Gas-cromatografia La fase mobile è un gas. Le sostanze da separare (liquidi, solidi, gas) devono essere portate ad una temperatura sufficiente a renderle gassose o comunque portarle allo stato di vapore. Cromatografia di adsorbimento gas-solido solido (fase stazionaria = solido adsorbente) Cromatografia di ripartizione gas-liquido (fase stazionaria = liquido che può essere supportato da un solido inerte o depositato sulle pareti della colonna) A differenza della LC, la fase mobile non ha effetto competitivo: il gas di trasporto serve solo per trascinare i componenti lungo la colonna. onna.
Schema di un gascromatografo He, Ar, N 2, H 2
Iniezione ed iniettori Il campione viene iniettato in quantità molto piccole (fino a 0,5 ml per impaccate, fino a 100 volte inf. per capillari). L entrata deve essere ad una temperatura sufficientemente elevata da permettere l evaporazione istantanea del campione e abbastanza grande da permettere al vapore di espandersi senza essere spinto indietro.
Colonne gascromatografiche Si suddividono in impaccate e capillari. Le impaccate contengono particelle solide inerti che vengono impaccate: diatomee o diatomee silanizzate, per ridurre la polarità mediante arricchimento superficiale di gruppi metilici. Sono tubi di acciaio, rame, vetro; lungh. 1-4 m; diametro 2-4 mm Le capillari sono tubi molto più sottili e lunghi (diametro = 0.3-0.5 mm; lunghezza = 50-300 m) in cui la fase stazionaria è depositata sulle pareti interne. Queste ultime hanno un elevato numero di piatti teorici (anche 300.000) grazie alla loro elevata lunghezza.
Colonna capillare standard a fase legata e colonna impaccata
Confronto tra colonne impaccate e capillari Le colonne capillari possono essere lunghe fino a 100 m e hanno quindi un numero di piatti teorici enormemente più elevato rispetto alle colonne impaccate. Questa differenza è esemplificata nella figura a lato (in alto separazione con colonna capillare, in basso la stessa separazione con colonna impaccata)
Caratteristiche della Fase Stazionaria: Bassa volatilità Teb >50 C della temperatura max di utilizzo della colonna Stabilità chimica Buona solubilità peri componenti del campione Polari Apolari Polarità Intermedia Classificazione:
Esempi di Fasi Stazionarie e Relativi Impieghi Fase Stazionaria Composizione Temp. Max di Esercizio ( C) Applicazione DB 5 (5% fenil)- metilpolisilossa no 300 Oli essenziali, erbicidi, idrocarburi Squalano Idrocarburo alifatico C30 150 Idrocarburi saturi SE30 Gomma al silicone 300 Steroidi, pesticidi FFAP Alcoli con gruppi carbossilici 250 Acidi, esteri, alcoli DNP Di-nonil-ftalato 150 Esteri, alcoli Carbovax Glicole propilenico 250 Alcoli, ammine, alogenati
Influenza della T sui t R : più la temperatura è elevata più il soluto tende a trasferirsi nella fase gassosa aumentando T diminuisce t R a) Isoterma a 45 C b) Isoterma a 145 C c) Programmata da 30 a 180 C.
Rivelatori Dovrebbero avere le seguenti proprietà: risposta lineare, stabilità, risposta uniforme per i diversi analiti (o comunque prevedibile e più o meno selettiva). Il rivelatore ideale non esiste. Si distinguono in Differenziali e Integrali Rivelatori Differenziali Sono quelli più usati. Mettono a confronto il gas in entrata nella colonna con quello in uscita. Se nel gas in uscita è presente un componente il rivelatore dà un segnale proporzionale alla concentrazione Rivelatori Integrali Sommano i singoli segnali ricevuti e danno un cromatogramma costituito da una curva a gradini. Ogni gradino è un componente. Tra i rivelatori differenziali quelli più impiegati sono: RIVELATORE A CATTURA DI ELETTRONI RIVELATORE A IONIZZAZIONE DI FIAMMA RIVELATORI TERMOCONDUTTIVI
Rivelatore a conducibilità termica Si basa sul principio del ponte di Wheatstone. 4 filamenti: 2 sono circondati da gas di trasporto che fluisce in una corrente di riferimento, l altra coppia è circondata da gas di trasporto che proviene dalla colonna. Quando il ponte è in equilibrio tra i punti 1 e 2 non appare alcun segnale. Una variazione della conducibilità termica del gas (dovuta all eluizione di analiti con il gas) produce un segnale tra 1 e 2.
Rivelatore a cattura di elettroni Sorgente di elettroni: Trizio o 63 Ni. Gli elettroni provocano la ionizzazione di un gas (es: azoto) β+ N 2 N 2 + + e - lento Si genera una corrente di fondo che costituisce il valore della linea di base. Quando nel gas è presente anche una sostanza X dotata di elettroaffinità X + e - lento X - X - + N 2 + N 2 X Quindi si riduce il flusso degli ioni N 2 + sul catodo e conseguentemente anche la corrente misurata dall elettrometro.
Rivelatore a cattura di elettroni In definitiva si ha un cromatogramma del tipo: Amp t Il detector a cattura di elettroni è valido per composti alogenati, nitro derivati e nitroso derivati e composti organometallici. Non si può usare con programmate di temperature.
Rivelatore a ionizzazione di fiamma Il rivelatore a ionizzazione di fiamma è forse il più diffuso. Si basa sul fatto che molti composti organici, quando bruciano, in una fiamma, producono intermedi ionici che possono aumentare la conducibilità della fiamma stessa. È più sensibile di quello a conducibilità termica (fino a 10-13 g/ml). + -
ANALISI QUALITATIVA Olio di eucaliptus L identificazione dei picchi si basa sui tempi di ritenzione che vengono letti sul cromatogramma. E meglio riferire i tempi non al tempo zero ma a quello di un componente poco trattenuto (aria, solvente). I tempi di ritenzione sono però funzione di numerosi parametri (temperatura, flusso etc.) per cui non è garantita la riproducibilità. Quando è possibile, l identificazione dei composti viene effettuata per confronto con uno standard puro iniettato nelle stesse condizioni operative.
ANALISI QUALITATIVA Il riconoscimento delle sostanze in base ai tempi di ritenzione non dà mai l assoluta certezza circa i risultati ottenuti. Risultati più precisi si possono ottenere ripetendo l analisi con un altra fase stazionaria. Un sistema più preciso è l analisi della miscela attraverso la gas cromatografia accoppiata alla spettrometria di massa (GC MS) Spettro di massa di un Flavone 6 prenilato
ANALISI QUANTITATIVA Viene effettuata misurando l area di ogni picco del cromatogramma e confrontandola con quella della stessa sostanza pura a concentrazione nota, determinata nelle stesse condizioni operative. L area viene misurata dall Integratore. Altezza del Picco (h): distanza del massimo dalla linea di base Larghezza del Picco (L): la distanza tra le tangenti alla curva nei punti di flesso Inizio del Cromatogramma: corrisponde al momento in cui si introduce il campione Tempo di Ritenzione (T): è il tempo che intercorre tra l inizio del cromatogramma e la comparsa del punto di massimo. È caratteristico di ogni sostanza.