KROMATOGRAFI GAS: CARA KERJA, JENIS, BAHAGIAN, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The kromatografi gas (GC) adalah teknik analisis memainkan peranan penting untuk memisahkan dan menganalisis komponen campuran. Ia juga dikenali sebagai kromatografi partisi gas-cecair, yang, seperti yang akan dilihat kemudian, adalah yang paling tepat untuk merujuk kepada teknik ini.

Dalam banyak bidang kehidupan ilmiah, ini adalah alat yang sangat diperlukan dalam kajian makmal, kerana ia adalah versi mikroskopik dari menara penyulingan, yang mampu menghasilkan hasil yang berkualiti tinggi.

Sumber: Gabriel Bolívar

Seperti namanya, ia menggunakan gas dalam pengembangan fungsinya; lebih tepatnya, mereka adalah fasa bergerak yang membawa komponen campuran.

Gas pembawa ini, yang dalam kebanyakan kes adalah helium, bergerak melalui bahagian dalam lajur kromatografi, dan pada masa yang sama semua komponen akhirnya berpisah.

Gas pembawa lain yang digunakan untuk tujuan ini adalah nitrogen, hidrogen, argon, dan metana. Pemilihan ini bergantung pada analisis dan pengesan yang digabungkan ke sistem. Dalam kimia organik, salah satu pengesan utama adalah spektrofotometer jisim (MS); oleh itu, teknik memperoleh nomenklatur CG / EM.

Oleh itu, bukan sahaja semua komponen campuran dipisahkan, tetapi massa molekulnya diketahui, dan dari situ, pengenalan dan pengukurannya.

Semua sampel mengandungi matriksnya sendiri, dan karena kromatografi mampu "memperjelas "nya untuk dipelajari, ini telah menjadi bantuan yang sangat berharga untuk kemajuan dan pengembangan metode analisis. Dan di samping itu, bersama dengan alat multivariat, ruang lingkupnya dapat dinaikkan ke tingkat yang tidak diduga.

Bagaimana kromatografi gas berfungsi?

Bagaimana teknik ini berfungsi? Fasa bergerak, yang komposisi maksimumnya adalah gas pembawa, menyeret sampel melalui bahagian dalam lajur kromatografi. Sampel cecair perlu diuapkan, dan untuk memastikannya, komponennya mesti mempunyai tekanan wap yang tinggi.

Oleh itu, gas pembawa dan sampel gas, yang teruap dari campuran cecair asli, merupakan fasa bergerak. Tetapi apakah fasa pegun?

Jawapannya bergantung pada jenis lajur yang digunakan oleh pasukan atau menuntut analisis; dan sebenarnya, fasa pegun ini menentukan jenis CG yang dipertimbangkan.

Pemisahan

Imej pusat mewakili dengan cara mudah operasi pemisahan komponen dalam lajur di CG.

Molekul-molekul gas pembawa dihilangkan agar tidak terkeliru dengan sampel yang diuapkan. Setiap warna sesuai dengan molekul yang berbeza.

Fasa pegun, walaupun kelihatan seperti sfera oren, sebenarnya filem cecair nipis yang membasahi dinding dalam lajur.

Setiap molekul akan larut atau diedarkan secara berbeza dalam cecair tersebut; mereka yang paling banyak berinteraksi dengannya tertinggal, dan mereka yang tidak berinteraksi, maju lebih cepat.

Akibatnya, pemisahan molekul berlaku, seperti yang ditunjukkan oleh titik-titik berwarna. Kemudian dikatakan bahawa titik atau molekul ungu akan terhindar terlebih dahulu, sementara titik biru akan keluar terakhir.

Cara lain untuk mengatakan perkara di atas adalah ini: molekul yang terhindar pertama mempunyai masa pengekalan terpendek (T _R ).

