Gasna hromatografija

Izvor: Wikipedia
Gasni hromatograf sa autosemplerom

Gasna hromatografija (GC) ili Gasno-tečna hromatografija (GLC), je hromatografska metoda razdvajanja i detekcije organskih jedinjenja. Kod ove instrumentalne metode mobilna faza je i ujedno noseći gas, obično inertan (najčešće argon ili helijum) ili gas koji ne reaguje sa ispitivanim uzorkom (najčešće azot) a stacionarna faza je lepeza izbora od molekulskog sita pa do kapilarnih kolona presvučenih viskoznom tečnošću ili mikroskopskim slojevima polimera[1]. Instrument koji se koristi kod ovih tehnika, gasno hromatografskog razdvajanja i analize, se naziva gasni hromatograf.

Gasna hromatografija je različita tehnika od drugih vrsta hromatografije kao što su HPLC ili TLC. Osnovna razlika je u načinu prolaska ispitivane supstance kroz kolonu, uzorak je uvek u gasnom stanju. Kod punjenih kolona uzorak prolazi kroz stacionarnu fazu i komponente uzorka bivaju zadržane različito vreme u koloni u zavisnosti od veličine molekula. Kod kapilarnih kolona je veoma slično, samo što se vreme zadržavanja reguliše sa zidovima kolone koje mogu biti presvučene sa različitom vrstom stacionarnih faza i na taj način komponente uzorka bivaju zadržane i razdvojene jedno od druge i to vreme zadržavanja (vreme detektovanja) se zove retenciono vreme.

Gasno hromatografska analiza[uredi - уреди]

Gasni hromatograf je instrument koji se u hemijskoj analizi koristi za razdvajanje komponenti iz smeše datog uzorka. Princip gasno hromatografske analize je u prolasku uzorka (nošen gasom nosačem) kroz kolonu koja razdvaja uzorak na komponente u zavisnosti od fizičkih i hemijskih osobina komponenti i njihovih mogućih uzajamnih odnosa sa stacionarnom fazom, kolumskim punjenjem. Razdvajanjem komponenata smeše, različitim vremenskim zadržavanjem komponenti u koloni (svaka komponenta ima svoje retenciono vreme) i njihovom detekcijom se vrši identifikacija pojedinih komponenti. Na kraju kolone je detektor koji električnim putem registruje pojedine komponente uzorka. Brzina prolaska uzorka kroz kolonu se određuje temperaturom kolone u peći i podešavanjem brzine prolaska nosećeg gasa (flow rate).

Prilikom gasno hromatografske analize preko injektora se u kolonu sa mikro špricem ubacuje tačno poznata zapremina uzorka (zapremina je izražena u mikrolitrima (µL). Tu dalje ulogu nosioca preuzima gas nosač, koji uzorak pronosi kroz kolonu. Protok gasa nosača je i dalje stabilan ali uzorak se razlaže na sastavne delove zbog različitih adsorbcionih sposobnosti pojedinih komponenti uzorka. Povećavanjem dužine kretanja pojedinih komponenti kroz kolonu, povećava se i distanca između njih, tako da u idealnom slučaju, prilikom izlaska uzorka iz kolone i stizanja do detektora, sve komponente uzorka su jasno razdvojene i svaka posebno nailazi na detektor. Pomoću detektora, i vremena izlaženja, se identifikuje svaka pojedina komponenta i koncentracija svake u datom uzorku.

Delovi gasnog hromatografa[uredi - уреди]

Šema gasnog hromatografa
  • Boca sa gasem nosačem
  • Ventil, regulator pritiska
  • Injektor
  • Peć, regulator temperature
  • Kolona
  • Detektor
  • Monitor ili štampač

Injektor, kolona i detektor se moraju nalaziti u kontrolisanom termostatičnom delu gasnog hromatografa[2]

Autosempler[uredi - уреди]

Ulazni ventil na HPLC

Autosempler ili automatsko uzorkovanje može biti ili je deo gasnog hromatografa koji automatski uzima uzorak koji se ispituje i ubacuje ga u injektor. Prednost autosemplera nad manualnim uzorkovanjem je u ponovljivosti i optimizaciji vremena, što je jedan od bitnih faktora za određivanje prirode ispitivanog uzorka i njenih komponenti.

