가스 크로마토그래피

Gas chromatography
가스 크로마토그래피
Gaschromatograph.jpg
헤드스페이스 샘플러를 갖춘 가스 크로마토그래프
약자GC
분류크로마토그래피
분석물유기농
무기질
휘발성이 있어야 합니다.
기타 기술
관련된박층 크로마토그래피
고성능 액체 크로마토그래피
하이픈으로 표시했다가스 크로마토그래피 질량 분석법

가스 크로마토그래피(GC)는 분해하지 않고 기화할 수 있는 화합물을 분리 및 분석하기 위해 분석 화학에서 사용되는 일반적인 크로마토그래피 유형이다.GC의 일반적인 용도에는 특정 물질의 순도를 테스트하거나 [1]혼합물의 다른 성분을 분리하는 것이 포함됩니다.준비 크로마토그래피에서 [2][3]GC를 사용하여 혼합물로부터 순수한 화합물을 제조할 수 있다.

가스 크로마토그래피는 기상 크로마토그래피(VPC) 또는 기액 분할 크로마토그래피(GLPC)로도 알려져 있다.이러한 대체 명칭과 각각의 약어는 과학 [2]문헌에서 자주 사용된다.

가스 크로마토그래피는 기체 또는 액체 샘플을 이동상(일반적으로 운반체 기체라고 함)에 주입하고 가스를 정지상을 통과시킴으로써 혼합물의 화합물을 분리하는 과정이다.이동상은 보통 불활성 가스 또는 헬륨, 아르곤, 질소 또는 [1]수소와 같은 반응하지 않는 가스입니다.정지상은 [4]기둥이라고 불리는 유리 조각이나 금속 튜브 내부의 불활성 고체 지지대 위에 있는 고체 입자 표면에 있는 점성이 있는 액체의 현미경 층입니다.고체 입자의 표면은 일부 [4]기둥에서 정지상 역할을 할 수도 있습니다.가스상이 통과하는 유리 또는 금속 기둥은 가스의 온도를 제어할 수 있는 오븐에 위치하며, 이 기둥에서 나오는 용리액을 컴퓨터 [1]검출기로 모니터링합니다.

동작 원리

가스 크로마토그래프 도표

가스 크로마토그래프는 컬럼으로 알려진 좁은 튜브로 만들어지며, 기화된 샘플이 통과하는 불활성 또는 비반응성 가스의 연속적인 흐름을 따라 운반됩니다.표본의 구성요소는 화학적, 물리적 특성과 기둥 라이닝 또는 기둥 충전물과의 상호작용에 따라 다른 속도로 기둥을 통과합니다. 이를 정지상이라고 합니다.기둥은 일반적으로 온도가 조절되는 오븐 안에 밀폐되어 있습니다.화학 약품은 칼럼 끝에서 배출되면 전자적으로 [1]감지되고 식별됩니다.

역사

가스 크로마토그래프

배경

크로마토그래피는 러시아 과학자 미하일 세메노비치 [5]츠베트의 연구로 1903년으로 거슬러 올라간다. 그는 액체 기둥 크로마토그래피를 통해 식물 색소를 분리했다.

발명.

가스 크로마토그래피의 발명은 일반적으로 Anthony T. James와 Archer J.P.[6][7] Martin에 기인한다.그들의 가스 크로마토그래프는 흡착 크로마토그래피 대신 분할 크로마토그래피를 분리 원리로 사용했다.가스 크로마토그래피의 인기는 불꽃 이온화 [8]검출기의 개발 이후 빠르게 상승했다.1952년 노벨 화학상을 함께 수상한 마틴과 그들의 동료 리처드 싱지는 크로마토그래피가 가스를 분리하는 데 사용될 수도 있다는 것을 이전 논문에서[9] 언급했다.신지는 마틴이 제임스와 함께 일을 계속하는 동안 다른 일을 추구했다.

