغاز

تُظهر الصورة العليا مخططًا مبسطًا لأجزاء جهاز كروماتوجراف الغاز. لاحظ أنه يمكن تنظيم ضغط وتدفق تيار غاز النقل ، وكذلك درجة حرارة الفرن الذي يسخن العمود.

من هذه الصورة يمكنك تلخيص CG. من الأسطوانة يتدفق تيار هو ، والذي يعتمد على الكاشف ، يتم تحويل جزء تجاهه والآخر يذهب إلى الحاقن.

يتم وضع microsyringe في الحاقن ، حيث يتم تحرير حجم العينة في ترتيب μL على الفور (وليس تدريجيا)..

يجب أن تكون حرارة الفرن والحاقن عالية بما يكفي لتبخر العينة في الحال ؛ ما لم يتم حقن عينة الغازية مباشرة.

ومع ذلك ، لا يمكن أن تكون درجة الحرارة مرتفعة للغاية ، حيث يمكن أن تتبخر السائل من العمود ، والذي يعمل كمرحلة ثابتة.

العمود معبأ كحلزوني ، على الرغم من أنه يمكن أن يكون أيضًا على شكل حرف U. تنتقل العينة بطول العمود بأكمله ، وتصل إلى الكاشف ، الذي يتم تضخيم إشاراته وبالتالي الحصول على اللوني.

عمود

يوجد في السوق عدد لا نهائي من الفهارس مع خيارات متعددة للأعمدة الكروماتوغرافية. يعتمد اختيار هذه العناصر على قطبية المكونات التي يجب فصلها وتحليلها ؛ إذا كانت العينة أبولار ، فسيتم اختيار عمود ذي مرحلة ثابتة أقل قطبية.

يمكن أن تكون الأعمدة من النوع المعبأ أو الشعيرات الدموية. عمود الصورة المركزية هو شعري ، لأن المرحلة الثابتة تغطي قطرها الداخلي ولكن ليس كل ما بداخلها.

في العمود المعبأ ، تمتلئ جميع الأجزاء الداخلية به بمواد صلبة غبارًا من الطوب الحراري أو تراب دياتومي.

تتكون المواد الخارجية من النحاس أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو حتى الزجاج أو البلاستيك. يتمتع كل واحد بخصائصه المميزة: طريقة الاستخدام ، الطول ، المكونات التي يتمكن من فصلها ، درجة حرارة العمل المثلى ، القطر الداخلي ، النسبة المئوية للطور الثابت الممتص على الدعم الصلب ، إلخ..

كاشف

إذا كان العمود والفرن هما قلب CG (سواء كان CGS أو CGL) ، فإن الكاشف هو عقلك. إذا لم يعمل الكاشف ، فليس من المنطقي فصل مكونات العينة ، لأنهم لن يعرفوا ما هي. يجب أن يكون الكاشف الجيد حساسًا لوجود الحليلة ويستجيب لمعظم المكونات.

واحدة من أكثرها المستخدمة هي الموصلية الحرارية (TCD) ، وسوف تستجيب لجميع المكونات ، ولكن ليس بنفس الكفاءة مثل أجهزة الكشف الأخرى المصممة لمجموعة محددة من التحليلات.

على سبيل المثال ، جهاز كشف التأين باللهب (FID) مخصص لعينات من الهيدروكربونات أو جزيئات عضوية أخرى.

تطبيقات

-لا يمكن أن يكون جهاز كروماتوجراف الغاز مفقودًا في مختبر التحقيقات الجنائية أو الجنائية.

-في صناعة المستحضرات الصيدلانية ، يتم استخدامه كأداة لتحليل الجودة بحثًا عن الشوائب في مجموعات من الأدوية المصنعة.

-يساعد في الكشف عن عينات المخدرات وتحديدها كميًا ، أو يتيح تحليلًا للتحقق مما إذا كان المنشطات قد تم تخديرها.

-يتم استخدامه لتحليل كمية المركبات المهلجنة في مصادر المياه. وبالمثل ، يمكن للتربة تحديد مستوى تلوثها بالمبيدات.

-تحليل الملف الشخصي للأحماض الدهنية للعينات من أصول مختلفة ، سواء كانت نباتية أو حيوانية.

-عن طريق تحويل الجزيئات الحيوية إلى مشتقات متقلبة ، يمكن دراستها بواسطة هذه التقنية. وبالتالي ، يمكن دراسة محتوى الكحول والدهون والكربوهيدرات والأحماض الأمينية والإنزيمات والأحماض النووية..

مراجع

1. Day، R.، & Underwood، A. (1986). كيمياء تحليلية كمية. اللوني للغاز السائل. (الطبعة الخامسة). بيرسون قاعة برنتس.
2. كاري ف. (2008). الكيمياء العضوية (الطبعة السادسة). مك جراو هيل ، ص 575-578.
3. Skoog D. A. & West D. M. (1986). التحليل الآلي (الطبعة الثانية). أمريكي.
4. ويكيبيديا. (2018). كروماتوغرافيا الغاز. تم الاسترجاع من: en.wikipedia.org
5. Thet K. & Woo N. (30 يونيو 2018). كروماتوغرافيا الغاز. كيمياء LibreTexts. تم الاسترجاع من: chem.libretexts.org
6. جامعة شيفيلد هالام. (بدون تاريخ). كروماتوغرافيا الغاز. تم الاسترجاع من: teaching.shu.ac.uk