Postoji veliki broj različitih autosemplera i oni se dele po:

  • kapacitetu (preciznosti ili ponovljivisti),
  • tehnologijskoj upotrebi (XYZ robot VS rotating/SCARA-robot) ili
  • po prirodi analize koja može biti:
    • Tečna
    • Sa statičnom glavom — tehnologija sa brizgalicama
    • Sa dinamičkom glavom — tehnolohija sa promenljivom uzorkivačkim linijama
    • SPME (Solid phase microextraction), tehnika razvijena na Univerzitetu u Vaterlu (University of Waterloo,UW), Ontario, Kanada tokom 1990.ih.

Injektori[uredi - уреди]

Injektor je deo gasnog hromatografa koji je direktno povezan sa kolonom i služi da bi se uzorak ubacio u kolonu za ispitivanje.

Vrste injektora:

  • Split/splitless injektor (S/SL (Split/Splitless) injector); Uzorak se preko zagrejane komore pomoću brizgalice, šprica, ubaci u inlet gde ga preuzima noseći gas i, delimično ili potpuno, odnosi na kolonu.
  • Direktan; uzorak se ubacuje bez predgrejača.
  • PTV injektor; injektorski sistem isparavanja uzorka pomoću programiranog grejača (Programmed Temperature Vaporising injector). Temperatura uzorka se ovom tehnikom gradijalno povećava i ona uvek je ispod tačke ključanja datog uzorka.
  • Gasni injektor; injektor koji koristi protok gasa kao uzimač uzorka, tehnika se sastoji iz povezivanja raznih uzoraka koji stoje u bocama pod pritiskom i sistemom ventila se ubacuju u tok koji obrazuje gas nosač.
  • Sistem pročistiti-uloviti (P/T (Purge-and-Trap) system); Uzorak se prvo barbotira se nekim inertnim gasom. Isparljive komponente uzorka se zatim hvataju na apsorpcionu kolonu koja se drži na sobnoj ili sniženoj temperaturi. Apsorpciona kolona se zatim greje i volatilne komponente se strujom nosećeg gasa prenose na kolonu za razdvajanje. Uzorci koji zahtevaju pročišćavanje ili korekciju koncentracije mogu se takođe ubaciti preko (S/SL) injektora.
  • SPME (Solid phase microextraction), nudi laku i jeftinu zamenu P/T sistema sa univerzalnom mogućnošću upotrebe brizgalica i split/splitless injektora (S/SL).

Kolone[uredi - уреди]

Kapilarna kolona GC

Tradicionalno kolone u gasno hromatografskoj analizi se dele na dve osnovne vrste:

  • Pakovane kolone su dužine od 1.5 - 10 m i dijametra od 2 - 4 mm. Telo kolone je napravljeno obično od nerđajućeg čelika (stainless steel) ili stakla i sadrži inertno punjenje koje je presvučeno sa tečnom ili čvrstom stacionarnom fazom. Priroda obloge određuje koja će se vrsta materijala najviše adsorbovati. Zbog ogromnog broja vrste kolona postoji podela i po specifičnim tipovima spojeva.
  • Kapilarne kolone imaju veoma mali unutrašnji dijametar, red veličina je od nekoliko desetih delova milimetra i dužine između 25-60 m. Unutrašnji zidovi kolone su obično obložene sa aktivnim materijalom (WCOT columns), dok neke od kolona ove vrste imaju solidno punjenje sa puno paralelnih takozvanih mikropora (PLOT columns). Većina kapilarnih kolona su napravljene od stopljene silike sa poliimidom (polyimide) kao oblogom. Ove kolone su fleksibilne tako da ih je veoma lako pakovati u kolonsku peć.

U novije vreme razvijaju se nove tehnike i metode, tako da postoji i treća vrsta:

  • Novo razvijene gde su ubačene dve paralelne kolone u jednu kolonu, što je primenljivo kada stacionarna faza nije kompatibilna. Ovde takođe postoji podela:
    • Mikrobrza kolona (microFAST), one su grejane iznutra i dve kolone, unutrašnji grejač i temperaturni senzor su spojeni sa jednom zajedničkom kolonom.[3];
    • Mikropakovane kolone spoljnjeg dijametra od 1/16", su kolona u koloni pakovane kolone (column-in-column packed columns) gde spoljna kolona ima drugačije punjenje od unutrašnje kolone i omogućava istovremeno dvojno razdvajanje u kolonama.[4]

Temperaturna zavisnost molekularne adsorpcije pojedinih komponenata smeše i njihovo kretanje kroz kolonu zahteva veoma pažljivu kontrolu temperature, čak do nekoliko desetih delova stepena. Smanjenje temperature dovodi do boljeg razdvajanja komponenti ali takođe i do dugačkog elucionog vremena (vremena izlaženja). Zbog ovoga je uveden i takozvani temperaturni program, gde se temperatura postepeno povećava ili smanjuje u zavisnosti od potrebe.