가스 흡착 크로마토그래피 전구체

1947년 독일의 물리 화학자 Erika Cremer는 오스트리아 대학원생 Fritz Prior와 함께 운반 가스, 실리카 겔, 열전도율 검출기로 구성된 최초의 가스 크로마토그래프를 개발했다.프랑크푸르트 ACHEMA에서 크로마토그래프를 전시했지만 아무도 [10]관심이 없었어요버렐사의 터너는 1943년 목탄 기둥과 수은 증기를 사용한 거대한 기구를 선보였다.웁살라 대학의 스티그 클래슨은 1946년에 [10]수은을 사용한 숯 기둥에 대한 그의 연구를 발표했다.게르하르트 헤세는 마르부르크/란 대학의 교수가 독일 화학자들 사이에서 분자가 움직이는 가스 흐름에서 분리될 수 없다는 지배적인 의견을 실험하기로 결정했다.그는 녹말을 채운 단순한 유리 기둥을 세우고 질소를 운반 가스로 사용하여 브롬과 요오드를 성공적으로 분리했다.그리고 나서 그는 실리카겔로 포장된 유리 콘덴서를 통해 불활성 가스를 흘려보내는 시스템을 만들었고 용출된 [10]분율을 수집했다.옥스퍼드 대학의 Courtenay S.G Phillips는 열전도율 검출기를 사용하여 숯 기둥의 분리를 조사했습니다.그는 Claesson과 상의하여 변위를 분리 원칙으로 사용하기로 결정했다.제임스와 마틴의 결과를 알게 된 후, 그는 분할 크로마토그래피로 [10]전환했다.

칼럼 테크놀로지

초기 가스 크로마토그래피에서는 일반적으로 길이 1~5m, 직경 1~5mm의 튜브로 만들어지고 입자로 채워진 충전된 기둥을 사용했습니다.충전 기둥의 분해능은 캐피럴리 기둥의 발명으로 향상되었으며,[6] 캐피럴리 기둥의 내벽에 정지상이 코팅되어 있습니다.

물리 컴포넌트

자동 증폭기

오토샘플러는 시료를 인렛에 자동으로 도입할 수 있는 수단을 제공합니다.검체를 수동으로 삽입할 수 있지만 더 이상 일반적이지 않습니다.자동 삽입은 더 나은 재현성과 시간 최적화를 제공합니다.

An autosampler for liquid or gaseous samples based on a microsyringe
마이크로시링에 기초한 액체 또는 기체 시료용 오토샘플러

다양한 종류의 자동 증폭기가 존재합니다.자동 증폭기는 샘플 용량(자동 주입기가 소수의 샘플을 작동할 수 있는 자동 주입기 대 자동 증폭기), 로봇 기술(XYZ 로봇[11] 대 회전 로봇 – 가장 일반) 또는 분석에 따라 분류할 수 있습니다.

  • 액체.
  • 주사기 기술에 의한 정적 머리 공간
  • 전송 라인 테크놀로지에 의한 동적인 헤드 스페이스
  • 고체상 마이크로 추출(SPME)

유입구

스플릿/스플릿리스 인렛

칼럼 입구(또는 인젝터)는 샘플을 캐리어 가스의 연속 흐름에 도입할 수 있는 수단을 제공합니다.인렛은 칼럼 헤드에 연결된 하드웨어 부품입니다.

일반적인 흡입구 유형은 다음과 같습니다.

