Plynová chromatografie: princip, součásti, použití a význam

Nosný plyn

Při výběru nosného plynu je důležité zvolit plyn, který nebude reagovat se složkami vzorku. Nosný plyn by měl být také schopen odolávat vysokým teplotám způsobeným pecí. Průtok nosného plynu je důležitý v tom smyslu, že pokud je příliš vysoký, není dostatek času na interakci vzorku s kolonou a nedojde k separaci, pokud je příliš pomalý, může experiment trvat velmi dlouho.

Sloupec

Hlavním typem kolon používaných v plynové chromatografii je kapilární kolona. Plněné kolony jsou vyrobeny z taveného oxidu křemičitého nebo z nerezové oceli. Pro zvýšení separace vzorku plynu musí být kolony vytvořeny o velké délce a jsou svinuty tak, aby se vešly dovnitř pece. Kapilární kolony se dělí na dvě kategorie: otevřené trubicové kolony s povlakem na stěně a otevřené trubicové kolony s povlakem na nosiči. WCOT jsou kapilární trubice s tenkou vrstvou stacionární fáze a u SCOT je trubice potažena tenkou vrstvou podpůrného materiálu. Při pohybu vzorku kolonou se jednotlivé části vzorku zachytí s materiálem uvnitř kolony a poté se uvolní. Tento děj umožňuje separaci vzorku.

Trouba

Je důležité, aby trouba dokázala udržovat konstantní teplotu. Protože pohyb vzorku kolonou závisí na teplotě varu analyzovaného vzorku, měla by být trouba nastavena na teplotu o něco vyšší, než je jeho teplota varu. U vzorků s velkým rozsahem bodu varu lze použít teplotní program, při kterém se teplota kolony zvyšuje. Při použití vysoké teploty se vzorek pohybuje kolonou rychleji, zatímco při nižších teplotách se vzorek pohybuje pomaleji, ale je dosaženo lepšího rozlišení.

Detektor

Při separaci plynovou chromatografií se používá mnoho typů detektorů, z nichž nejčastější jsou plamenoionizační, tepelně vodivostní a hmotnostně spektrometrické detektory. U plamenových ionizačních detektorů je separovaný vzorek z kolony veden do plamene. Vytvořením napětí v blízkosti hrotu hořáku a detektoru putují ionty, které vznikají z plamene, směrem k detektoru. Plamenové detektory nejsou schopny detekovat H₂ O, CO₂ , SO₂ a CO.

U detektoru tepelné vodivosti se vzorek z kolony přivádí do oblasti, která je elektricky zahřívána. Tepelná vodivost kolony se při průchodu vzorku sníží. Když k tomu dojde, detektor se zahřeje a změří změnu odporu. Tepelně vodivostní detektor je schopen detekovat všechny typy sloučenin.

Hmotnostní spektrometr měří poměr hmotnosti a náboje fragmentovaných iontů vzorku. Výstup z kolony lze přivést přímo do ionizační komory hmotnostního spektrometru. Detektor hmotnostního spektrometru je schopen získat informace z neúplně separovaných složek. Používají se dva typy detektorů hmotnostního spektrometru: kvadrupólové a hmotnostní analyzátory s dobou letu. V kvadrupólovém detektoru se vytváří napětí, které způsobuje, že ionty o určité hmotnosti putují k detektoru. V hmotnostním analyzátoru s dobou letu se měří rychlost iontů, což umožňuje zjistit poměr hmotnosti a náboje.

Plynová chromatografie se pravidelně používá k popisu složitého vzorku. Informace získané z plynové chromatografie jsou zaneseny do grafu závislosti odezvy detektoru na době, po kterou vzorek opouští kolonu. Pokud jednotlivé části komplexního vzorku vycházejí v různých časech, které jsou od sebe vzdáleny, je možné určit, co z kolony vyšlo.

Pokud se vzorek porovná se standardní kalibrací, je možné zjistit, kolik oddělené části vzorku tvoří vzorek. To je užitečné při sledování kvality výrobků, jako jsou léky, nápoje nebo parfémy.