كروماتوگرافي گازي

[SaNbOy]

گاز كروماتوگرافگاز كروماتوگرافي
GC
کروماتوگرافی کاغذ gas chromatography
فاز ساکن یک مایع است که بر سطح مواد جامد بی اثر پوشش داده شده و درون یک ستون فرار دارد. فاز متحرک نیز یک گاز است.
این کروماتوگرافی به دستگاه نیاز دارد. این دستگاه شامل:
سیلندر گاز بی اثر (Ne _ He)/ ستون جداسازی(separation column) / محل تزریق نمونه(injection port) / اشکارساز (detector) / ثبات (recorder) / هیتر / ترموستات

ستون گاهی چند متر است بنابراین انرا مارپیچ می سازند. محل تزریق و ستون باید گرم شود تا نمونه نیز بخار شده همرا گاز حرکت کند برای از هیتر استفاده می شود. نمونه های جدا شده یکی یکی به اشکارساز میرسند که به صورت یک پیک یا قله در ثبات نشان داده می شود.
زمانی که طول میکشد تا max مقدار جسم از ستون خارج شود را زمان بازداری گویند. حجمی از فاز متحرک که باعث می شود max جسم خارج شود را نیز حجم بازداری می گویند.
V=FT
که F سرعت عبور است.

مقادیر V و T از خصوصیات یک ماده اند و در شرایط ثابت (گاز- دما- فشار-فاز ساکن-طول ستون- اشکارساز و...) ثابت هستند و ارتفاع پیک یا سطح زیر پیک به غلظت بستگی دارد, بنابراین می توان هم تجزیه ی کمی و هم کیفی را انجام داد.

[hamedharrafi]

كروماتوگرافي
پر کاربردترین شیوه جداسازي موادتجزیه‌ای کروماتوگرافی است که در تمام شاخه‌های علوم کاربردهایی دارد. کرماتوگرافی گروه گوناگون و مهمی از روش‌های جداسازی مواد را شامل می‌شود و امکانمی‌دهد تا اجزای سازنده نزدیک به هممخلوط‌های کمپلکسرا جدا ،منزویو شناسایی کند بسیاری از اینجداسازی‌ها به روش‌های دیگر ناممکن است.
روش‌های کروماتوگرافی
روش‌های کروماتوگرافی را می‌توان ابتدا بر حسب ماهیتفاز متحرک و سپس بر حسب ماهیت فاز ساکن طبقه‌بندی کرد. فاز متحرک ممکن است گازیا مایع و فاز ساکن ممکن است جامد یا مایع باشد. بدین ترتیب فرآیند کروماتوگرافی بهچهار بخش اصلی تقسیم می شود. اگر فاز ساکن جامدباشد کروماتوگرافی راكروماتوگرافي جذب سطحي و اگر فاز ساکن ،مايع باشد کروماتوگرافیرا تقسیمی می‌نامند.

