VTŠSS Požarevac
Odsek: Prehrambena tehnologija i nutricionizam
Seminarski rad iz Instrumentalnih metoda analiza
Gasna hromatografija
Primena kod slabo isparljivih analita- derivatizacija
Profesor: Mr.Aleksandar Ivković
Ime i prezime studenta: Snežana Andrejić
Br. indeksa: 225617/18
srazmerne koncentraciji) u funkciji vremena ili zapremine eluata. U zavisnosti od tipa
hromatografije razlikujemo unutrašnje i spoljašnje
hromatograme.
Podela hromatografskih metoda prema tehnici rada:
l
Metoda frontalne analize se sastoji u tome da se rastvor ispitivane smeše
kontinuirano propušta kroz kolonu.
l
Metoda istiskivanja se izvodi tako što se smeša, koja sadrži komponente A, B i
C, nanese na vrh kolone a zatim se jedna po jedna, četvrtom komponentom, istiskuje sa
kolone mehanizmom kompeticije.
l
Metoda eluiranja je praktično jedina metoda koja se koristi za razdvajanje u
analitičke svrhe, jer se pomoću nje komponente smeše mogu potpuno razdvojiti.
Podela hromatografskih metoda prema mehanizmu razdvajanja:
1.
Adsorpciona hromatografija se zasniva na razlici između adsorpcionih afiniteta
komponenti uzorka prema aktivnoj površini čvrste, odnosno, stacionarne faze.
2.
Podeona (particiona) hromatografija se zasniva na različitoj rastvorljivosti
komponenti uzorka u stacionarnoj fazi (gasna hromatografija) ili na različitoj
rastvorljivosti komponenti u mobilnoj i stacionarnoj fazi (tečna hromatografija).
3.
Jonoizmenjivačka hromatografija se zasniva na razlikama u afinitetu jonskih
vrsta u rastvoru, prema izmeni sa jonima aktivnih grupa koje poseduju neki adsorbensi.
4.
Gel hromatografija ili gel filtracija se zasniva na razlikama u veličini molekula
i/ili oblika ili naelektrisanja.
5.
Afinitetna hromatografija se zasniva na različitom afinitetu komponenti smeše,
najčešće proteina, prema specifičnim hemijskim grupama – ligandima.
Podela hromatografskih metoda prema obliku hromatografske podloge:
l
Hromatografija u koloni je tehnika razdvajanja kod koje se stacionarna faza
nalazi u koloni (cevi).
l
Planarna hromatografija je tehnika razdvajanja u kojoj je stacionarna faza ravan
ili se nalazi na ravni.
2.Gasna hromatografija
U gasnoj hromatografiji mobilna faza je gas a stacionarna faza je čvrsta ili tečna. Stacionarne
faze koje su hemijski vezane za zid kolone se takođe često koriste. Kada se tečna faza koristi kao
stacionarna faza ili kada čvrsta faza kojom je obložena unutrašnjost kolone postane tečna na radnoj
temperaturi, tada se tehnika zove gasno-tečna hromatografija. Ako je stacionarna faza čvrsta, ova
tehnika se zove gasno–čvrsta hromatografija. Obe ove tehnike se često jednostavno nazivaju gasna
hromatografija.
Osetljivost, brzina, tačnost i jednostavnost primene metode gasne hromatografije za
separaciju, identifikaciju i kvantifikaciju isparljivih jedinjenja, doveli su do izuzetno brzog razvoja
ove tehnike. Danas je gasna hromatografija verovatno najrasprostranjenija instrumentalna tehnika
na svetu. Godišnji rast proizvodnje gasnih hromatografa je iznad prosečnog rasta proizvodnje svih
ostalih analitičkih instrumenata.
Gasna hromatografija je u širokoj upotrebi u analizi hrane, naftnih derivata, pesticida i
ostataka pesticida, farmaceutskih proizvoda, u kliničkoj hemiji i brojnim drugim oblastima.
Glavne prednosti moderne gasne hromatografije su:
- Visoka rezolucija - na kapilarnoj koloni dužine 50 m može se lako generisati 100 000
teorijskih podova i time razdvojiti složene smeše bolje nego bilo kojim drugim, danas
dostupnim, tehnikama razdvajanja.