  • S/SL(분할/분할 없음) 인젝터. 샘플은 중격(Septum)을 통해 가열된 작은 챔버로 유입됩니다. 열은 샘플과 샘플 매트릭스의 휘발성을 촉진합니다.그런 다음 반송 가스는 샘플의 전체(분할 없음 모드) 또는 일부(분할 모드)를 컬럼으로 스위프합니다.스플릿 모드에서는 분사실 내의 시료/캐리어 가스 혼합물의 일부가 스플릿 벤트를 통해 배출된다.분석물 농도가 높은 시료(>0.1%)를 취급할 경우 분할 주입이 선호되며, 분석물 농도가 낮은 미량 분석(<0.01%)에는 분할 주입이 가장 적합하다.스플릿리스 모드에서는 시스템을 오염시킬 수 있는 무거운 요소를 퍼지하기 위해 미리 설정된 시간이 지나면 분할 밸브가 열립니다.이 사전 설정(분할 없는) 시간은 최적화해야 합니다.시간(0.2분 등)이 짧을수록 미행을 줄일 수 있지만, 응답 손실 시간이 길수록(2분) 미행이 증가하지만 [12]신호도 증가합니다.
  • 온 칼럼 입구. 샘플은 가열 없이 또는 용제의 끓는점보다 낮은 온도에서 칼럼 전체에 직접 도입됩니다.온도가 낮으면 샘플이 좁은 구역으로 응축됩니다.그런 다음 칼럼과 흡입구를 가열하여 샘플을 기체상으로 방출할 수 있습니다.이렇게 하면 크로마토그래피에서 가장 낮은 온도를 유지하고 샘플이 끓는점 이상으로 분해되는 것을 방지할 수 있습니다.
  • PTV 인젝터; 온도 프로그램 샘플 도입은 1979년에 [citation needed]Vogt에 의해 처음 설명되었습니다.원래 Vogt는 캐피럴리 GC에 큰 시료 부피(최대 250µL)를 도입하는 방법으로 이 기술을 개발하였다.Vogt는 제어된 주입 속도로 샘플을 라이너에 도입했습니다.라이너의 온도는 용제의 끓는점보다 약간 낮게 선택되었습니다.저 끓는 용제는 지속적으로 증발하여 분할선을 통해 배출되었습니다.이 기술을 바탕으로 Poy는 프로그래밍된 온도 기화 인젝터 PTV를 개발했습니다.낮은 초기 라이너 온도에서 샘플을 도입함으로써 기존의 핫 인젝션 기법의 많은 단점을 피할 [citation needed]수 있었습니다.
  • 가스 공급원 입구 또는 가스 전환 밸브. 수거병에 있는 가스 샘플은 가장 일반적으로 6포트 전환 밸브에 연결됩니다.검체가 이전에 배출된 검체 루프로 확장될 수 있는 동안 반송 가스 흐름이 중단되지 않습니다.전환 시 샘플 루프의 내용이 캐리어 가스 스트림에 삽입됩니다.
  • P/T(Purge-and-Trap) 시스템; 불활성 가스가 수성 시료를 통해 기포되어 불용성 휘발성 화학 물질이 매트릭스에서 퍼지됩니다.휘발성 물질은 주변 온도에서 흡수성 기둥(트랩 또는 농축기라고 함)에 '감겨' 있습니다.그런 다음 트랩을 가열하고 휘발유는 캐리어 가스 스트림으로 유도됩니다.사전 농축 또는 정화가 필요한 샘플은 보통 S/SL 포트에 연결되는 시스템을 통해 도입할 수 있습니다.

캐리어 가스(모바일 단계)의 선택이 중요합니다.수소는 효율 면에서 헬륨에 버금가는 유속 범위를 가지고 있다.그러나 유속이 최적화되면 헬륨이 더 효율적이고 최적의 분리를 제공할 수 있습니다.헬륨은 불연성이며 더 많은 수의 검출기 및 오래된 기기와 함께 작동합니다.따라서 헬륨은 가장 일반적으로 사용되는 운반 가스입니다.그러나 최근 몇 년간 헬륨 가격이 상당히 상승하면서 점점 더 많은 수의 크로마토그래퍼들이 수소 가스로 전환하게 되었다.합리적인 고려보다는 과거의 사용이 헬륨을 계속 우선적으로 사용하는 데 기여할 수 있습니다.

검출기

상세 정보:크로마토그래피 검출기

일반적으로 사용되는 검출기는 화염 이온화 검출기(FID)와 열전도 검출기(TCD)입니다.TCD는 비파괴성이라는 점에서 유익하지만, 대부분의 분석 물질에 대한 낮은 검출 한계는 광범위한 [1]사용을 억제한다.FID는 주로 탄화수소에 민감하며 TCD보다 [4]탄화수소에 더 민감합니다.FID는 물이나 이산화탄소를 검출할 수 없기 때문에 환경유기분석물질 분석에 [1]이상적입니다.FID는 [1]TCD보다 분석물 검출에 2~3배 더 민감합니다.

TCD는 텅스텐-레늄의 얇은 와이어 주위를 흐르는 물질의 열전도율에 의존합니다.[4]헬륨 또는 질소는 필라멘트를 냉각시키고 필라멘트의 [4][13]균일한 저항률과 전기 효율을 유지하는 상대적으로 높은 열 전도율 때문에 운반 가스로서의 역할을 합니다.분석물 분자가 캐리어 가스와 혼합되어 컬럼에서 용출되면 열전도율이 저하되고 필라멘트 온도 및 저항률이 증가하여 전압 변동이 검출기 반응을 [4][13]유발한다.검출기 감도는 필라멘트 전류에 비례하지만 검출기의 즉시 환경 온도 및 반송파 [4]가스의 유량에 반비례한다.