گاز کروماتوگرافی GC
كروماتوگرافي گازي يک روش فيزيکي است که براي جداسازي، شناسايي و اندازه‌گيري اجزايفرار به کار مي‌رود. به عنوان مثال جدا کردن بنزن (نقطه جوش 1/80) از سيلکوهگزان (نقطه جوش 8/80) بوسيله تقطير جزء به جزء غير ممکن است. در صورتي که آنها را در چنددقيقه مي‌توان به کمک کروماتوگرافي گازي جدا نمود و شناسايي کرد. همچنين حدود 200جزء مختلف نفت خام را به آساني مي‌توان تشخيص داد. اين روش سريع و ساده است و برايتشخيص ناخالصي‌هاي موجود در يک ماده فرار يا مقادير کم مواد ضد آفت در پوستميوه‌جات و اندازه‌گيري گازها و آلودگي مواد به کار مي رود.
در GC با دو فاز سر و كار داريم: فاز ساكن و فاز متحرك، فاز متحرك يك گاز است و فاز ساكن مي تواند مايع يا جامد باشد. فاز متحرك هيچ نقشي در جداسازي ندارد و يكي از تفاوت هاي GC با HPLC همين موضوع است. در HPLC فاز متحرك يك مايع است كه در جداسازي نقش دارد. تنها نقش فاز متحرك در GC حمل مواد به جلو و خارج كردن آنها از ستون است. به همين دليل كيفيت جداسازي در HPLC بهتر است از GC.
ابتدا نمونه را توسط سرنگ داخل injector تزريق مي كنيم. نمونه پس از ورود به injector به بخار تبديل شده و با فاز متحرك مخلوط شده، وارد ستون مي شود. نمونه جذب ستون مي شود و در زمانهاي مختلف به وسيله گاز بي اثر از ستون بيرون مي آيد و وارد دتكتور مي شود. ستون قلب دستگاه است زيرا عمل اصلي كه جداسازي است در آنجا انجام مي شود. دتكتور شناسايي را انجام مي دهد جهت شناسايي مواد با GC از (Rt) Retention time استفاده مي شود. Rt زماني است كه طول مي كشد تا جسم از دتكتور بيرون بيايد ،يعني از زمان تزريق نمونه تا زمان ظاهرشدن پيك ها روي دستگاه كه براي يك ماده تحت شرايط ثابت، مقداري ثابت است. بنابراين از مقايسه Rt معلوم با Rt مجهول، مي توان اجزاي موجود در مجهول را تشخيص داد.
اگر مجهول و استاندارد، Rt يكسان داشتند، مي توان نتيجه گرفت كه هر دو نمونه يكي هستند.
پارامتر مهم ديگر در GC، سطح زير منحني (AUC) است. ركوردر به ما كروماتوگرامي مي دهد كه در راس هر پيك Rt را مي نويسد و AUC مربوط به آن را هم مي دهد پس كروماتوگرام حاوي دو اطلاع ارزنده است:
1- Rt براي شناسايي كيفي جسم
2- AUC براي تعيين مقدار كمي جسم
گاز حامل: يك گاز بي اثر است (He, H2, N2)، He از همه بهتر است ولي چون گران است كاربرد كمي دارد. نگهداري H2 هم خطرناك است چون قابليت انفجار دارد، بنابراين N2 استفاده مي شود.

اجزاء و قسمتهاي مختلف دستگاه GC

1- سيلندر حاوي گاز حامل، در اين دستگاه از گاز ازت كه گازي خنثي، ارزان و در دسترس است استفاده مي شود.

2- فلومتر، توسط اين قسمت از دستگاه تنظيم فشار گاز حامل صورت مي گيرد كه اگر نمونه سريعتر بيرون بيايد ممكن است دو پيك روي هم بيفتند. هر چه فلو بيشتر باشد، مواد سريعتر از ستون خارج مي شوند. . فلو برحسب ml/min است. (در كار با GC بايد نوع گاز حامل و flue آن ذكر شود).در اين دستگاه از گاز ازت با فلو ml/min 18 استفاده شد.در اين دستگاه سه عدد فلومتر مربوط به تنظيم فلو گاز ازت، هوا و هيدروژن وجود داشت. كه هر كدام را با ميزان موردنياز تنظيم كرديم.