Izbor nosećeg gasa ili mobilne faze je takođe važan faktor u gasnoj hromatografiji, za sada se kao najviše korišćen smatra helijum, zbog svojih osobina opšte inertnosti i nezapaljivosti, kao i najboljih hromatografskih performansi (nakon vodonika). Za helijumom puno ne zaostaje (po upotrebi) ni vodonik pa zatim azot i argon a u nekim slučajevima i vazduh.

Detektori[uredi - уреди]

U gasnoj hromatografiji se koriste više vrsta detektora. Najpoznatiji i najkorišćeniji među njima su plameno jonizacioni detektor (FID) i termalno provodljivi detektor (TCD). Oba detektora su dosta univerzalna i mogu detektovati veliki opseg komponenti sa širokom varijacijom koncentracije. Termalno provodljivi detektori su za nijansu univerzalniji i mogu detektovati većinu komponenti čija je termalna provodljivost veća od termalne provodljivosti nosećeg gasa, na zadatoj temperaturi. Plameno jonizacioni detektori su osetljiviji na ugljovodonična jedinjenja i ne mogu detektovati vodu. Takođe prednost TCD detektora nad FID detektorom je da ne uništava ispitivane komponente (plameno jonizacioni ih sagoreva) i mogu se postaviti u seriji prilikom analize što omogućava dodatna ispitivanja za jednu te istu komponentu.

Principi detekcije[uredi - уреди]

Tabela prikazuje tipične detektore kojima se služi gasna hromatografija[5].

Vrsta detektora Priroda uzorka Detekcioni limit
Plameno jonizacioni (FID) Ugljovodonici 1 pg/s
Termalno provodljivi (TCD) Univerzalni 500 pg/mL
Elektronsko apsorpcioni (ECD) Hlorna jedinjenja 5 fg/s
Maseni spektrometar (MS) Univerzalni 0.25 do 100 pg
Termalni (TID) Azotna & Fosforna jedinjenja 0.1 pg/s (P); 1 pg/s (N)
Elektro provodljivi Jedinjenja hlora, sumpora ili azota 0.5 pg Cl/s, 2 pg S/s, 4 pg N/s
Fotojonizacioni (PID) Jedinjenja Jonizovana UV zračenjem 2 pg C/s
Furijerov red transformacije IR (FTIR) Organska jedinjenja 0.2 do 40 ng

Detekcija organskih jedinjenja je najefektnija ako se koristi plameno jonizovani detektor. Biohemijske komponente kao što su proteini, nukleotidi i farmaceutske smeše se takođe mogu raditi sa plameno jonizovanim detektorim, ali takođe sa termalno provodljivim, termalnim ili elektro provodljivim što je omogućeno prisustvom atoma azota, fosfora ili sumpora u uzorku.

Primer (GC-MS) kombinacije

Neki gasni hromatografi su spojeni za maseni spektrometar koji u ovom slučaju služi kao detektor. Ova kombinacija je ponata kao (GC-MS). Zatim, neke (GC-MS) su spojene na nuklearno megnetsko rezonantni spektrometar (NMR) koji u ovom slučaju igra ulogu pomoćnog detektora. Ova kombinacija je poznata kao (GC-MS-NMR). Takođe je moguće povezati (GC-MS-NMR) za infracrveni spektrofotometar (IR) koji takođe u ovom slučaju služi kao pomoćni detektor. Ova kombinacija je poznata kao (GC-MS-NMR-IR). Ove kombinacije služe samo u izuzetnim prilikama i nisu uobičajne, ali su kompatibilne i u nekim izuzetnim slučajevima su korisne i mogu poslužiti, većina standardnih ispitivanja se vrši u sa (GC), (MS) ili kombinaciji (GC-MS).

Gasno hromatografske metode[uredi - уреди]

Pod gasno hromatografskom metodom se podrazumevaju uslovi pod kojima se odigrava analiza. Proces određivanja idealnih uslova analize se naziva Razvojna metoda.