불꽃이온화검출기(FID)는 전극을 컬럼 출구 부근에 수소/공기로 연료 공급되는 불꽃에 인접해 배치하고, 화합물을 함유하는 탄소가 컬럼에서 나오면 불꽃에 [4][13]의해 열분해된다.이 검출기는 전극 [4][13]사이에 전류를 발생시키는 열분해 시 카본이 양이온과 전자를 형성할 수 있기 때문에 화합물을 포함하는 유기/탄화수소에 대해서만 작동합니다.전류의 증가는 변환되어 크로마토그램에서 피크로 나타납니다.FID는 검출 한계(초당 몇 개의 피코그램)가 낮지만 탄소 [4]함유 카르보닐로부터 이온을 발생시킬 수 없습니다.FID 호환 캐리어 가스는 헬륨, 수소, 질소 및 아르곤을 [4][13]포함한다.

FID에서는 디텍터에 들어가기 전에 스트림이 수정되는 경우가 있습니다.메타나이저는 일산화탄소와 이산화탄소를 메탄으로 변환하여 검출할 수 있도록 한다.또 다른 기술은 Activated Research Inc.의 폴리아크(polyarc)로, 모든 화합물을 메탄으로 변환합니다.

알칼리 화염 검출기(AFD) 또는 알칼리 화염 이온화 검출기(AFID)는 NPD와 마찬가지로 질소 및 인에 대한 감도가 높다.단, 알칼리 금속이온은 화염 위의 비드가 아닌 수소가스를 공급한다.이러한 이유로 AFD는 NPD의 "피로감"을 겪지 않고 장기간에 걸쳐 지속적인 민감성을 제공합니다.또, 화염에 알칼리 이온을 첨가하지 않으면, AFD는 표준 FID와 같이 동작한다.촉매 연소 검출기(CCD)는 가연성 탄화수소 및 수소를 측정합니다.방전 이온화 검출기(DID)는 고전압 방전을 사용하여 이온을 생성한다.

화염 광도 검출기(FPD)는 광전자 증배관을 사용하여 화염에 연소되는 화합물의 스펙트럼 라인을 검출한다.컬럼에서 용출되는 화합물은 수소연료 불꽃으로 운반되어 분자 내의 특정 원소를 들뜨게 하고, 들뜬 원소(P, S, 할로겐, 일부 금속)는 특정 특징 [13]파장의 빛을 방출한다.방출된 빛은 광전자 증배관에 [4][13]의해 필터링되고 검출된다.특히 인 방출량은 약 510~536nm,[4][13] 황 방출량은 394nm이다.원자방출검출기(AED)에 의해 컬럼에서 용출되는 시료가 플라즈마를 [13]유도하는 마이크로파에 의해 통전되는 챔버로 들어간다.플라즈마로 인해 분석물 샘플이 분해되어 특정 원소가 원자 방출 [13]스펙트럼을 생성합니다.원자 방출 스펙트럼은 회절 격자에 의해 회절되고 일련의 광전자 증배관 또는 광다이오드에 [13]의해 검출된다.

전자 포획 검출기(ECD)는 방사성 베타 입자(전자) 소스를 사용하여 전자 포획 정도를 측정합니다.ECD는 할로겐, 카르보닐, 질산, 니트로기, 유기금속 [4][13]등의 기능성 기와 전기음성/인출성 원소를 포함하는 분자의 검출에 사용된다.본 발명의 검출기에서는 [4][13]이동상 반송 가스로 질소 또는 아르곤의 메탄 5%를 사용한다.캐리어 가스는 칼럼 끝에 위치한 두 전극 사이를 통과하며 음극(부극) 근처에 63Ni와 [4][13]같은 방사성 박이 있습니다.방사성 박은 베타 입자(전자)를 방출하고, 이 입자는 반송 가스와 충돌하여 이온화하여 더 많은 이온을 생성하여 [4][13]전류를 발생시킵니다.전기음성/철퇴원소를 가진 분석물질 분자나 기능성기를 가진 전자가 포착되면 검출기 [4][13]반응을 생성하는 전류가 감소한다.

질소-인 검출기(NPD)는 질소와 인이 특수 코팅된 비드의 작업 기능을 변화시키고 그에 따른 전류를 측정하는 열전자 검출기의 한 형태이다.