3- محل تزريق نمونه :(injector)دو محل تزريق در بالا و پائين وجود دارد كه نمونه را به سرعت و توسط يك سرنگ در يكي از آنها بسته به اينكه از ستون بالايي يا پاييني استفاده مي كنيم تزريق مي كنيم. حجم نمونه تزريق شده در اين آزمايش يك ميكروليتر بود. اما حجم سرنگ دستگاه ده ميكروليتر است. .با GC مي توان نمونه هاي با حجم هاي بسيار كم تا دهم هاي ميكروليتر را اندازه گيري نمود. بعد از تزريق نمونه به سرعت و بدون مكث دكمه interface را فشار مي دهيم. (حجم تزريق هم بايد در كار با GC گزارش شود).
4- ستون (column):ستون نقش اصلي جداسازي را به عهده دارد كه از جنس هاي مختلف مي باشد:ستون فولادي،مسی ،شيشه ايی يا استيل باشد .كه سخت پر مي شود و حتما بايد توسط كارخانه سازنده پر شود.
ستون مسي: انعطاف پذيري خوبي دارد و به راحتي پر مي شود زيرا مي توان آن را به صورت مستقيم پر كرد و سپس به صورت مارپيچ در آورد. ولي عيب آنها تشكيل اكسيد مس در جداره ستون مي باشد كه مي تواند برخي واكنش ها را كاتاليز كند. در حالي كه ستون هاي فولادي اين عيب را ندارند.
ستون هاي شيشه اي كه مزيت آنها اين است كه داخل آنها را مي توانيم مشاهده كنيم بنابراين اگر هوا گرفته باشد متوجه مي شويم و عيب آنها شكننده بودنشان است. ستون هاي فولادي خيلي مستحكمند و بايد در كارخانه بصورت مارپيچ در آيند، بنابراين پركردن آنها مشكل است و احتياج به دستگاه ويبراتور داريم. يك ويژگي مهم و تاثير گذار در ستون ها پلاريته آنهاست كه توسط كارخانه سازنده مشخص مي شود كه بر اين اساس مي توان ستون هاي مشابه را انتخاب كرد.
. ما در اين آزمايشگاه از ستون Capillary استفاده مي كنيم با طول حدود m 30، نوع ستون PE-1 است. N2 گاز ® فاز متحرك
GSC جامد فاز ثابت
GLC مايع
براي فاز مايع از خاكه آجر يا chromosorb p كه بي اثر است براي تثبيت مايع استفاده مي كنند آن را پر مي كنند. و مايع ديرجوش را روي خاكه آجر مي دهند و تثبيت مي كند كه معمولا پارافين يا silicon greas است.

5- Oven:قسمت گرم كننده است.سه قسمت از دستگاه بايد گرم شوند. Injector, oven و Column (كه دو عدد هستند و در بالا و پايين oven قرار مي گيرند) و نيز Detector قرار دارد
دماي ستون بايد چند درجه بالاتر از نقطه جوش دير جوش ترين جزء موجود در نمونه باشد مثلا اگر بالاترين نقطه جوش °C 150 باشد، دماي ستون °C 170 باشد.دماي injector بايد چند درجه بالاتر از ستون و دماي دتكتور هم چند درجه بالاتر از injector باشد با ستون با دو برنامه دمايي مي توان كار كرد:اگر روش كار ايزوترمال باشد به oven يك دماي ثابت مي دهيم اما اگر به روش برنامه ريزي كار كنيم، بايد به آن برنامه دمايي بدهيم.
روش Isothermal ( با يك دماي ثابت كار مي كنيم)، بيشتر زماني استفاده مي شود كه در نمونه فقط يك ماده مورد شناسايي وجود دارد يا اگر چند ماده وجود دارد، نقطه جوش آنها نزديك به هم است.
روش برنامه ريزي دمايي (programming): در مواقعي استفاده مي شود كه مواد موجود در نمونه Range وسيعي از نقطه جوش دارند و اگر ابتدا دماي Oven را بالاتر از نقطه جوش دير جوش ترين ماده قرار دهيم، مواد با نقطه جوش كمتر تجزيه خواهد شد و نمي توان آنها را شناسايي كرد. بنابراين طوري دما را تنظيم مي كنيم كه با سرعت مشخصي از چند درجه بالاتر ازمواد به ترتيب نقطه جوش از ستون بيرون مي آيند يعني هر چه تعداد كربن هاي ماده بيشتر باشد ديرتر بيرون مي آيند و پيك آنها ديرتر ظاهر مي شود. وقتي نمونه اي حاوي چند جزء با طيف وسيع BP است نمي توان از روش ايزوترمال استفاده كرد زيرا با داشتن فقط يك دما، ممكن است يك جزء خيلي سريع بيرون بيايد و از دست برود يا بيرون آمدن آن، زمان طولاني ببرد. بنابراين بايد از روش Programming استفاده كنيم، يعني از چند Oven استفاده كرده و به هر يك، دمايي خاص مي دهيم.در دستگاه ،3، Oven داريم كه از تعداد موردنياز بسته به كاربرد مي توان استفاده كرد. هر Oven مثل يك ايستگاه مي باشد كه در هر يك، ماده زماني متوقف مي باشد و سپس با Rate خاصي از هر ايستگاه به ايستگاه ديگر مي رود. پس در صورت استفاده از هر 3 Oven، 2 Rate مي گيريم:درجه حرارت داده شده به Oven ها تجربي است و مثلا روي دمايي خاص گذاشته و بررسي مي كنيم كه پيك مي گيريم يا نه ؟
اگر پيك در نمونه بهم چسبيده باشد، با كم كردن درجه حرارت Oven و فلوي گاز، پيك ها را جدا مي كنيم.اگر فقط از 2 Oven استفاده مي كرديم بايد Time3=0 ، Rate2=0 مي بود، در واقع به 3 Oven برنامه نمي دهيم. Rate بين 5-30 des/min مي تواند باشد.
نقطه جوش زود جوش ترين ماده به چند درجه بالاتر از نقطه جوش دير جوش ترين ماده برسد به اين ترتيب مي توانيم تمام مواد موجود در نمونه را شناسايي كنيم و كيفيت كار ما بالا مي رود.