Oleh itu, seseorang dapat mengenal pasti molekul-molekul ini dengan perbandingan langsung T _R mereka . Kecekapan lajur berkadar langsung dengan kemampuannya untuk memisahkan molekul dengan pertalian serupa untuk fasa pegun.

Pengesanan

Setelah pemisahan selesai seperti yang ditunjukkan dalam gambar, titik-titik akan dihilangkan dan akan dikesan. Untuk ini, pengesan mesti peka terhadap gangguan atau perubahan fizikal atau kimia yang disebabkan oleh molekul ini; dan selepas ini, ia akan bertindak balas dengan isyarat yang diperkuat dan diwakili melalui kromatogram.

Kemudian dalam kromatogram di mana isyarat, bentuk dan ketinggiannya sebagai fungsi masa dapat dianalisis. Contoh titik berwarna harus menghasilkan empat isyarat: satu untuk molekul ungu, satu untuk molekul hijau, satu lagi untuk yang berwarna mustard, dan isyarat terakhir, dengan T _R yang lebih tinggi , untuk yang biru.

Katakan lajurnya lemah dan tidak dapat memisahkan molekul berwarna kebiruan dan mustard dengan betul. Apa akan terjadi? Dalam kes ini, bukan empat jalur elusi akan diperoleh, tetapi tiga, sejak dua yang terakhir bertindih.

Ini juga boleh berlaku sekiranya kromatografi dilakukan pada suhu yang terlalu tinggi. Kenapa? Kerana semakin tinggi suhu, semakin tinggi kelajuan penghijrahan molekul gas, dan semakin rendah kelarutannya; dan oleh itu interaksinya dengan fasa pegun.

Jenis-Jenis

Terdapat dua jenis kromatografi gas: CGS dan CGL.

CGS

CGS adalah singkatan dari Gas-Solid Chromatography. Ia dicirikan dengan mempunyai fasa pegun yang padat dan bukannya fasa cair.

Pepejal mesti mempunyai liang-liang diameter yang dikawal oleh di mana molekul-molekul dikekalkan semasa mereka berpindah melalui lajur. Pepejal ini biasanya penyaring molekul, seperti zeolit.

Ia digunakan untuk molekul yang sangat spesifik, kerana CGS umumnya menghadapi beberapa komplikasi eksperimen; sebagai contoh, pepejal dapat mengekalkan salah satu molekul secara tidak dapat dipulihkan, mengubah sepenuhnya bentuk kromatogram dan nilai analitiknya.

CGL

CGL adalah Kromatografi Cecair Gas. Jenis kromatografi gas inilah yang merangkumi sebahagian besar semua aplikasi, dan oleh itu lebih berguna bagi kedua-dua jenis tersebut.

Sebenarnya, CGL identik dengan kromatografi gas, walaupun tidak ditentukan yang mana yang dibicarakan. Selanjutnya hanya sebutan akan dibuat untuk jenis CG ini.

Bahagian kromatograf gas

Sumber: Tidak ada pengarang yang boleh dibaca mesin. Dz menganggap (berdasarkan tuntutan hak cipta). , melalui Wikimedia Commons

Skema ringkas bahagian kromatograf gas ditunjukkan dalam gambar di atas. Perhatikan bahawa tekanan dan aliran aliran gas pembawa dapat diatur, serta suhu tungku yang memanaskan lajur.

Dari gambar ini anda dapat meringkaskan CG. Aliran Dia mengalir dari silinder, yang bergantung pada pengesan, satu bahagian dialihkan ke arahnya dan yang lain diarahkan ke penyuntik.

Mikrosyring diletakkan di dalam penyuntik dengan jumlah sampel dalam urutan µL dilepaskan segera (tidak secara beransur-ansur).

Haba dari relau dan penyuntik mestilah cukup tinggi untuk menguap sampel dengan serta-merta; melainkan jika sampel gas disuntik secara langsung.

Namun, suhu tidak boleh terlalu tinggi, kerana dapat menguap cairan di lajur, yang berfungsi sebagai fasa pegun.

