Газова хроматографія

Газова хроматографія (ГХ) – це аналітичний метод дослідження, який використовується для поділу хімічних компонентів пробної суміші для визначення їх наявності або відсутності, або для виявлення їх кількості. Ці хімічні компоненти зазвичай являють собою органічні молекули або гази. Для успішного ГХ-аналізу ці компоненти повинні бути летючими і мати молекулярну масу нижче 1250 да, а також термічно стабільними, щоб не розкладатися в ході ГХ-дослідження.

Метод газової хроматографії широко використовується в багатьох галузях промисловості:
для контролю якості при виробництві промислових товарів, хімікатів і фармацевтичних препаратів;
з дослідницькими цілями при аналізі натуральних і штучних продуктів;
для забезпечення безпеки навколишнього середовища.

Принцип дії

При поділі речовин в ході ГХ-аналізу використовується газ-носій, який грає роль рухомої фази. Газ-носій дозволяє молекулам зразка знаходиться в газовому хроматографі, не пошкоджуючи компоненти приладу. В ході аналізу зразок надходить в газовi хроматографи або за допомогою шприца, або з автосамплера, який витягує хімічні компоненти з твердих або рідких матриць зразків.

Зразок впорскується у вхідний отвір газового хроматографа через перегородку, яка перешкоджає втраті сумішшю зразків рухомої фази. До входу підключається аналітична колонка довжиною 10-150 м і діаметром 0,1 – 0,53 мм. Це плавлений кремнеземна або металева трубка, на стінках якої знаходиться стаціонарна фаза. Аналітична колонка утримується в колонній печі, яка нагрівається під час аналізу для елюювання менш летких компонентів. Вихід колонки вставляється в детектор, який виявляє хімічні компоненти, якi елюють з неї, і подає сигнал. Сигнал реєструється програмним забезпеченням, на основі потоку сигналів створюється хроматограма.

Газовий хроматограф – це прилад, в робочій області якого хімічні компоненти повністю переходять в газову фазу. Зразки з низькою концентрацією повністю переносяться в аналітичну колонку газом-носієм без розщеплення. У разі дослідження зразка з високою концентрацією в аналітичну колону в режимі поділу переноситься тільки частина проби. Частина, проби яка залишилася, видаляється з системи через лінію поділу задля запобігання перевантаження аналітичної колони.

Вибір газового хроматографа

Потрапляючи в аналітичну колонку, компоненти зразка поділяються залежно від ступеня взаємодії зі стаціонарною фазою. При виборі аналітичної колони слід враховувати фугитивность (летючість) і функціональну групу аналізованих речовин. Вони повинні відповідати використовуваної в ній стаціонарної фазі. Рідкі стаціонарні фази діляться на два типи:
на основі поліетиленгліколю (ПЕГ);
на основі полідиметилсилоксану (ПДМС).

Останні мають різний процентний вміст диметильних, дифенільних або середньополярних функціональних груп, зокрема, ціанопропілфенілу. Подібне розділяє подібне, тому неполярні колони з диметилом або низьким відсотком дифенілу підходять для поділу неполярних аналітів. Молекули, здатні до ароматичної (π-π) взаємодії, можуть бути розділені на стаціонарні фази, які містять фенільні групи. У той же час молекули, які здатні до водневого зв'язку, зокрема, кислоти і спирти, ефективніше поділяються за допомогою колон зі стаціонарною фазою на основі поліетиленгліколю (ПЕГ). Це робить такі молекули менш полярними.

Заключним етапом є виявлення молекул аналіту, в ході якого вони елюируються з колони. Ціна газового хроматографа залежить в тому числі від типу використаного в ньому детектора. Існує кілька типів детекторів, заснованих на:
реакції на зв'язок C-H, зокрема, полум'яно-іонізаційний детектор;
реакції на певні елементи, наприклад, сірку, азот або фосфор;
реакції на певні властивості молекули, зокрема, здатність захоплювати електрон.