건조 전해 전도도 검출기(DELCD)는 대기상과 고온(v. Coulsen)을 사용하여 염소화 화합물을 측정합니다.

질량 분석계(MS), GC-MS라고도 하며, 소량의 샘플이라도 매우 효과적이고 민감합니다.이 검출기는 질량 [14]스펙트럼으로 크로마토그램의 분석물질을 식별하는 데 사용할 수 있다.일부 GC-MS는 예비 검출기 역할을 하는 NMR 분광계에 연결되어 있습니다.이 조합을 [citation needed]GC-MS-NMR이라고 합니다.일부 GC-MS-NMR은 백업 디텍터 역할을 하는 적외선 분광 광도계에 연결되어 있습니다.이 조합은 GC-MS-NMR-IR이라고 불립니다.그러나 대부분의 분석은 순수하게 GC-MS를 [citation needed]통해 결론이 날 수 있기 때문에 이는 매우 드문 일이라는 점을 강조해야 한다.

진공 자외선(VUV)은 가스 크로마토그래피 검출기에서 가장 최근에 개발된 것입니다.대부분의 화학종은 약 120~240 nm VUV 파장 범위에서 독특한 기상 흡수 단면을 흡수하고 가지고 있다.흡수 단면이 분석 물질로 알려진 경우, VUV 검출기는 화학적 [15]간섭이 없을 때 플로우 셀에 존재하는 분자 수를 절대적인(보정 없이) 결정할 수 있다.

GC-O라고도 불리는 후각계 검출기는 사람 평가기를 사용하여 화합물의 냄새 활동을 분석합니다.냄새 포트 또는 냄새 흡입 포트를 사용하여 화합물의 냄새 품질, 냄새 강도 및 냄새 활동 지속 시간을 평가할 수 있다.

다른 검출기에는 홀 전해 전도도 검출기(ElCD), 헬륨 이온화 검출기(HID), 적외선 검출기(IRD), 광 이온화 검출기(PID), 펄스 방전 이온화 검출기(PDD) 및 열 이온화 검출기(TID)[16]가 있다.

방법들

위의 이미지는 GeoStrata Technologies Eclipse 가스 크로마토그래프의 내부를 3분 주기로 연속적으로 실행합니다.두 개의 밸브를 사용하여 테스트 가스를 샘플 루프로 전환합니다.시료 루프를 테스트 가스로 채운 후 밸브를 다시 전환하여 시료 루프에 캐리어 가스 압력을 가하고 시료를 칼럼에 밀어 넣어 분리한다.

이 방법은 GC가 특정 분석에 대해 동작하는 조건의 집합입니다.방법 개발은 필요한 분석에 적합한 조건 및/또는 이상적인 조건을 결정하는 과정이다.

필요한 분석을 수용하기 위해 변경할 수 있는 조건에는 입구 온도, 검출기 온도, 컬럼 온도 및 온도 프로그램, 캐리어 가스 및 캐리어 가스 유량, 컬럼의 정지 위상, 직경과 길이, 입구 유형과 유량, 샘플 크기 및 주입 기술이 포함됩니다.GC에 설치된 검출기(아래 참조)에 따라 여러 검출기 조건이 달라질 수 있습니다.일부 GC에는 샘플 및 캐리어 흐름 경로를 변경할 수 있는 밸브도 포함되어 있습니다.이들 밸브의 개폐 타이밍은 방법 개발에 중요할 수 있다.

캐리어 가스 선택 및 유량

대표적인 운반 가스는 헬륨, 질소, 아르곤, [4][1]수소를 포함한다.어떤 가스를 사용할지는 일반적으로 사용되는 검출기에 의해 결정됩니다. 예를 들어, DID에는 운반 [1]가스로 헬륨이 필요합니다.가스 시료를 분석할 때도 시료 매트릭스를 기준으로 캐리어를 선택하는데, 예를 들어 아르곤의 혼합물을 분석할 때는 시료 중 아르곤이 크로마토그램에 나타나지 않기 때문에 아르곤 캐리어를 선택하는 것이 바람직하다.안전성과 가용성은 통신사 선택에도 영향을 미칠 수 있습니다.