Lajur itu dikemas seperti spiral, walaupun dapat juga berbentuk U. Ketika sampel bergerak sepanjang panjang lajur, ia mencapai pengesan, yang isyaratnya diperkuat, sehingga memperoleh kromatogram.

Ruangan

Di pasaran terdapat banyak katalog dengan banyak pilihan untuk lajur kromatografi. Pemilihan ini bergantung pada kekutuban komponen yang akan dipisahkan dan dianalisis; jika sampel adalah apolar, maka lajur dengan fasa pegun yang paling sedikit polar akan dipilih.

Lajur boleh berbentuk jenis kapilari atau kapilari. Lajur gambar tengah adalah kapilari, kerana fasa pegun meliputi diameter dalamannya tetapi tidak keseluruhan bahagian dalamnya.

Di ruangan yang penuh sesak, seluruh bahagian dalam dipenuhi dengan pepejal yang biasanya debu batu api atau bumi diatom.

Bahan luarnya terdiri daripada tembaga, keluli tahan karat, atau bahkan kaca atau plastik. Masing-masing mempunyai ciri khasnya: cara penggunaan, panjang, komponen yang dapat dipisahkannya dengan sebaik-baiknya, suhu kerja yang optimum, diameter dalaman, peratusan fasa pegun yang diserap pada pepejal sokongan, dll.

Pengesan

Sekiranya lajur dan relau adalah jantung GC (baik CGS atau CGL), pengesan adalah otaknya. Sekiranya pengesan tidak berfungsi, tidak ada gunanya memisahkan komponen-komponen sampel, kerana anda tidak akan tahu apa itu. Pengesan yang baik mesti peka terhadap kehadiran analit dan bertindak balas terhadap sebahagian besar komponen.

Salah satu yang paling banyak digunakan adalah kekonduksian terma (TCD), ia akan bertindak balas terhadap semua komponen, walaupun tidak dengan kecekapan yang sama dengan pengesan lain yang dirancang untuk sekumpulan analit tertentu.

Sebagai contoh, pengesan pengionan api (FID) bertujuan untuk sampel hidrokarbon atau molekul organik lain.

Permohonan

-Kromatograf gas tidak boleh hilang di makmal siasatan forensik atau jenayah.

-Dalam industri farmaseutikal digunakan sebagai alat analisis kualiti untuk mencari kekotoran dalam kumpulan ubat-ubatan yang dihasilkan.

-Membantu mengesan dan mengukur sampel ubat, atau membenarkan analisis untuk memeriksa sama ada seorang atlet didoping.

-Ia digunakan untuk menganalisis jumlah sebatian halogen dalam sumber air. Begitu juga, tahap pencemaran oleh racun perosak dapat ditentukan dari tanah.

-Menganalisis profil asid lemak sampel dari pelbagai asal, sama ada sayur atau haiwan.

-Mengubah biomolekul menjadi derivatif tidak menentu, ia dapat dikaji dengan teknik ini. Oleh itu, kandungan alkohol, lemak, karbohidrat, asid amino, enzim dan asid nukleik dapat dikaji.

Rujukan

1. Day, R., & Underwood, A. (1986). Kimia Analitik Kuantitatif. Kromatografi gas-cecair. (Edisi kelima.) Dewan Prentice PEARSON.
2. Carey F. (2008). Kimia organik. (Edisi keenam). Mc Graw Hill, hlm.577-578.
3. Skoog DA & West DM (1986). Analisis Instrumental. (Edisi kedua). Interamerika.
4. Wikipedia. (2018). Kromatografi gas. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
5. Thet K. & Woo N. (30 Jun 2018). Kromatografi gas. LibreTexts Kimia. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org
6. Universiti Sheffield Hallam. (sf). Kromatografi gas. Dipulihkan dari: mengajar.shu.ac.uk