http://www.samba.com.pl/index.php?parametr=analizatory¶metr2=analiza1 Chromatografia, znana od 1903 roku, osišgnęła obecnie stopień rozwoju i możliwoci, które powodujš, że jest ona najbardziej rozpowszechnionš metodš analizy zwišzków organicznych, Umożliwia ona rozdział złożonych jednorodnych mieszanin zwišzków chemicznych organicznych i nieorganicznych - od gazów trwałych do polimerowe Wišzki te mogš być wykryte, zidentyfikowane i oznaczone ilociowo a nawet wydzielone z mieszaniny w skali od laboratoryjnej do przemysłowej. Oprócz zastosowań analitycznych chromatografia jest coraz szerzej wykorzystywana do badania właciwoci fizykochemicznych adsorbentów i katalizatorów. Chromatografia, w celach analitycznych, jest stosowana w laboratoriach oraz bezporednio w instalacjach przemysłowych. Wykorzystuje się jš w przemyle chemicznym, petrochemicznym i karbochemicznym, w służbie zdrowia, farmacji, kontroli zanieczyszczeń rodowiska, w rolnictwie, przemyle spożywczym i kosmetycznym. Chromatografia gazowa jest jednš z najbardziej rozpowszechnionych metod instrumentalnych w chemii analitycznej. Przy jej pomocy można analizować substancje majšce w warunkach chromatografowania postać gazów lub par. Ocenia się, że około 20% znanych zwišzków chemicznych spełnia ten warunek. Chromatografia gazowa obejmuje wszystkie metody chromatograficzne, w której fazš ruchomš jest gaz. W zależnoci od typu stosowanej fazy nieruchomej (stacjonarnej) wyróżniamy: * chromatografie adsorpcyjna (fazš nieruchomš jest adsorbent, rozdzielanie polega na różnej adsorpcji składników próbki przez fazę stacjonarnš, tzw. chromatografia w układzie gazciało stałe) * chromatografię podziałowš (fazš nieruchomš jest ciecz, która jest rozpuszczalnikiem dla rozdzielanych substancji, rozdzielanie polega na podziale składników próbki pomiędzy fazę ciekłš i gazowš, tzw chromatografia w układzie gaz-ciecz) Faza stacjonarna charakteryzuje się dużš powierzchniš. Faza ruchoma przepływa przez niš w jednym kierunku. Proces rozdziału pomiędzy obie fazy powtarza się wielokrotnie w kontynuowanym dynamicznym procesie. Schemat aparatury do chromatografii gazowej jest przedstawiony na rys.1 1. doprowadzenie gazu nonego, 2. regulator przepływu gazu, 3. manometr, 4. wlot próbki, 5. termostat, 6. kolumna, 7. detektor, 8. wzmacniacz, 9. rejestrator; linie przerywane oznaczajš zakresy objęte termostatowaniem Gaz nony (faza ruchoma) stosuje się najczęciej wodór, azot, argon lub hel. Rodzaj gazu nonego ma mały, zwykle pomijalny wpływ na wynik rozdzielania chromatograficznego i jest głównie uzależniony od rodzaju użytego detektora. Jego czystoć ma wpływ na pracę detektora i wypełnienie kolumn, które może ulegać dezaktywacji. Gaz nony nie może zawierać zanieczyszczeń, przede wszystkim tlenu, pary wodnej i węglowodorów. Injector (urzšdzenie dozujšce) jest elementem umożliwiajšcym wprowadzenie próbki w strumień gazu nonego, który przenosi jš do kolumny. Sposób wprowadzenia próbki zależy od jej stanu skupienia. Wprowadzona do kolumny próbka musi mieć możliwie najmniejszš objętoć. Próbki ciekłe dozuje się za pomocš specjalnych mikrostrzykawek. Próbka powinna odparować lub odsublimować w dozowniku w możliwie jak najkrótszym czasie. W tym