필요한 감도 수준도 중요한 역할을 할 수 있지만, 반송 가스의 순도는 검출기에 의해 자주 결정된다.일반적으로 99.995% 이상의 순도를 사용한다.대부분의 감도에 대해 현대 계측기가 요구하는 가장 일반적인 순도 등급은 5.0 등급, 즉 99.999% 순도입니다. 즉, 캐리어 가스에 결과에 영향을 미칠 수 있는 총 10ppm의 불순물이 있다는 것을 의미합니다.일반적으로 사용되는 최고 순도 등급은 6.0 등급이지만, 일부 법의학 및 환경 애플리케이션에서 매우 낮은 수준에서 검출해야 하는 필요성으로 인해 7.0 등급의 캐리어 가스가 필요하게 되었고, 현재는 상업적으로 사용할 수 있습니다.대표적인 순도 상품명으로는 '제로 그레이드' '초고순도(UHP)' '4.5 그레이드' '5.0 그레이드' 등이 있다.

운반 가스 선형 속도는 온도와 동일한 방식으로 분석에 영향을 미칩니다(위 참조).선형 속도가 높을수록 분석 속도는 빨라지지만 분석 물질 간의 간격은 낮아진다.따라서 선형 속도를 선택하는 것은 분리 수준과 분석 길이 사이의 타협이 기둥 온도를 선택하는 것과 동일합니다.선형 속도는 기둥의 내경에 관해 운반 가스 유량을 통해 구현됩니다.

1990년대 이전에 만들어진 GC에서는 캐리어 입구 압력, 즉 "칼럼 헤드 압력"을 제어하여 캐리어 유량을 간접적으로 제어했습니다.실제 유속은 전자 유량계 또는 버블 유량계를 사용하여 칼럼 또는 검출기 출구에서 측정되었으며, 복잡하고 시간이 많이 걸리며 답답한 과정일 수 있다.실행 중에는 압력 설정을 변경할 수 없었으므로 분석 중에 흐름이 기본적으로 일정했습니다.유속과 흡입구 압력의 관계는 압축성 유체에 대한 푸아제유의 방정식으로 계산됩니다.

그러나 많은 최신 GC는 유량을 전자적으로 측정하고 캐리어 가스 압력을 전자적으로 제어하여 유량을 설정합니다.따라서 실행 중에 캐리어 압력 및 유량을 조정할 수 있어 온도 프로그램과 유사한 압력/유량 프로그램을 생성할 수 있습니다.

정상 화합물 선택

용질의 극성은 최적의 경우 용질과 유사한 극성을 갖는 고정 화합물을 선택하는 데 매우 중요합니다.개방된 관상 기둥의 일반적인 고정상은 시아노프로필페닐디메틸폴리백산, 카르보악스폴리에틸렌글리콜, 비스시아노프로필시아노프로필페닐폴리백산 및 디페닐디메틸폴리백산이다.채워진 열의 경우 더 많은 옵션을 사용할 [4]수 있습니다.

흡입구 타입과 유량

흡입구 유형 및 주입 기술은 샘플이 액체, 가스, 흡착 또는 고체 형태인지 여부와 기화해야 하는 용제 매트릭스가 존재하는지 여부에 따라 달라집니다.용해된 샘플은 조건이 잘 알려진 경우 COC 인젝터를 통해 컬럼에 직접 도입할 수 있습니다. 용매 매트릭스를 기화하고 부분적으로 제거해야 하는 경우 S/SL 인젝터를 사용합니다(가장 일반적인 분사 기술). 기체 샘플(예: 공기 실린더)은 일반적으로 가스 전환 밸브 시스템을 사용하여 주입됩니다. 샘플은 흡착됩니다.(예를 들어 흡착관)은 퍼지 앤 트랩 시스템과 같은 외부(온라인 또는 오프라인) 탈착 장치를 사용하여 도입되거나 인젝터(SPME 용도)에서 탈착된다.

시료 크기 및 주입 방법

시료 주입

가스 크로마토그래피에서 10의 법칙은

실제 크로마토그래피 분석은 샘플이 컬럼에 삽입되는 것부터 시작됩니다.모세관 가스 크로마토그래피의 개발은 주입 기술에 많은 실질적인 문제를 야기했다.충전된 기둥과 함께 자주 사용되는 온 칼럼 주입 기술은 일반적으로 모세관 기둥에서는 가능하지 않습니다.캐피럴리 가스 크로마토그래프 내 주입계통은 주입량이 컬럼에 과부하가 걸리지 않아야 하며 주입 플러그의 폭은 크로마토그래프 공정으로 인한 확산에 비해 작아야 한다.후자의 요건을 준수하지 않으면 칼럼의 분리 능력이 저하됩니다.일반적으로 주입된 부피 V와inj 검출기 셀의det 부피 V는 해당 분자(분석자)가 컬럼에서 나올 때 표본이 차지하는 부피의 약 1/10이어야 한다.