Varijabilne komponente gasno heromatografske analize su noseći gas i njen protok (flow rate) i temperatura, temperatura ulaznog otvora gasnog hromatografa, temperatura kolone, temperatura detektora i temperaturni program za pojedine analize, veličina uzorka i injektorska tehnika.

Noseći gas[uredi - уреди]

Najviše korišćeni noseći gasovi u gasnoj hromatografiji su helijum, azot, argon, vodonik i vazduh. Koji od ovih navedenih gasova će se koristiti, određuje se obično u zavisnosti kojim će se detektorom raditi pri analizi, na primer detektor sa jonizacionim pražnjenjem (DID) obavezno koristi helijum kao noseći gas. Takođe i prilikom analize gasnih uzoraka vrsta nosećeg gasa je od značaja, ako se na primer analizira argonska smeša, poželjan je argon kao noseći gas iz prostog razloga što se argon uopšte neće posebno pojaviti na detektoru a samim tim ni na hromatogramu. Isto tako bezbednost i dostupnost se moraju uzeti u obzir, vodonik je po prirodi zapaljiv i eksplozivan ali se ipak koristi zbog nemogućnosti nabavke helijuma visoke čistoće. (Videti: Dobijanje helijuma.)

Tipično, čistoća nosećeg gasa koji se koristi u gasnoj hromatografiji je 99.995% ili čak i više i ona se određuje od vrste detektora koji se koristi prilikom analize. Trgovački nazivi za noseće gasove različite čistoće su (Zero Grade), (Ultra-High Purity (UHP) Grade), (4.5 Grade) i (5.0 Grade).

Protok nosećeg gasa utiče na analizu u istom obimu kao i varijacija temperature. Brži protok omogućava i bržu analizu ali i smanjuje mogućnost potpunog razdvajanja komponenti smeše (kraće zadržavanje pojedinih komponenti na teoretskim podovima kolone). Protok nosećeg gasa se zato optimizuje zajedno sa optimizacijom dužine kolone i temperaturnim režimom.

Gasni hromatografi proizvedeni pre 1990. nisu imali drugu mogućnost merenja i kontrole protoka nosećeg gasa do običnim povećanjem i smanjenjem pritiska i protok se merio na izlazu kolone sa elektronskim meračem protoka (flow meter) ili jednostavnim meračem protoka pomoću mehurova (bubble flow meter), što je dosta neprecizno i sa tom vrstom kontrole nije postojala mogućnost kontrole varijacije pritiska u toku analize.

Moderni gasni hromatografi imaju mogućnost elektronskog merenja i kontrole protoka nosećeg gasa, ovim je omogućeno da se pritisak i brzina protoka nosećeg gasa može veoma precizno kontrolisati i tokom trajanja same analize, što daje veću efikasnost metodi.

Vrste injektora[uredi - уреди]

Način ubacivanja uzorka i injektorska tehnika zavise od samog uzorka koji može biti tečan, gasni, rastvoren ili u čvrstoj formi. U nekim od ovih slučajeva potrebno je otpariti rastvarač ili drugim rečima pročistiti uzorak. U nekim slučajevima ako su uslovi analize poznati i ponašanje uzorka takođe je poznato, uzorak se može ubaciti iako je zajedno sa rastvaračem, nepročišćen, onda se uzorak ubacuje preko takozvanih cold-on-column(COC) injektora. Ako se uzorak prethodno mora pripremiti ili pročistiti onda se najčešće koristi (S/SL) injektor. Gasni uzorci se injektuju preko ventila skretnica što je najrasprostranjeniji način injektovanja u gasnoj hromatografiji.

Injektori[uredi - уреди]

Pravilo 1/10 u gasnoj hromatografiji

Gasno hromatografska analiza počinje ulaskom uzorka u kolonu kolonu. Razvoj kapilarne gasne hromatografije i on je, zbog mnogobrojnih problema sa standarnim injektorima koje su bile dizajnirane za punjene kolone, doveo do novih pravila i dizajna koji su specificirani za kapilarne kolone. Injektorski sistem, za kapilarne kolone u gasnoj hromatografiji, mora ispuniti dva osnovna uslova:

  1. Količina uzorka ne sme poremetiti protok nosećeg gasa u koloni,
  2. Širina injektorskog umetka mora biti proporcionalna ulazu u kapilarnu kolonu.

