CHROMATOGRAFIE •Plynová chromatografie - GC •Fyzikálně-chemická metoda dělení plynů a par využívající rozdělování složky mezi dvě nestejnorodé fáze, nepohyblivou (stacionární) a pohyblivou (mobilní), přičemž pohyblivou fází je plyn. §dělení nejen plynů, ale i obecně všech těkavých látek, bez ohledu na jejich skupenství při laboratorní teplotě (bod varu do 400°C) §NESMÍ DOCHÁZET K ROZKLADU LÁTEK §stacionární fází pevná látka - chromatografie plyn-pevná látka (GSC) adsorpční vlastnosti stacionární fáze, vlastnosti nosného plynu §stacionární fází kapalina - chromatografie plyn-kapalina (GLC). rozpouštění složky ve stacionární fázi kapalina tvořící stacionární fázi nanesena ve formě tenkého filmu na vhodném nosiči s velkým povrchem Plynová chromatografie - GC §při separaci dělené složky neseny kolonou inertním nosným plynem §složky se dělí mezi nosný plyn a stacionární fázi §stacionární fáze selektivně zadržuje určité komponenty na základě jejich rozdílných distribučních konstant dělení na koloně Ô vytvoří se zóny složek §vliv tenze par (bodu varu), vliv polarity látek §(„PODOBNÉ SE ROZPOUŠTÍ V PODOBNÉM“) §nepolární látky zadržovány nepolární stacionární fází §více či méně rozdělené komponenty postupně opouští kolonu v proudu nosného plynu §výstup z kolony sledován detektorem jako závislost odezvy detektoru na čase Plynová chromatografie - GC §MOBILNÍ FÁZE = NOSNÝ PLYN §transport látek §sám nepřechází do stacionární fáze §používají se „PERMANENTNÍ PLYNY“ §helium, dusík, argon, vodík - vysoká čistota, bez kyslíku §problém STLAČITELNOST PLYNŮ §LINEÁRNÍ RYCHLOST TOKU MOBILNÍ FÁZE NENÍ KONSTATNÍ §nelineární TLAKOVÝ SPÁD na koloně » - pokles tlaku na koloně - na výstupu běžně atmosférický tlak » - zvýšení lineární rychlosti •nelineární TLAKOVÝ SPÁD na koloně –pokles tlaku na koloně, zvýšení lineární rychlosti oblast běžných hodnot poměrů tlaku na koloně základ pro výpočet kompresibilitního faktoru Plynová chromatografie - GC •zařízení - PLYNOVÝ CHROMATOGRAF C:\david\sepmeth\seventh\seventh2\gc1.gif 1.Regulace tlaku nosného plynu 2. Regulace průtoku nosného plynu 3. Dávkovač s vyhříváním-NÁSTŘIK 4. Chromatografická kolona 5. Detektor s vyhříváním 6. Termostat 7. Zesilovač signálu detektoru 8. Integrátor 9. Zapisovač (datastanice) Plynová chromatografie - GC •zařízení - PLYNOVÝ CHROMATOGRAF 1.Regulace tlaku nosného plynu 2. Regulace průtoku nosného plynu - JEHLOVÉ VENTILY 3. Dávkovač s vyhříváním - dávkování 0,1 až 5 µl vzorku - vyšší teplota než je bod varu nejméně těkavé složky vzorku - do cca 350°C - dokonale proplachován nosným plynem 4. Chromatografická kolona - náplňová, kapilární 5. Detektor s vyhříváním - různá odezva na nosný plyn a na eluované složky 6. Termostat 7. Zesilovač signálu detektoru 8. Integrátor 9. Zapisovač (datastanice) Plynová chromatografie - GC •Kolony pro plynovou chromatografii •náplňové - trubice naplněné granulovaným materiálem •kapilární - OTEVŘENÉ - nosičem stěny kapiláry • - PLNĚNÉ - stacionární fáze zakotvena na stěnách i na náplňovém nosiči Plynová chromatografie - GC •Kolony pro plynovou chromatografii •náplňové - trubice naplněné granulovaným materiálem –sklo, nerezová ocel, měď, polymery – náplň - nosič křemelina, na ni zakotvena stacionární fáze - GLC – náplň - adsorbent - silikagel, alumina, aktivní uhlí, zeolity, mikroporézní polymery (kopolymery) - GSC •kapilární - až statisíce pater na délku kolony –zvýšení povrchu stěn naleptáním –stěny - tavený křemen (vnější povlak polyimid pro potlačení křehkosti křemene) –WCOT (WALL COATED OPEN TUBULAR) –PLOT (POROUS LAYER OPEN TUBULAR) –mechanicky nanesená či chemicky vázaná stacionární fáze Plynová chromatografie - GC •Kolony