6- :Detectorدتكتور بر اساس پاسخي كه مي دهد به دو دسته تقسيم مي شود:
دتكتور انتگرالي، كه پاسخ انتگرالي مي دهد. كه امروزه منسوخ شده است.
دتكتور تفكيكي، پاسخ اين دتكتور به اين صورت است كه وقتي گاز حامل به تنهايي مي آيد، خط صاف و وقتي به همراه نمونه مي آيد يك پيك مي دهد.
يكي از دتكتورهاي تفكيكي كه در GC استفاده مي شود Flame Ionization Detector (FID) مي باشد. نمونه ها بعد از اينكه از ستون خارج مي شوند وارد دتكتور مي شوند. نمونه ها در شعله دتكتور مي سوزند و ايجاد يون و الكترون مي كنند. آنچه مهم است الكترون هايي است كه توليد مي شوند. الكترونها جرياني را كه از FID عبور مي كند افزايش مي دهند و غلظت نمونه متناسب با ­ ميزان جريان است .
براي تشكيل شعله از سوخت هيدروژن با اكسيژن هوا استفاده مي كنيم. چون نگهداري هيدروژن خطرناك است و امكان انفجار وجود دارد، يك هيدروژن ژنراتور وجود دارد كه از تجزيه آب هيدروژن توليد مي كند. براي تامين اكسيژن هم از كپسول هوا استفاده مي شود.
نشانه روشن بودن دستگاه دتكتور اين است كه بخار آب از آن خارج شود. FID حساسيت بالايي دارد و عيب آن تخريب نمونه است در اين دستگاه از FID استفاده كرديم. (نوع دتكتور هم بايد در كار تحقيقاتي ذكر شود).

7- رکوردر

چگونگي تنظيم دما:
دماي ستون را چند درجه بالاتر از نقطه جوش دير جوشترين جزء موجود در نمونه قرار مي دهيم و دماي injector را چند درجه بالاتر از ستون و نيز دماي دتكتور نيز چند درجه بالاتر از دماي injector قرار مي دهيم.
برنامه دمايي ايزوترمال:
70°C = oven ستون
90°C = Injector
mLit = مقدار تزريق 100°C= Detector

علت استفاده از استاندارد داخلي:
در روش AUC بايد از استاندارد داخلي استفاده كنيم كه علت استفاده از استاندارد داخلي، حذف خطاي حاصل از حجم تزريق مي باشد. زيرا حجم تزريق كم است و احتمال اشتباه زياد مي باشد و براي استفاده كمي و حذف اين خطا از يك استاندارد داخلي كه از لحاظ ساختمان شيميايي نزديك به نمونه باشد استفاده مي كنيم مثلا در اين آزمايش براي تعيين مقدار اتانول از بوتانول به عنوان استاندارد داخلي استفاده مي كنيم زيرا از لحاظ ساختمان شيميايي نزديك به نمونه اتانول است بنابراين ضمن اينكه پيك هاي مربوط به هر كدام جدا مي باشد، خيلي هم از هم فاصله ندارند.
کاربردها
برخی از کاربردهای مهم کروماتوگرافی گازی(GC) عبارتستاز:
جداسازی و شناسائی برخی از ترکیبات آلی در صنايع نفت- گاز و پتروشيمي
تعیین ساختارترکیبات آلی در لاستیک
آنالیز برخی داروهای نانو ذرات