Ako se ova dva osnovna uslova ne ispune, dolazi do smanjenja efikasnosti kolone. Generalno, zapremina koja se injektuje, Vinj, i zapremina detektorske jedinice, Vdet, trebaju biti u u odnosu 1/10 od zapremine koju zauzima komponenta ispitivanog uzorka pri izlasku iz kolone.

Neke od osnovnih uslova pravilne injektorske tehnike:

  • potrebno je da podržavaju optimalnu efikasnost kolone.
  • potrebno je da budu reproduktivni i precizni prilikom injektovanja količinski malih uzoraka.
  • ne smeju izazvati nikakve promene u sastavu uzorka
  • ne smeju nikako uticati na uzorak, sa gledišta tačke ključanja, polariteta, koncentracije ili termalno katalitičke stabilnosti.
  • trebalo bi biti sposobni pratiti analizu i sa nerazblaženim uzorcima.

Temperatura i temperaturni program[uredi - уреди]

U gasnohromatografskoj analizi analitička kolona je smeštena u peć, gde se elektronski vrši precizna kontrola temperature. Kada se govori o temperaturi kolone, u stvari, tehnički, to se odnosi na temperaturu peći.

Brzina sa kojom uzorak prolazi kroz kolonu je direktno proporcionalna temperaturi kolone, što god je temperatura veća to je i vreme prolaska komponenti uzorka brže. Ali, takođe treba znati da što je veća brzina prolaska uzorka preko stacionarne faze u koloni to je i razdvajanje slabije.

Zbog ove pojave, veća brzina-lošije razdvajanje, selektovana temperature je u stvari kompromis dužine analize i nivoa razdvajanja komponenti.

Metoda u kojoj se temperatura drži stabilnom tokom trajanja cele analize se zove izotermna metoda. Većina metoda danas, zbog boljih elektronskih rešenja, imaju takozvanu temperaturnu kontrolu, sa kojom se povećava temperatura tokom trajanja analize i time skraćuje ukupno vreme. Ove metode se nazivaju temperaturno programske metode.

Temperaturno programske metode omogućavaju komponentama koje brže izlaze da se jasno razdvoje a težim komponentama koje zaostaju u koloni da brže izađu iz nje i samim tim cela analiza traje kraće što je i jedan od ciljeva modernih tehnika.

Analiza podataka i hromatogram[uredi - уреди]

Hromatogram - industrijski C3H6
Hromatogram - industrijski C2H2Cl2

Kvalitativna analiza:

  • Rezultati gasno hromatografske analize su prikazani na hromatogramu kao signali sa detektora u vidu grafikona sa pikovima što se vidi y} osi i retencionog vremena koji je prikazan na x osi. Ovaj grafikon zatim daje seriju pikova koji svaki zasebno predstavlja pojedinu komponentu smeše, ispitivanog uzorka, koji se detektuju u različitom vremenskom periodu u zavisnossti od vremena zadržavanja u koloni. To takozvano retenciono vreme se koristi za identifikaciju pojedinih komponenti ali samo pod uslovima da su uslovi analize uvek jednaki. Moderni gasni hromatografski sistemi više ne zahtevaju ručnu obradu, već samo pomoću kompjuterskog programa sami identifikuju i proračunavaju pojedine kompomnente kompleksnih uzoraka.

Kvantitativna analiza:

  • Površina ispod pika predstavlja količinu prisutne komponente i računanjem površine pika matematičkom funkcijom integracije određuje se koncentracija u procentima (%) ili u ppm (parts per million). Koncentracija se takođe može izračunati preko kalibracione krive, kja se pravi kao serija uzoraka različitih koncentracija analizirane komponente ili prosto određivanjem relativnog činioca odziva i njegovim unošenjem u proračun. Relativan činilac odziva je odnos poznate količine analizirane komponente i internog-eksternog standarda. Koncentracija može biti izražena u težinskim i zapreminskim procentima.

U kombinaciji GC-MS koristi se kompjuterski softver koji integriše detektorske signale i upoređuje ih sa bazom podataka koji su mu ranije uneti u memoriju.

Primena[uredi - уреди]

Supstance koje se analiziraju moraju imati tačku ključanja ispod 300 °C, to jest da su stabilni do te temperature i one se mogu kvantitativno meriti, takođe ne smeju sadržavati soli pojedinih jedinjenja i jone. Obično se rezultati mogu dobiti odmah ali sigurnije je kada se ispitivana supstanca uporedi sa postojećim standardom.