- Brzina - najveći broj gasno-hromatografskih analiza može se završiti u vremenu od 1
do 30 minuta. Neke jednostavnije analize mogu se završiti i za nekoliko desetina sekundi.
- Osetljivost - korišćenjem plameno jonizujućeg detektora, moguće je merenje milionitih
delova (ppm) skoro svih isparljivih organskih jedinjenja. Kada se koristite selektivni detektori kao
što su detektori sa zahvatom elektrona i azot-fosforni detektori mogu se rutinski meriti i milijarditi
delovi (ppb).
- Preciznost i tačnost – gasna hromatografija omogucava analiticarima da izvrse
kvantitativnu analizu precizno pod različitim uslovima. Automatizacija i računarska
kontrola svih kritičnih hromatografskih parametara je proizvela nivo preciznosti i
tačnosti koji je bio nezamisliv pre samo desetak godina.
Kao gasovi nosači koriste se: helijum, azot, argon i vodonik, ređe ugljen-dioksid, kiseonik i
vazduh. Gasovi moraju biti permanentni, hemijski inertni prema analitima, malog viskoziteta, niske
cene i moraju da se odlikuju velikom čistoćom (99,99% ) i dobrom termičkom provodljivošću
(ukoliko se koristi detektor termičke provodljivosti). Obično se čuvaju u bocama od 40 dm
3
, pod
pritiskom od 15 MPa (150 bar), osim CO2, koji se čuva pod pritiskom od 6 Mpa. Pritisak od 150
bar-a na izlazu iz boce se redukuje membranskim redukcionim ventilom na oko 4-5 bar-a, a potom
se pre ulaza u kolonu fino podešava igličastim ventilom. Protok gasa meri se uređajima sa
sapunskim mehurovima, rotametrima,a kod automatizovanih gasnih hromatografa koristi se
instrument, čiji je osetni element anemometar sa zagrejanim vlaknom.Optimizacija protoka mobilne
faze izvodi se pomoću Van Deemterove jednačine. Apscisa minimuma krive zavisnosti visine
ekvivalenta teorijskog poda od brzine kretanja gasa predstavlja optimalnu brzinu strujanja gasa
nosača. Najveća efikasnost postiže se upotrebom vodonika, ili azota, ali je problem mala širina
minimuma krive za N
2
, pa sa malim odstupanjima od optimalne brzine, efikasnost naglo opada. U
kombinaciji GC-MS, N
2
daje jon
m/z
=28, pa je onemogućeno snimanje masenih spektara ispod ove
vrednosti. Osim toga, MS radi pod većim vakuumom, zbog čega i sistem pumpi mora biti snažniji,
zbog čega se helijum pokazao kao mnogo pogodniji. Uobičajeni protok mobilne faze u ovakvom
sistemu sa kvadrupolnim analizatorom iznosi 1 do 2 ml/min. Gas nosač propušta se kroz
molekulsko sito, koje se nalazi iza redukcionog ventila boce sa gasom, a pre ulaza u kolonu, da bi
se uklonila vlaga i druge nečistoće.
Kolone
Prema nameni, kolone za gasnu hromatografiju se dele na
preparativne
i
analitičke
, ali je
mnogo rasprostranjenija podela prema načinu pripreme i prečniku, na kolone sa
punjenjem
i
kapilarne
. Standardne punjene kolone su dužine od 1,5 do 10 m, prečnika od 2 do 4 mm, sadržaj
likvidne faze iznosi od 5 do 10%, a prosečni prečnik zrna inertnog nosača od 100 do 150 μm.
Inertni nosači obično su izrađeni od materijala na bazi dijatomejske zemlje.
Kapilarne kolone dele se na:
1
) Fused sillica WCOT
– izrađene su od amorfnog silikatnog materijala, oslobođenog
metalnih oksida, zbog čega pokazuje veliku inertnost. Vrlo su fleksibilne, a radi pojačanja se sa
spoljašnje strane presvlače polimernim materijalima.
Likvidna faza se u unutrašnjosti kolone ne vezuje fizičkim silama, već kovalentnim vezama
preko silanolnih (Si-OH) grupa.
Pokazuju veliku stabilnost pri povišenim temperaturama i čistoću, a čak i minorne organske