[faridbensaeed]

كروماتوگرافي:
تعريف كلي
كروماتوگرافي تكنيكي است براي جداسازي تركيبات يك مخلوط شيميايي كه بر اساس ضريب تقسيم موادي كه بين يك فاز ساكن كه داراي سطح زيادي است و يك فاز متحرك پخش مي شوند، قرار دارد وجهت شناسايي يا اندازه گيري مقادير كمي تركيبات آن مخلوط بكار مي رود.
اين روش متداولترين روش جدا سازي تجزيه اي است كه در تمام شاخه هاي علوم كاربرد دارد.
تاريخچه
كمي بعد از شروع قرن بيستم كروماتوگرافي ستوني توسط گياه شناس روسي ميخائيل تسوت Mikhail Tswett ابداع و نامگذاري شد. او اين تكنيك را براي جدا كردن رنگ دانه هاي گياهي از قبيل كلروفيل و زانتوفيل ،با عبور دادن محلولهايي از اين تركيبات از داخل يك ستون شيشه اي كه با پودر نرم كربنات كلسيم انباشته شده بود به كار برد .چون گونه هاي جدا شده بصورت نوارهاي رنگي در ستون ظاهر شدند وي نام كروماتوگرافي را براي اين روش انتخاب كرد.( در زبان يوناني Chroma يعني رنگ و Graphein يعني نوشتن ).
در سال ۱۹۵۲ جايزه نوبل به مارتين و سينج (Martin and Synge ) اهدا گرديد . اين دو دانشمند ثابت نمودند كه پخش نمونه بين دو فاز مايع بيشتر از دو فاز مايع و جامد است و روش كرو ماتوگرافي كاغذي را جايگزين كروماتوگرافي ستوني كردند.در ضمن خاطر نشان نمودند كه فاز گاز بجاي فاز مايع از مزيت زيادتري برخوردار است .از اين تاريخ به بعد مطالعات زيادي بر روي كروماتوگرافي گاز-جامد وگاز-مايع توسط محققان صورت گرفت و اين وسيله جهت جداسازي اجزاء يك نمونه در بيشتر آزمايشگاههاو دانشگاهها مورد استفاده قرار گرفت .
امروزه كرو ماتوگرافي گازي يكي از قدرتمند ترين و در عين حال فراگيرترين روشهاي تجزيه دستگاهي است كه تاكنون به خدمت گرفته شده است.

تقسيم بندي كروماتوگرافي بر اساس فاز متحرك
الف: كروماتوگرافي مايع:
فاز متحرك مايع بوده واز حلالهاي با درصد خلوص خيلي بالا جهت انجام آن استفاده مي شود.
جهت فرستادن حلال به داخل ستون از پمپ استفاده مي شود.كروماتوگرافي مايع براي تركيبات با جرم مولكولي 80 تا 5000 استفاده مي شود.
ب: كروماتوگرافي گازي
فاز متحرك گاز بوده كه به آن گاز حامل نيز گفته مي شود عملكرد گاز حامل انتقال نمونه از ميان ستون مي باشد مي باشد كه معمولترين گازهاي حامل. گازهاي نيتروژن .هيدروژن وهليوم ميباشند.
مهمترين مشخصه گاز حامل خلوص آن مي باشد.ناخالصي در آن باعث توليد noise در base line مي شودكه بر حساسيت تاثير ميگذارد و در نتيجه دقت كمي آناليز را به خطر مي اندازد.
نيتروژن بيشترين راندمان را در حجم بهينه و مناسب داردو باعث ميشود كه تعداد سيني هاي تئوري بيشتري در طول ستون ايجاد شود ولي در سرعتهاي بالا از راندمان آن كاسته مي شود.هيدروژن و هليوم تعداد سيني هاي كمتري توليد مي كنند ولي راندمان بهينه آنها در سرعت بيشتري اتفاق مي افتد.بنابراين زمان آناليز Run time را كاهش داد.هيدروژن بعلت خطرات احتمالي كمتر استفاده ميشود.در اين بين هليم نه خطري دارد ونه از راندمان آن در سرعتهاي بالا كاسته مي شود لذا بيشتر مورد استفاده قرار مي گيرد.
بطور كلي در انتخاب گاز حامل بايستي به نكات زير توجه كرد :
1- نسبت به نمونه و حلال بي اثر باشد.
2- قادر باشد ميزان نفوذ گازهاي نمونه را بدرون Packing به حداقل رساند.
3- سهولت در تهيه و خالص بودن .
4- ارزان بودن.
5- مناسب با تشخيص دهنده Detector مورد استفاده باشد.

