کروماتوگرافی گازی.

Presentasjon om: "کروماتوگرافی گازی."— Utskrift av presentasjonen:

1 کروماتوگرافی گازی

2 مقدمه ای برکروماتوگرافی
جداسازي اجزاي يک مخلوط از طريق توزيع انتخابی اجزاء بين فاز متحرک و فاز ساکن فاز متحرک (Mobile Phase) = حلال يا گاز فاز ساکن(Stationary Phase) = مواد پرکننده يا پوشش دهنده درون ستون

3 تاريخچه کروماتوگرافی Tswett جداسازی رنگدانه های گياه بوسيله ستون پر شده با CaCO3 Lederer & Kuhn کروماتوگرافی مايع(LC) کارتنوئيدها کروماتوگرافی لايه نازک(TLC) و تعويض يونی(Ion exchange) معرفی گاز به عنوان فاز متحرک(GC) توسط Martin & Synge کروماتوگرافی مايع با فاز معکوس (RP-LC) 1954 – در يافت جايزه نوبل توسط Martin & Synge

4 اهداف کروماتوگرافی تجزيه ای (Analytical): تعيين ترکيب شيميايی يک نمونه تهيه ای (Preparative) : خالص سازی يا جمع آوری يک يا چند جزء از نمونه

5 طبقه بندی روش ها بر اساس : فاز متحرک - گاز (GC) - آب (LC) - حلال آلی (LC) - سيال فوق بحرانی (SFC) نيروهای موثر در فرايند جداسازی - جذب سطحی - تقسيمی

6 اساس کروماتوگرافی جداسازي دو گونه A وB به تفاوت در تمايل نسبي آنها براي دو فاز متحرک و ساکن بستگي دارد به نحوي که يکي از آنها زودتر به انتهاي ستون مي‌رسد. A( متحرک ) A ( ساکن )

7 nm = تعداد مولکول هاي حل شده در فازمتحرک
ns = تعداد مولکول هاي حل شده در فاز ساکن ´k = فاکتور ظرفيت ( معياري از بازداري گونه ) k´ = ns/nm k2´ فاكتور ظرفيت گونه اي است که ديرتر از ستون خارج مي شود k1´ بيانگر فاكتور ظرفيت براي گونه اي است كه زودتر از ستون خارج مي شود. α = k2´/k1´ پهنای پيک در پايه پيک متناسب با ريشه دوم زمان سپري شده در ستون است: wA/wB = (tA/tB)1/2 w = پهناي پيک در خط پايه زمان بازداري = t N = 16 ( t/w )2 N= تعداد بشقابک تئوري (معياری از کارايي ستون ) L = طول ستون H = ارتفاع بشقابک تئوری N = L/H

8 عوامل موثر بر پهنای پيک H = A + B/U + CU A، B و C مفادير ثابت U = سرعت خطي سيال حامل بر حسب سانتي متر بر ثانيه جمله اول( نفوذ گردابي) = طول مسير متفاوت برای مولکولهای يکسان هنگام عبور از درون ستون جمله دوم( نفوذ طولي) = تمايل مولکولها برای حرکت از ناحيه با غلظت بيشتر به سمت ناحيه با غلظت كمتر جمله سوم (مقاومت در برابر انتقال جرم) = زمان بر بودن نفوذ گونه از فاز متحرک به درون فاز ساکن و بالعکس ايجاد فاصله‌ ميان مولکول‌هاي نفوذ کرده به فاز ساکن و مولکول‌های در حال حرکت درون فاز حامل

9 روابط کيفي بين سه جمله، منحني وان‌ديمتر
در سرعت خطی بهينه (Uopt)، کارايی جداسازی ماکزيمم و پهنای پيک مينيمم می باشد.

10 R = 2[tR(B) –tR(A)] / [ (wA+wB)]
قدرت جداسازي قدرت جداسازي معياري از درجه جداسازي پيک هاي مجاور است R = 2[tR(B) –tR(A)] / [ (wA+wB)]

11 کروماتوگرافي گازي (GC)
مناسب براي تجزيه و شناسايي ترکيبات با وزن مولکولي متوسط

12 محفظه تزريق( Injection port ) آشکار ساز( Detector )
قسمت هاي اصلي GC گاز حامل( Carrier gas ) ستون( Column ) محفظه تزريق( Injection port ) آشکار ساز( Detector ) Block diagram of GC.

