کروماتوگرافی گازی (GC)

کروماتوگرافی گازی یک روش فیزیکی است که برای جداسازی، شناسایی و اندازه‌گیری اجزای فرار به کار می‌رود. به عنوان مثال جدا کردن بنزن (نقطه جوش 1/80) از سیلکوهگزان (نقطه جوش 8/80) بوسیله تقطیر جزء به جزء غیر ممکن است. در صورتی که آنها را در چند دقیقه می‌توان به کمک کروماتوگرافی گازی جدا نمود و شناسایی کرد. همچنین حدود 200 جزء مختلف نفت خام را به آسانی می‌توان تشخیص داد. این روش سریع و ساده است و برای تشخیص ناخالصی‌های موجود در یک ماده فرار یا مقادیر کم مواد ضد آفت در پوست میوه‌جات و اندازه‌گیری گازها و آلودگی مواد به کار می رود. 

کروماتوگرافی گازی در سال 1952 به وسیله جیمز و مارتین برای جدا کردن مقادیر کم اسیدهای چرب به کار برده شد. GC یک روش فیزیکی است که برای جداسازی، شناسایی و اندازه‌گیری اجزای فرار به کار می‌رود. به عنوان مثال جدا کردن بنزن (نقطه جوش °1/80) از سیلکوهگزان (نقطه جوش °8/80) بوسیله تقطیر جزء به جزء غیر ممکن است. در صورتی که آنها را در چند دقیقه می‌توان به کمک کروماتوگرافی گازی جدا نمود و شناسایی کرد. همچنین حدود 200 جزء مختلف نفت خام را به آسانی می‌توان تشخیص داد. این روش سریع و ساده است و برای تشخیص ناخالصی‌های موجود در یک ماده فرار یا مقادیر کم مواد ضد آفت در پوست میوه‌جات و اندازه‌گیری گازها و آلودگی مواد به کار می رود [1]. در کروماتوگرافی گازی، فاز متحرک یک گاز است. فاز ساکن یک مادة جاذب جامد یا مایع پوشش داده شده و یا دارای پیوند با یک جامد بر روی دیواره ستون است. اگر فاز ساکن جامد باشد، روش را کروماتوگرافی گاز- جامد (GSC) و اگر فاز ساکن مایع باشد، روش را کروماتوگرافی گاز- مایع (GLC) می‌نامند. هر چند هر دو روش در تجزیه به کار می‌روند ولی GLC بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد. جدا شدن اجزای یک نمونه فرار در GLC بر اساس تقسیم آنها بین دو فاز مایع و گاز است. نمونه در فاز متحرک حل شده و فاز ساکن یک مایع دیرجوش است که به صورت لایة نازکی بر روی ذرات یک جامد گسترده شده است. کروماتوگراف گازی از قسمت‌های زیر تشکیل شده است [1].

شکل 1:نمای ساده یک کروماتوگراف گازی [1]