يك سيلندر گاز با فشار زياد منبع گاز حامل محسوب مي شود. اين گاز تحت فشار و جريان كنترل شده سيستم كروماتوگرافي را در تمام مدت آناليز تغذيه مي نمايد. در درجه حرارت كنترل شده اين جريان يكنواخت , عناصر مختلف نمونه تزريق شده به ستون را در زمان معيني خارج مي نمايد.
از آنجا كه جريان ثابت است هر عنصر از لحظه تزريق تا لحظه خروج از ستون( (Retention Time نياز به حجم معيني از گاز حامل دارد.
شرايط بهينه سازي عمليات براي گاز حامل

هيدروژن

قطر داخلي (mm)

سرعت متوسط گاز

حامل (cm/s)

فشار ورودي

(bar/25 m)

0.15

50-60

1.5

0.25

40-45

0.7

0.32

29-34

0.4

0.53

20-25

0.15

0.53 (packed conditions)

70-80

0.6

نيتروژن

قطر داخلي (mm)

سرعت متوسط گاز

حامل (cm/s)

فشار ورودي

(bar/25 m)

0.15

15-20

1.0

0.25

10-15

0.5

0.32

7-11

0.3

0.53

4-8

0.15

0.53 (packed conditions)

30-40

1.0

هليوم

قطر داخلي (mm)

سرعت متوسط گاز

حامل (cm/s)

فشار ورودي

(bar/25 m)

0.15

35-40

18

0.25

22-27

0.9

0.32

10-21

0.5

0.53

11-16

0.2

0.53 (packed conditions)

50-60

0.7

در كروماتوگرافي گازي فازهاي ثابت انواع مختلفي دارند كه با توجه به نوع فاز ساكن آنها را بدين ترتيب نامگذاري مي كنند.كه در قسمت ستونها بطور مفصل شرح فاز ساكن خواهد آمد.
. اگر فاز ثابت جامد باشد آنرا( G.S.C) Gas- Solid chromatography مي نامند.
اگر فاز ثابت مايع باشد آنرا Gas –Liquid Chromatography مي نامند. در اين روش مايع بصورت قشر نازكي روي ماده اي جامد و بي اثر پخش مي كنند كه تفكيك نمونه بر اساس تقسيم به بخش هاي جزء كردن (Partitioning ) درون وبيرون اين قشر نازك مايع انجام مي گيرد .
در G.L.C عناصري كه بايستي تفكيك شوند بوسيله گاز بي اثر ( گاز حامل ) به داخل برج تفكيك رانده مي شود .
نمونه مخلوط بين گاز حامل و حلالي غير فرار ( Stationary Phase ) كه روي ذرات جامدي آغشته شده اند به بخش هاي جزء تقسيم مي شوند ( Partitioned ) . حلال در حركت عناصر نمونه ( بستگي به ضريب قدرت پخش آنها ) تاخير ايجاد مي كند تا زمانيكه آنها بصورت دسته مجزائي در گاز حامل قرار گيرند. اين عناصر تفكيك شده بوسيله جريان گاز حامل از ستون خارج و وارد تشخيص دهنده توسط دستگاه ثبات به شكل منحني هائي تابع از زمان ثبت مي شوند.

[*مینا*]

[eghbaly]

چند تا کتاب در مورد کروماتوگرافی..

Introduction to Modern Liquid Chromatography, Third Edition
by: Lloyd R. Snyder, Joseph J. Kirkland, John W. Dolan




http://ifile.it/1g5t72x/9780470167540.pdf
یا

http://megashare.com/1801807


75 Years of Chromatography (Journal of chromatography library)

Leslie S. Ettre, Albert Zlatkis



http://ifile.it/4ybpi1x/265838___044...matography.rar