좋은 주입 기법이 충족해야 하는 몇 가지 일반적인 요건은 칼럼의 최적 분리 효율을 얻을 수 있어야 하며, 소량의 대표적인 샘플의 정확하고 재현 가능한 주입을 허용해야 하며, 샘플 조성의 변화를 유발하지 않아야 하며, o에 기초한 식별을 보여서는 안 된다.n 비등점, 극성, 농도 또는 열/수질 안정성의 차이이며, 미량 분석 및 원액 시료에 적용할 수 있어야 한다.

그러나 주입을 위한 주사기 사용에는 많은 문제가 있다.아무리 우수한 주사기라도 정확도가 3%에 불과하며, 숙련되지 않은 사람의 경우 오류가 훨씬 더 큽니다.바늘은 검체를 중격에 주입할 때 작은 고무 조각을 잘라낼 수 있습니다.이렇게 하면 바늘을 차단하고 다음 번에 주사기를 사용할 때 주사기가 채워지는 것을 방지할 수 있습니다.이것이 일어난 것이 분명하지 않을 수도 있다.샘플의 일부가 고무에 갇힐 수 있으며, 이후 주입 시 방출될 수 있습니다.이것은 크로마토그램에서 고스트 피크를 일으킬 수 있다.바늘 [17]끝의 증발로 인해 샘플의 휘발성 성분이 선택적으로 손실될 수 있습니다.

열 선택

열의 선택은 표본과 측정된 활성도에 따라 달라집니다.열을 선택할 때 고려되는 주요 화학적 속성은 혼합물의 극성이지만, 관능 그룹은 열을 선택하는 데 큰 역할을 할 수 있습니다.실행 시간을 줄이면서 분해능과 분리를 높이려면 샘플의 극성이 칼럼 고정 위상의 극성과 밀접하게 일치해야 합니다.또한 분리 및 실행 시간은 (정지 위상의) 필름 두께, 열 지름 및 열 길이에 따라 달라집니다.

칼럼 온도 및 온도 프로그램

가스 크로마토그래피 오븐, 모세관 컬럼을 표시하기 위해 열림

GC의 Column은 전자적으로 정밀하게 제어되는 오븐에 포함되어 있으며, ('Column의 온도'를 논할 때 분석가가 기술적으로 Column의 온도를 언급하고 있다.단, 이 구별은 중요하지 않으며 이후 본 문서에서는 다루지 않습니다.)

표본이 열을 통과하는 속도는 열의 온도에 정비례합니다.열 온도가 높을수록 표본이 열을 통해 빠르게 이동합니다.그러나 샘플이 컬럼 내에서 빠르게 이동할수록 정지상과 상호 작용하지 않고 분석 물질이 분리되지 않습니다.

일반적으로 컬럼 온도는 분석의 길이와 분리 수준을 절충하기 위해 선택됩니다.

전체 분석에서 칼럼을 동일한 온도로 유지하는 방법을 "등온"이라고 합니다.그러나 대부분의 방법은 분석 중에 컬럼 온도를 증가시키고, 초기 온도, 온도 상승 속도(온도 "램프") 및 최종 온도를 온도 프로그램이라고 합니다.

온도 프로그램은 분석 초기에 용출된 분석물을 적절히 분리하는 동시에 늦게 용출된 분석물이 컬럼을 통과하는 데 걸리는 시간을 단축합니다.

데이터 감소 및 분석

정성적 분석

일반적으로 크로마토그래프 데이터는 크로마토그래프라고 불리는 체류시간(x축)에 대한 검출기 반응(y축)의 그래프로 나타난다.이것은 다른 시간에 컬럼에서 유출되는 샘플에 존재하는 분석물질을 나타내는 샘플의 피크 스펙트럼을 제공한다.방법조건이 일정할 경우 분석물질을 식별하기 위해 보유시간을 사용할 수 있다.또한, 일정한 조건에서 표본에 대한 피크 패턴은 일정하며 분석 물질의 복잡한 혼합물을 식별할 수 있습니다.그러나 대부분의 최신 애플리케이션에서 GC는 피크로 표현되는 분석 물질을 식별할 수 있는 질량 분석계 또는 유사한 검출기에 연결됩니다.