pro plynovou chromatografii –stacionární fáze – substituované polysiloxany »nepolární - substituce methylovými skupinami »středně polární - substituce fenylovými skupinami »silně polární - CH2-CH2-CN, -CH=CH-CN – skvalan (isoalkan C30) - velmi nepolární – Carbowax 20 M (na bázi polyethylenglykolu) - silně polární stacionární fáze Plynová chromatografie - GC •Detektory – stabilita signálu v čase – velká citlivost – rychlá odezva na změnu složení eluentu – –PLAMENOVÝ IONIZAČNÍ DETEKTOR - FID •(Flame Ionization Detector) –hořáček s přívodem nosného plynu (eluentu) a vodíku »spálením složek - ionty a elektrony - elektrický tok mezi elektrodami (max. 300 V) »citlivé na uhlovodíkové skupiny »NECITLIVÉ - NH3, H2O, H2S,oxidy dusíku, síry atp. Plynová chromatografie - GC PLAMENOVÝ IONIZAČNÍ DETEKTOR - FID elektrody Plynová chromatografie - GC •Detektory – DETEKTOR ELEKTRONOVÉHO ZÁCHYTU - ECD •(Electron Capture Detector) - dvě elektrody s vloženým napětím EMITOR - zdroj měkkého radioaktivního záření - 63Ni - záření ß KOLEKTOR - záznam proudu mezi elektrodami Plynová chromatografie - GC •DETEKTOR ELEKTRONOVÉHO ZÁCHYTU - ECD – ionizace nosného plynu zářením ß •vhodné nosné plyny - N2, Ar+CH4 – záchyt elektronů ß záření molekulami složek Ù snížení hodnoty ionizačního proudu – vyhodnocují se změny proudu při průtoku eluentu detektorem –vhodný pro - konjugované karbonylové sloučeniny, - nitrily, organokovové sloučeny - sloučeniny obsahující více atomů halogenů - např. pesticidy Plynová chromatografie - GC •Detektory – TEPELNĚ VODIVOSTNÍ DETEKTOR - TCD •(Thermal Conductivity Detector) - odporové vlákno umístěné v proudu eluentu - vyhřáté na určitou teplotu, a to o cca 100°C vyšší než teplota okolního termostatovaného bloku •TEPELNĚ VODIVOSTNÍ DETEKTOR - TCD •při průchodu čistého nosného plynu o stálém průtoku - žádná změna teploty vlákna (žádná změna jeho odporu) •při průchodu eluentu se složkami - změna tepelně vodivostních vlastností plynu - změna teploty vlákna - změna jeho odporu • vhodný nosný plyn s velkou tepelnou vodivostí - He, H2 zapojení dle Wheatstoneova můstku •TEPELNĚ VODIVOSTNÍ DETEKTOR - TCD •KATAROMETR •teplota bloku a vlákna volena tak, aby nedocházelo ke kondenzaci složek eluentu •univerzální detektor - odezva prakticky na všechny látky •široký lineární dynamický rozsah •MALÁ CITLIVOST – VHODNÝ PRO ANALÝZU NEUHLOVODÍKOVÝCH PLYNŮ • Plynová chromatografie - GC Plynová chromatografie - GC •VLIV TEPLOTY –S ROSTOUCÍ TEPLOTOU SE RETENČNÍ ČASY ZKRACUJÍ –otázkou je změna enthalpie při přenosu složky ze stacionární do plynné mobilní fáze (výparné teplo) –otázka teploty varu analyzovaných složek a jejich vzájemných rozdílů •málo těkavé složky - dlouhé retenční časy, široké píky •hodně těkavé složky - krátké retenční časy, více těkavých látek eluovánozároveň »PROGRAMOVANÁ TEPLOTA TERMOSTATU »TEPLOTNÍ PROGRAM - lineární růst teploty a isotermické prodlevy Plynová chromatografie - GC •KVALITATIVNÍ ANALÝZA –IDENTIFIKACE SLOŽEK •k detekci využít metodu umožňující identifikaci látek - MS, IČ, UV - detekce •porovnání retenčních časů složek s retenčními časy standardů za stejných podmínek chromatografického dělení –takové porovnání je třeba provést opakovaně při opakované analýze směsi na kolonách s odlišnou stacionární fází – »způsoby vyjádření retenčních dat pro porovnání > specifické retenční objemy Vg > relativní retence vzhledem ke standardu > retenční indexy Plynová chromatografie - GC •KVANTITATIVNÍ ANALÝZA –1. krok - MĚŘENÍ PLOCH PÍKŮ »INTEGRACE, KOREKCE NA PRŮBĚH POZADÍ • •DALŠÍ ZPRACOVÁNÍ – METODA VNITŘNÍ NORMALIZACE – METODA ABSOLUTNÍ KALIBRACE – METODA VNITŘNÍHO STANDARDU – METODA STANDARDNÍHO PŘÍDAVKU