13 گاز حامل H2, N2,He سرعت جريان = ml/min ستون های پر شده سرعت جريان = 1-25 ml/min ستون های موينه

14 ستون های GC ستون های پر شده ستون های موينه

15 ستون های پر شده GC براساس ماهيت فاز ساکن : کروماتوگرافي گاز- جامد (GSC): فاز ساکن شامل يک ماده جامد مانند سيليس، آلومين يا ذغال دانه‌اي فرآيند جداسازي براساس جذب سطحي روي سطح يک جامد مناسب برای جداسازي گازهاي پايدار و هيدروکربن هاي با دماي جوش پايين کروماتوگرافي گاز- مايع (GLC) : فاز ساکن يک مايع غير فرار پوشش مايع روي سطح يک جامد به صورت لايه نازک متداول ترين سطح بستر خاک دياتومه بنام اندازه ذره نسبتا يکنواخت و ريز ذرات جامد متخلخل يا بدون تخلخل پوشش داده شده با فيلم مايع با ضخامت 1 m قطر داخلی 1-8 mm طول 1-10 m

16 ستون های مويينه از جنس سيليلکای گداخته شده روکش پلی ايميد برای انعطاف پذيری فاز مايع بصورت پوشش داده شده يا پيوند شده درون لوله مويين قطر داخلی mm طول m ضخامت فيلم مايع μm

17 انواع ستون های موينه

18 فازهای ساکن در ستون های مويينه

19 مقايسه ستون های مويين GC

20 دمای ستون برای جداسازی دمای ثابت ( Isothermal) برنامه ريزی دمايی (Programmed temperature ) - افزايش دمای ستون با زمان - کاهش زمان بازداری - پيک های تيزتر

21 تزريق نمونه با استفاده از: سرنگ(syringe) شير(Valve)

22 تزريق در GC برای تزريق نمونه سرنگ بايد از سپتوم(Septum) عبور کند:
- محافظت از ستون در برابر اکسيژن هوا - حفظ فشار گاز حامل در ابتدای ستون تزريق از طريق يک لوله شيشه ای (Liner): - جلوگيری از واکنش ميان فلز محفظه تزريق و نمونه - قابليت تميز شدن و جايگزين شدن

23 انواع محفظه تزريق انشعابی ( Split )
انشعابی / غير انشعابی( Split / splitless ) سرستونی( On-column )

24 محفظه تزريق انشعابی

25 محفظه تزريق انشعابی / غير انشعابی

26 محفظه تزريق سرستونی

27 آشکارسازهای GC آشکارساز هدايت گرمايی Thermal conductivity (TCD) آشکارساز يونش شعله ای Flame ionization (FID) آشکارساز تسخيرالکترونی Electron capture (ECD) آشکارساز نشر اتمی Atomic emission detector (AED) آشکار ساز نورسنج شعله ای Flame photometric detector (FPD) آشکارساز نيتروژن – فسفرNitrogen-phosphorus detector (NPD) طيف سنج جرمی Mass spectrometry (MS)

28 تغيير هدايت گرمايی گاز عبوری از مقابل آشکارساز
آشکارسازهدايت گرمايی گاز هدايت گرمايي H2 5/44 He 0/36 Ne 6/11 CH4 18/8 O2 35/6 N2 24/6 CO2 96/3 CH3OH 68/3 گازهاي آلي 4-1 تغيير هدايت گرمايی گاز عبوری از مقابل آشکارساز - تفاوت بين گاز حامل و گونه - هدايت گرمايی بسيار بزرگ هليم و هيدروژن در مقايسه با مواد آلی تغيير مقاومت رشته سيم ها در اثر تغيير دما وضعيت نامتوازن الکتريکی در پل وتسون ثبت تغييرات الکتريکی پل وتسون

29 آشکارساز يونش شعله ای حساس (10-13 g/s) گستره خطی وسيع پاسخ به مقدار کربن های موجود در ترکيب آلی بستگی دارد : حساس به جرم حساسيت کم برای : کربونيل، آمين و الکل غير حساس در برابر : H2O, CO2, SO2, NOx تخريبی

30 e-+ AB AB- e-+ AB A . + B- آشکارساز تسخيرالکترونی راديواکتيو
مناسب برای ترکيبات هالوژن دار، نيترو (-NO2) و اشباع نشده e-+ AB AB- e-+ AB A . + B-

31 آشکارساز تسخيرالکترونی

32 مقايسه حد تشخيص و گستره خطی بودن پاسخ آشکار سازها