U primenjenoj gasnoj hromatografiji se mogu koristiti različiti temperaturni programi i time poveća linija razdvajanja pikova i olakša njihova identifikacija, ovo je veoma praktično kod rada sa supstancama koje imaju slične osobine i sa uniformnom temperaturom ih je teško ili nemoguće razdvojiti.

Gasna hromatografija je, kao analitička metoda, veoma praktična za rad Hemijskom inženjerstvu, hemijskoj industriji, poljoprivredi, veterinarstvu, šumarstvu i ostalim industrijskim granama. Primer za to je kontrola ulaznih sirovina i izlaznih produkata hemijske industrije, merenje toksičnih supstanci u zemlji, vodi ili vazdihu. Gasna hromatografija je toliko precizna da može meriti pikomol neke komponente u 1 ml tečnog uzorka ili ppbije (parts-per-billion), u koncentrovanim gasnim uzorcima.

Optimalni radni uslovi u GC analizi[uredi - уреди]

Osnovni uslovi koje treba ispuniti da bi se dobilo optimalno razdvajanje komponenti su što veća razlika u zadržavanju sastojaka na stacionarnoj fazi i što uže zone, koje komponente u koloni zauzimaju.

Promena polarnosti stacionarne faze utiče samo na relativno zadržavanje, a veličina zrnaca čvrstog nosača na širinu zona sastojaka-komponenti uzorka. Promena količine stacionarne faze uticače i na zadržavanje komponenti i na širinu njihovih zona. Primer dvojakog uticaja je uticaj količine tekuće faze i temperature kolone.

  • Količina tekuće faze — Veća količina tekuće faze, a time i debljina filma, povečaće zadržavanje svakog od pojedinih komponenti uzorka u koloni i njihovo odvajanje. Istovremeno svako povečavanje debljine filma tekuće faze prouzrokovače veći otpor prenosu mase, pa se zone sastojaka mogu proširiti u tolikoj meri da razdvajanje potpuno izostane.
  • Temperatura kolone — Kod previsokih temperatura sastojci će brzo dostići nivo svoje gasne faze, pa zadržavanja na tečnoj fazi takoreći neće ni biti. Padom temperature dolazi do širenja njihovih zona. U početku razdvajanje je jače izraženo od širenja sastojaka ali daljim temperaturnim uticajem (radom toplote) učinak bi bio obrnut. Niske temperature donose širenje zone pa je rezultat toga prekrivanje zona i nemogućnost razdvajanja.
Kriva zavisnosti visine pika, ekvivalentna je broju teoretskih tavana (H) i brzini gasa nosača (U)

Kao mera za širenje zone sastojaka, komponenti, u hromatografskoj koloni uzima se širina pika na hromatogramu.

δn2 = δ12 + δ22 + δ32 + ...

Gde je

  • δ — devijacija konačne zone
  • n — varijanca, devijacija, statističkih procesa od 1-n

Gde je varijacija kolone H:

H = δn2/L

gde je

  • δ — devijacija konačne zone
  • L — dužina kolone

Zavisnost visine je ekvivalentna teoretskom tavanu (H) i faktora koji utiču na taj odnos:

H = 2ʎdp + 2ɤDg/U + ⅔ k'/(1 + k')2 × dp/D1 × U + 1/100 × (k')2/(1 + k') × dp2/Dg × U

Gde je:

  • ʎ — konstanta kojom se iskazuje homogenost punjenja
  • dp — srednji promer zrna čvrstog nosača
  • ɤ — faktor korekcije (uključujući krivudavost pora čvrstog nosača)
  • Dg — kojeficijenat difuzije u gasnoj fazi
  • k' — faktor kapaciteta kolone k' = k × (Vt/Vg)
  • k — kojeficijenat raspodele
  • Vt/Vg — zapreminski udeli tečne i gasne faze u koloni
  • D1 — kojeficijenat difuzije u tečnoj fazi
  • dp — debljina filma tečnosti
H = A + B/U + C1 × U + Cg × U

Gde je:

  • A — turbolentna difuzija
  • B/U — molekularna difuzija
  • C1 × U + Cg × U — otpor prenosu mase, u tečnoj ili gasnoj fazi

Minimum krivulje, na slici, predstavlja optimalnu brzinu gasa nosača uz koju kolona ima maksimalnu efikasnost i minimalnu širinu pika, optimalna brzina protoka (OGV).

