Introduzione alla gascromatografia e come funziona

La gascromatografia (GC) è una tecnica analitica utilizzata per separare e analizzare campioni che possono essere vaporizzati senza decomposizione termica. A volte la gascromatografia è nota come cromatografia di divisione gas-liquido (GLPC) o cromatografia in fase vapore (VPC). Tecnicamente, GPLC è il termine più corretto, poiché la separazione dei componenti in questo tipo di cromatografia si basa sulle differenze di comportamento tra un cellulare che scorre fase gassosa e un fermo fase liquida.

Lo strumento che esegue la gascromatografia è chiamato a gascromatografo. Il grafico risultante che mostra i dati è chiamato a gascromatogramma.

GC è usato come un test per aiutare a identificare i componenti di una miscela liquida e determinare la loro concentrazione relativa. Può anche essere usato per separare e purificare i componenti di a miscela. Inoltre, è possibile utilizzare la gascromatografia per determinare pressione del vapore, calore della soluzione e coefficienti di attività. Le industrie spesso lo usano per monitorare i processi per testare la contaminazione o per garantire che un processo stia procedendo come previsto. La cromatografia può testare l'alcol nel sangue, la purezza dei farmaci, la purezza degli alimenti e la qualità dell'olio essenziale. GC può essere utilizzato su analiti organici o inorganici, ma il campione deve

Innanzitutto, viene preparato un campione liquido. Il campione viene miscelato con un solvente e viene iniettato nel gascromatografo. In genere la dimensione del campione è piccola - nell'intervallo dei microlitri. Sebbene il campione inizi come liquido, esso è vaporizzato nella fase gassosa. Un gas di trasporto inerte fluisce anche attraverso il cromatografo. Questo gas non dovrebbe reagire con nessun componente della miscela. I gas di trasporto comuni includono argon, elio e talvolta idrogeno. Il campione e il gas di trasporto vengono riscaldati ed entrano in un lungo tubo, che è tipicamente arrotolato per mantenere gestibile la dimensione del cromatografo. Il tubo può essere aperto (chiamato tubolare o capillare) o riempito con un materiale di supporto inerte diviso (una colonna impaccata). Il tubo è lungo per consentire una migliore separazione dei componenti. Alla fine del tubo c'è il rivelatore, che registra la quantità di campione che lo colpisce. In alcuni casi, anche il campione può essere recuperato alla fine della colonna. I segnali del rivelatore vengono utilizzati per produrre un grafico, il cromatogramma, che mostra la quantità di campione che raggiunge il rilevatore sull'asse y e in genere con quale velocità ha raggiunto il rilevatore sull'asse x (a seconda di quale sia esattamente il rivelatore rileva). Il cromatogramma mostra una serie di picchi. La dimensione dei picchi è direttamente proporzionale alla quantità di ciascun componente, sebbene non possa essere utilizzata per quantificare il numero di molecole in un campione. Di solito, il primo picco proviene dal gas di trasporto inerte e il picco successivo è il solvente utilizzato per fare il campione. I picchi successivi rappresentano i composti in una miscela. Per identificare i picchi su un gascromatogramma, il grafico deve essere confrontato con un cromatogramma di una miscela standard (nota), per vedere dove si verificano i picchi.

A questo punto, potresti chiederti perché i componenti della miscela si separano mentre vengono spinti lungo il tubo. L'interno del tubo è rivestito con un sottile strato di liquido (la fase stazionaria). Il gas o il vapore all'interno del tubo (la fase del vapore) si muovono più rapidamente delle molecole che interagiscono con la fase liquida. I composti che interagiscono meglio con la fase gassosa tendono ad avere punti di ebollizione più bassi (sono volatili) e bassi pesi molecolari, mentre i composti che preferiscono la fase stazionaria tendono ad avere punti di ebollizione più alti o lo sono più pesante. Altri fattori che influenzano la velocità con cui un composto avanza nella colonna (chiamato tempo di eluizione) includono la polarità e la temperatura della colonna. Poiché la temperatura è così importante, di solito è controllata entro i decimi di grado ed è selezionata in base al punto di ebollizione della miscela.

Esistono molti tipi diversi di rivelatori che possono essere utilizzati per produrre un cromatogramma. In generale, possono essere classificati come non selettivo, il che significa che rispondono a tutti composti eccetto il gas di trasporto, selettivo, che rispondono a una gamma di composti con proprietà comuni e specifico, che rispondono solo a un determinato composto. Diversi rivelatori usano particolari gas di supporto e hanno diversi gradi di sensibilità. Alcuni tipi comuni di rilevatori includono:

Quando il gas di supporto viene chiamato "gas di recupero", significa che il gas viene utilizzato per ridurre al minimo l'allargamento della banda. Per FID, ad esempio, azoto gassoso (N₂) viene spesso utilizzato. Il manuale dell'utente che accompagna un gascromatografo descrive i gas che possono essere utilizzati in esso e altri dettagli.

• Pavia, Donald L., Gary M. Lampman, George S. Kritz, Randall G. Engel (2006). Introduzione alle tecniche di laboratorio biologico (4a edizione). Thomson Brooks / Cole. pp. 797–817.
• Grob, Robert L.; Barry, Eugene F. (2004). Pratica moderna di gascromatografia (4a edizione). John Wiley & Sons.
• Harris, Daniel C. (1999). "24. Gas cromatografia". Analisi chimiche quantitative (Quinto ed.). W. H. Freeman and Company. pp. 675–712. ISBN 0-7167-2881-8.
• Higson, S. (2004). Chimica analitica. La stampa dell'università di Oxford. ISBN 978-0-19-850289-0