گاز حامل باید یک گاز بی‌اثر باشد تا با فاز ساکن، حلال و یا نمونه واکنش ندهد، به همین دلیل معمولاَ از نیتروژن یا هلیم استفاده می‌شود. در دمای ثابت، فشار و سرعت جریان گاز به طرف ستون را با تنظیم کنندة فشار و جریان سنج، ثابت نگه می‌دارند. مقدار µL 1/0-5 از نمونه مایع به وسیله یک سرنگ مخصوص وارد قسمت تزریق نمونه می‌شود. نمونه‌های جامد را باید در یک حلال فرار مناسب،‌ حل و سپس تزریق نمود. برای نمونه‌های گازی باید حجم‌های بیشتری انتخاب شود. نمونه پس از تزریق در نتیجة گرمای حاصل از سیستم الکتریکی تبدیل به گاز می‌شود و با گاز حامل مخلوط شده، به طرف ستون می‌رود. فاز ساکن یک مایع دیرجوش مانند روغن پارافین یا روغن سیلیکون است که تا حدود 400 مقاوم است و به صورت لایه نازکی روی ذرات جامد گسترده شده است. مایع به کار رفته باید از نظر شیمیایی غیر فعال بوده و برای اجزای نمونه قابلیت انحلال مختلفی داشته باشد. علاوه بر ستون‌های پر شده می‌توان از ستون‌های مویین به طول حدود cm 10-100 و قطر داخلیcm 0/25-0/32 استفاده نمود که داخل آنها از سلیت پوشیده شده است و فیلم نازکی از مایع دیرجوش بر روی پوشش سیلیسی قرار دارد. جدا شدن مواد در ستون، نظیر فرایند استخراج است. نمونه که در فاز گاز محلول است از بالای ستون وارد می‌گردد و اجزای آن بر حسب ضریب توزیع خود بین دو فاز مایع و گاز تقسیم می‌شوند. در نتیجه اجزای موجود در نمونه بر حسب تمایلی که ستون برای نگهداری آنها دارد از یکدیگر جدا شده و به وسیله عبور گاز حامل،‌ اجزا جدا می‌شوند و به ترتیبی که متناسب با عکس تمایل نگهداری ستون برای آنها است، از انتهای ستون خارج شده، وارد آشکارساز می‌گردند. در آشکارساز اجزاء جدا شده موجود در گاز حامل مورد شناسایی و اندازه‌گیری قرار می‌گیرند. دمای ستون GC را می‌توان روی دمای خاصی تنظیم کرده و به صورت همدما جداسازی را انجام داد. همچنین در برخی موارد که اجزای نمونه در ستون به خوبی جدا نمی‌شوند، برای جداسازی بهتر از روش برنامه‌ریزی دمایی استفاده می‌شود. در این روش دمای ستون را طبق برنامه‌ای از پیش تعیین شده و با سرعتی مناسب افزایش می‌دهند تا مواد به تدریج از یکدیگر جدا شوند [1]. کاربردها برخی از کاربردهای مهم کروماتوگرافی گازی(GC) در فناوری نانو عبارتست از: 1- جداسازی و شناسائی برخی از ترکیبات آلی [2] 2-تعیین ساختار ترکیبات آلی در لاستیک [2] 3-آنالیز برخی داروهای نانو ذرات [3]

مراجع:

1- D. A. Skoog, D. M. West Holt, Principle of Instrumental Analysis, Saunders College Publishing, Sixth edition, 1994. 2- E. Vidal, Augusta, E-MRS Spring Meeting 2003 June 10 - 13, 2003. 3- M. Praisler, S. Gosav, J. Van Bocxlaer, A. De Leenheer, and D.L. Massart. Exploratory analysis for the identification of amphetamines using neural networks and GC-FTIR data, The Annals of the University "Dunãrea de Jos", Fascicle II, p. 83-96, ISSN 1221-4531, 2002.

ضمیمه1- فهرست GC-MS های موجود در ایران

طیف سنجی جرمی–کروماتوگرافی گازی (Mass Spectroscopy and Gas chromatography (GC-MS ردیف دانشگاه مدل نوع عضویت 1 دانشگاه فردوسی مشهد آزمایشگاه مرکزی CH7A عضو 2 پژوهشگاه صنعت نفت اسپکتروسکوپی 8430 Magnetic عضو 3 دانشگاه صنعتی شریف شناسایی و اندازه گیری ترکیبات GCHP6890 MSHPSa73 MDS عضو 4 دانشگاه الزهرا تحقیقات شیمی GC6390 عضو 5 دانشگاه تربیت معلم تهران آزمایشگاه شیمی- CP3800GC عضو 6 دانشگاه شهید بهشتی پژوهشکده گیاهان و مواد اولیه داروئی Chrow – cord32 bit عضو 7 دانشگاه علوم پزشکی شهید بهشتی آززمایشگاه نانو تکنولوژی - عضو 8 مؤسسه تحقیقاتی و آموزشی نور(توان) CP3800 رزرو 9 دانشگاه رازی کرمانشاه آزمایشگاه شیمی تجزیه - رزرو 10 دانشگاه تبریز آزمایشگاه دانشکده شیمی CP3800 رزرو 11 دانشگاه تبریز آزمایشگاه دانشکده شیمی HP5890 رزرو

ضمیمه 2– فهرست مدل های مختلف GC

طیف سنجی جرمی–کروماتوگرافی گازی (Mass Spectroscopy and Gas chromatography (GC-MS ردیف مدل شرکت کشور 1 GC-8700 Perkin Elmer Unite State 2 GC-3400 Varian Unite State 3 8430 Magnetic Finnigan mat Unite State 4 Hp-6890-5973 Hewlett Packard -HP Unite State 5 Chrom-card 32 bit Thermo Finnigan Unite State

مرجع: http://nanolab.ir/pt.php?pc=23