Kod brzine se gubi oko 20 % od maksimalne moguće efikasnosti kolone a vreme analize se smanjuje na polovinu usled dvostruko veće brzine gasa nosača, optimalna praktična brzina protoka (OPGV).

Ako se dužina kolone poveća za 20 %, vreme analize uz OPGV smanjiće se se na ⅝ vremena potrebnog pri radu sa OGV, a kolona će imati istu efikasnost. Kod ovih brzina visina ekvivalentna teoretskom tavanu zavisi samo od otpora prenosa mase. Iz ovog razloga se preporučuje u praksi raditi sa vrednostima OPGV.

Mera za delotvornost kolone je broj teoretskih tavana (n)

n = L/H
n = 16 (tR/w)²

Efektivni broj tavana N = 16 (tR/w)² = n (k'/k' + 1)

Gde je tR redukovano vreme zadržavanjakoje je dobijeno kao razlika vremena zadržavanja sastojaka (t'R) vremena eluiranja inertnog sastojka (tO)

t'R = tR - tO
nne = 16 Rne²(α/α - 1)² × (1 + β/K)²

Gde je

  • nne — potreban broj teoretskih podova
  • Rne — optimalno razdvajanje
  • α — relativno zadržavanje komponenti uzorka
  • K' — faktor kapaciteta za drugu komponentu u nizu
K' = (tR - tO)/tO
  • K — kojeficijenat raspodele
  • β — β = Vg/Vt

Veći sadržaj tečne faze u koloni zahteva manji broj teoretskoh tavana.[6].

Vidi još[uredi - уреди]

Reference[uredi - уреди]

  1. Rouessac, F., Rouessac, A.: Chemical Analysis, John Wiley & Sons, 2007, pp. 41
  2. Encyclopedia of Physical Science and Technology, Third Edition
  3. microFAST
  4. Micropacked columns
  5. Skoog, Douglas A., F. James Holler, & Stanley R. Crouch. Principles of Instrumental Analysis. 6th Edition. United States: Thomson Brooks/Cole, 2007 (Skoog, 2007: 793).
  6. ing Božidar Š. Dubljević, Laboratorija za biofiziku i analitičku hemiju

Literatura[uredi - уреди]

  • Halász, I. & W. Schneider. “Quantitative Gas Chromatographic Analysis of Hydrocarbons with Capillary Column and Flame Ionization Detector.” Analytical Chemistry. 33, 8 (July 1961): 978-982
  • Gerhard Schomburg: Gaschromatographie, Grundlagen, Praxis, Kapillartechnik. Verlag Chemie, Weinheim 1987.
  • Peter J. Baugh: Gaschromatographie. Eine anwenderorientierte Darstellung. Springer, Berlin 1997. ISBN 978-3-540-67009-4.
  • Walter David: GC-Tipps. Hoppenstedt Bonnier Zeitschriften (1999). ISBN 978-3-935772-03-7.
  • Bruno Kolb: Gaschromatographie in Bildern. ISBN 978-3-527-29880-8.
  • Robert P., Dr Adams (2007). Identification of Essential Oil Components By Gas Chromatography/Mass Spectrometry. Allured Pub Corp. ISBN 978-1-932633-21-4. 
  • Adlard, E. R.; Handley, Alan J. (2001). Gas chromatographic techniques and applications. London: Sheffield Academic. ISBN 978-0-8493-0521-4. 
  • Eugene F. Barry; Grob, Robert Lee (2004). Modern practice of gas chromatography. New York: Wiley-Interscience. ISBN 978-0-471-22983-4. 
  • Eiceman, G.A. (2000). Gas Chromatography. In R.A. Meyers (Ed.), Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory, and Instrumentation, pp. 10627. Chichester: Wiley. ISBN 978-0-471-97670-7.
  • Giannelli, Paul C. and Imwinkelried, Edward J. (1999). Drug Identification: Gas Chromatography. In Scientific Evidence 2, pp. 362. Charlottesville: Lexis Law Publishing. ISBN 978-0-327-04985-2.
  • McEwen, Charles N.; Kitson, Fulton G.; Larsen, Barbara Seliger (1996). Gas chromatography and mass spectrometry: a practical guide. Boston: Academic Press. ISBN 978-0-12-483385-2. 

Spoljašnje veze[uredi - уреди]