روماتوگرافی گازی یکی از روش‌های کروماتوگرافی است که برای بررسی و جداسازی مواد فرار بدون تجزیهشدن آنها، بکار میرود. در کروماتوگرافی گازی، فاز گازی یک فاز بی اثر ( برای مثال هلیوم، نیتروژن، آرگون و دی اکسید کربن) است و به فاز متحرک گاز حامل نیز می گویند. فاز ساکن یک جسم جامد جاذب و یا لایه نازکی از یک مایع غیر فرار است که به دیواره داخلی ستون یا به صورت پوششی روی سطح گلوله های شیشه ای یا فلزی قرار داده شده است. در صورتی که فاز ساکن جسم جامد جاذب باشد اصطلاحا کروماتوگرافی گازی گویند و اگر فاز ساکن مایع غیر فرار باشد آن را کروماتوگرافی گاز مایع گویند. اما هردو به کروماتوگرافی گازی معروف هستند.
در کروماتوگرافی گازی، جداسازی اجزا یک مخلوط متناسب با میزان توزیع اجزا تشکیل دهنده مخلوط بین فاز متحرک گازی و فاز ساکن جامد یا مایع صورت میگیرد. در این روش گاز حامل مخلوط را درون ستون حرکت میدهد و بین دو فاز در حالت تعادل (گاز-مایع) اجزا تشکیل دهنده مخلوط توزیع می شوند. بنابراین فاز متحرک اجزا تشکیل دهنده نمونه را به طرف بیرون ستون حرکت میدهد و هر مولکولی که با ارتباط سستتر جذب ستون شده است، زودتر و جزیی که قدرت جذب بیشتری با ستون دارد، دیرتر از ستون خارج می شوند. بنابراین، اجزا مخلوط از یکدیگر جدا می شوند. کروماتوگرافی گازی برای جداسازی و شناسایی اجزا تشکیل دهنده یک مخلوط و تجزیه کمی آنها نیز کاربرد دارد.
اجزا تشکیل دهنده دستگاه کروماتوگرافی گازی
این سیستم دارای قسمتهای: منبع گازی حامل، سیستم تنطیم کننده مقدار گاز، محل تزریق نمونه، ستون کروماتوگرافی، کوره و سیستم تنطیم درجه حرارت محل تزریق، آشکار ساز و سیستم شناساگر میباشد.
منبع گاز حامل
یک کپسول گاز با فشار زیاد به عنوان منبع گاز کامل استفاده می شود. غالبا این گاز نیتروژن با خلوص ۹۹/۹۹ درصد میباشد اما گاز های دیگری همانند هلیوم، آرگون و دیاکسید کربن نیز استفاده می شود.
محل تزریق نمونه
قسمتی ازدستگاه است که نمونه تزریق شده بوسیله شیرهای نمونه گیری گازی (valve)ویا تزریق نمونه بطور مستقیم به injector که بافشار گازحامل به ستون میرسد. تزریق صحیح ومناسب نمونه به سیستم، اثرات محسوس ومؤثری برروی نتایج آنالیز دارد، شناخت انژکتورهای مختلف وآگاهی داشتن ازمزایا، معایب ونیز توانائیهای آنان امتیاز بزرگی برای کاربرمحسوب میشود. کاربرانی که شناخت کافی از خصوصیات و ویژگیهای انژکتورهای گوناگون دارند، وراحتر می توانند ازمیان انواع انژکتورهای دردسترس، بهترین ومناسبترین آنها را برای انجام آنالیز انتخاب نمایند. شکل وپهنای پیکهای کروماتوگرام ارتباط بسیار نزدیکی به نوع انژکتور وچگونگی تزریق نمونه دارد. بطور کلی، بهترین روش برای تزریق نمونه، روشی است که درآن تمام حجم نمونه به صورت یکباره و توپی شکل وارد ستون گردد. نمونه باید سریع و یکجا تزریق شود. این عمل توسط یک سرنگ مخصوص انجام می شود که توسط آن حجم بسیار کمی (۱ الی ۱۰ میکرولیتر) از نمونه وارد یک درپوش لاستیکی می شود. برای انتخاب روش مناسب تزریق اطلاع و آگاهی از ماهیت و ساختار شیمیایی اجزاء نمونه ضروری است، نوع وشرایط انژ کتوری که برای تزریق نمونه انتخاب شده است، به ترکیب شیمیایی نمونه وغلظت هر جزء از اجزاء آن بستگی نزدیک دارد. صرف نظر ازنوع انژکتور، چگونگی تزریق نمونه هم اهمیت فراوان دارد.
عوامل مؤثردرشیوه تزریق نمونه به صورتهای مختلفی برروی کیفیت کروماتوگرام تأثیر می گذارد که ازجمله می توان به موارد زیر اشاره نمود:
۱- انتقال ناهمگن وغیر یکنواخت نمونه
۲- سرعت تبخیر نمونه درانژکتور
۳- سرعت انتقال بخار نمونه از انژکتور به ستون
۴- درصدی ازنمونه که ازانژکتور به ستون منتقل خواهد شد.
۵- چگونگی تزریق نمونه
– تزریق نمونه به دو صورت انجام می گیرد:
۱- برای نمونه های گازی معمولاً از Gas Sampling Valve استفاده میشود.
۲- برای نمونه های مایع از تزریق مستقیم نمونه به Injector
ستون و کوره
ستون در داخل کوره قرار دارد و در واقع به منزله قلب دستگاه کروماتوگرافی گازی هستند. ستونها دو نوع هستند ۱- ستونهای پر شده ۲- ستونهای مویین.
آشکارسازها
آشکارسازهای متداول در کروماتوگرافی گازی چهار نوع هستند:
یونش شعلهای
هدایت حرارتی
نورسنج شعلهای
الکترون گیر
استفاده از آشکارساز یونش شعلهای رایجتر است
منحنی های وان دیمتر (Van deemeter curves)
منحنی های وان دیمتر ارتباط میان سرعت جریان خطی گاز حامل و بازدهی و کارایی ستون را به بهترین صورت ممکن نشان می دهد. یکی از نتایج سودمندی که از منحنی های وان دیمتر قابل استخراج است سرعت جریان بهینه گاز حامل است. با چنین سرعتی کارایی سیستم کروماتوگرافی حداکثر خواهد شد زیرا در این شرایط ارتفاع هم ارز از سینی های فرضی (h) کمترین مقدار خود را دارد. همچنین از نمودارهای وان دیمتر می توان دانست که دامنه تغییرات مجاز سرعت گاز حامل چقدر است.
ویدیوهای آموزشی کروماتوگرافی گازی دپارتمان شیمی و بیوشیمی دانشگاه colorado