celu temperatura dozownika jest zwykle około 20 0C wyższa od temp. wrzenia najwyżej wrzšcego składnika próbki. Za wysoka temp. dozownika może powodować termiczny rozkład próbki i pojawienie się na chromatogarmie pików produktów tego rozkładu, tzw. pików duchów. Za niska temp. dozownika powoduje długi czas wprowadzania próbki na kolumnę, co objawia się pikami rozmytymi, niesymetrycznym, lub ich złym rozdziałem. Próbki ciał stałych, przeważnie wprowadza się w postaci ich roztworów. Jeli nie jest to możliwe, próbkę wprowadza się specjalnš strzykawkš do dozowania substancji stałych. Gazy dozuje się bšd to za pomocš specjalnych strzykawek bšd za pomocš specjalnych zaworów dozujšcych (popularny jest tzw. zawór szeciodrożny). Najważniejszš częciš składowš chromatografu, jako że w niej następuje rozdział badanych substancji jest kolumna. Wypełnienie kolumny ma decydujšcy wpływ na wynik analizy chromatograficznej. Najczęciej stosowane sš kolumny kapilarne i pakowane. Oprócz tego istniejš kolumny mikropakowane, preparatywne i mikrokapilarne. Najpopularniejszymi kolumnami sš kolumny kapilarne. Charakteryzujš się one dużš zdolnociš rozdzielczš. rednica ich wynosi 0,2-0,6 mm, a długoć sięga kilkudziesięciu metrów. Majš one postać zwoju i wytwarzane sš ze szkła lub topionego kwarcu. W celu zwiększenia wytrzymałoci i trwałoci mechanicznej kolumny kwarcowe pokrywa się z zewnštrz warstwš tworzywa sztucznego. Fazy stacjonarne w kolumnach kapilarnych mogš być zarówno adsorbentami, jak i cieczami i sš osadzone na ciankach w różny sposób. Dzieli się je na kolumny z gładkimi cianami pokrytymi ciekłš fazš stacjonarnš (WCOT)- najczęciej stosowane, kolumny z warstwš porowata na ciankach (PLOT) oraz kolumny na cianki których naniesiono nonik nasycony ciekłš faza stacjonarna (SCOT). Gruboć warstwy stacjonarnej wynosi zwykle 0,1-0,3 mm. Cieńsza warstwa powoduje, że kolumna jest sprawniejsza i krótsze sš czasy rozdzielania, grubsza- większš pojemnoć sorpcyjnš kolumny. Przy niektórych typach detektorów (GC-MS) kolumny kapilarne sš jedynymi możliwymi do zastosowania. Kolumny pakowane wypełnia się czšstkami adsorbentu lub nonika z osadzonš na nim fazš ciekłš. Czšstki wypełnienia powinny mieć wšski zakres frakcji sitowej i kulisty kształt, gdyż zapewnia to małe opory przepływu gazu przez kolumnę i małe rozmycie dyfuzyjne. Wypełnienie kolumny oraz własnoci wypełnienia (polarnoć) majš ogromne znaczenie przy rozdziale substancji. Substancje rozdzielone na kolumnie opuszczajšc jš sš wykrywane kolejno za pomocš detektora. Zadaniem detektora jest przetworzenie stężenia substancji w fazie ruchomej w sygnały elektryczne. Powstajšcy sygnał często wymaga dodatkowego wzmocnienia. Detektor chromatograficzny powinien charakteryzować się dużš czułociš, niskš granicš wykrywalnoci, dużš stabilnociš, dużym zakresem liniowoci wskazań oraz dobrš odtwarzalnociš. Poszczególne właciwoci detektora nabierajš znaczenia w zależnoci od wymogów analizy. Niektóre detektory niszczš wykrywane substancje. W zasadzie każda właciwoć fizyczna lub fizykochemiczna substancji różnišca jš od gazu nonego może być stosowana jako podstawa detekcji, ograniczenia wynikajš z wymagań stawianych detektorom. Rozróżnia się detektory uniwersalne (do wykrywania wszystkich substancji) i selektywne ( do wykrywania tylko niektórych grup zwišzków, np. halogenopochodnych lub zawierajšcych siarkę). Liczba typów detektorów znajdujšcych się dzisiaj w praktycznym użyciu wynosi przeszło 30. Omówione tu zostanš tylko najbardziej rozpowszechnione. Detektor płomieniowo-jonizacyjny - FID (flame jonisation detector) Jest detektorem uniwersalnym, przydatnym do wykrywania prawie każdego zwišzku organicznego. Ma szczególnie duże znaczenie przy analizie węglowodorów i ich pochodnych. Jego duża czułoć, stabilnoć oraz uniwersalnoć powoduje, że jest to najbardziej rozpowszechniony detektor. Do jego działania potrzebny jest wodór i powietrze. Stosunek natężenia przepływu tych gazów wpływa na jego czułoć i specyficznoć. W detektorze spalany jest wodór, przy czym płomień znajduje się między dwiema elektrodami. Zasada pomiaru polega na zmianie przewodnictwa elektrycznego płomienia wodoru w polu elektrycznym po wprowadzeniu substancji organicznej. Jeżeli do płomienia kolumny dochodzi tylko gaz nony, to wytwarzane sš termojony tego gazu, które powodujš pojawienie się w układzie stałego pršdu jonowego o bardzo małym natężeniu - prosta linia podstawowa na tamie rejestratora. Gdy do płomienia wodorowego wraz z gazem nonym wprowadza się substancję wymywanš z kolumny, wówczas jest ona spalana w detektorze i pojawia się większa liczba termojonów. Tworzenie się termojonów następuje przez rozpad czšsteczek organicznych wychodzšcych z kolumny i następujšce po nim utlenianie produktów rozpadu tlenem doprowadzonym do płomienia z zewnštrz. Pršd jonowy wzrasta i po wzmocnieniu zapisywany jest na tamie w postaci piku przez czas odpowiadajšcy czasowi spalania się eluowanej substancji. Schemat detektora FID detektor wychwytu elektronów - ECD (electron capture detector). Jest detektorem radiojonizacyjnym, w którym jonizacja analizowanych chromatograficznie substancji następuje pod wpływem promieniowania jonizujšcego. Zasada działania tego detektora polega na zdolnoci wszystkich substancji (z wyjštkiem gazów szlachetnych) do przyłšczania wolnych elektronów w fazie gazowej. Ta zdolnoć jest uzależniona od struktury wykrywanego zwišzku i jest szczególnie duża dla zwišzków zawierajšcych atomy fluorowców. Czšstka promieniowania jonizujšcego b, pochodzšca z wbudowanego radioaktywnego ródła promieniowania zawierajšcego Ni-63, powoduje jonizacje gazu nonego z uwolnieniem elektronu. Czšstki b jonizujš gaz nony, przy czym powstajš dodatnie jony gazu nonego i powolne elektrony. N2 + b = N2+ + e Wskutek powstawania w tej reakcji elektronów płynie pršd, który jest pršdem podstawowym detektora i na tamie rejestratora otrzymuje się linie prostš. Jeżeli z kolumny eluowana jest substancja majšca odpowiednie powinowactwo elektronowe, to wychwytuje ona powolne elektrony, tworzšc jony ujemne M + e = M- Ten proces może zachodzić w połšczeniu z dysocjacjš lub bez niej. Ujemne jony wykrywanych substancji rekombinujš z dodatnimi jonami gazu nonego, tworzšc obojętne czšsteczki. Przez to zostajš usunięte z układu ostatnie elektrony i pršd zerowy w obecnoci substancji staje się słabszy - jest to zapisywane w postaci piku na tamie rejestratora. Gdy elucja danej...
umi