정량적 분석

피크 아래의 면적은 크로마토그램에 존재하는 분석물의 양에 비례합니다.적분함수의 수학적 함수를 이용해 피크 면적을 계산함으로써 원표본 중 분석물질의 농도를 구할 수 있다.농도는 일련의 분석물질 농도에 대한 반응을 구하거나 분석물질의 상대응답계수를 구함으로써 생성되는 검정곡선을 사용하여 계산할 수 있다.상대반응계수는 내부표준(또는 외부표준)에 대한 분석물질의 기대비이며, 분석물질의 기존량 및 일정량의 내부표준(분석물질에 일정한 농도로 시료에 첨가된 화학물질)의 반응을 구함으로써 계산된다.

대부분의 최신 GC-MS 시스템에서 컴퓨터 소프트웨어는 피크를 그려 통합하고 MS 스펙트럼을 라이브러리 스펙트럼과 일치시키기 위해 사용된다.

적용들

일반적으로 300 °C 이하에서 증발하는 물질(따라서 그 온도까지 안정적)은 정량적으로 측정할 수 있다.또한 샘플은 무염이어야 하며 이온을 함유해서는 안 됩니다.극미량의 물질을 측정할 수 있지만, 종종 샘플은 참조 표준으로 알려진 순수하고 의심스러운 물질을 포함하는 샘플과 비교하여 측정해야 한다.

다양한 온도 프로그램을 사용하여 판독치를 보다 의미 있게 만들 수 있습니다. 예를 들어 GC 프로세스 중에 유사한 동작을 하는 물질을 구별하는 것입니다.

GC와 함께 일하는 전문가들은 화학 제품의 성분을 분석합니다. 예를 들어 화학 산업에서 제품의 품질을 보장하거나 토양,[18] 공기 또는 물과 같은 토양, 공기 또는 물의 화학 물질을 측정합니다.GC는 적절하게 사용할 경우 매우 정확하며, 1ml 액체 시료에 포함된 물질의 피코몰 또는 가스 시료에 포함된 10억분의 1 농도를 측정할 수 있습니다.

대학 실습 과정에서는 라벤더 기름의 함량을 연구하거나 니코티아나 벤타미아나 식물에서 분비되는 에틸렌을 측정해 GC에 익숙해지는 경우가 있다.이러한 GC는 탄화수소(C2-C40+)를 분석합니다.일반적인 실험에서는 충전된 기둥이 경가스를 분리하는데 사용되며, 경가스는 TCD로 검출된 경가스는 TCD에 의해 검출됩니다.탄화수소는 캐피럴리 칼럼을 사용하여 분리되며 FID로 감지됩니다.H를 포함한2 경가스 분석의 복잡성은 가장 일반적이고 가장 민감한 불활성 운반체(감도는 분자 질량에 비례한다)인 He가 수소에 대한 열 전도율이 거의 동일하다는 것이다(이것은 휘트스톤 브리지 유형 배열에서 두 개의 개별 필라멘트 사이의 열 전도율의 차이이다).컴포넌트가 용출된 것을 나타냅니다).이 때문에 질소를 운반체로 하는 수소 전용 채널을 별도로 가진 듀얼 TCD 계측기가 일반적이다.아르곤은 F-T 합성과 같은 기상 화학 반응을 분석할 때 두 개의 별도 기체가 아닌 단일 캐리어 기체를 사용할 수 있도록 종종 사용됩니다.감도는 감소하지만 이는 가스 공급의 단순성을 위한 트레이드오프입니다.

가스 크로마토그래피는 법의학에서 광범위하게 사용된다.고형 약물 투여량(소비 전 형태) 식별 및 정량화, 방화 조사, 페인트 칩 분석, 독성학 사례 등 다양한 분야는 GC를 사용하여 다양한 생물학적 샘플 및 범죄 현장 증거를 식별하고 정량화합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b c d e f g h i Harvey, David (2000). Modern analytical chemistry. Boston: McGraw-Hill. ISBN 0-07-237547-7. OCLC 41070677.
  2. ^ a b Pavia, L., Gary M. Lampman, George S. Kritz, Randall G. Engel (2006). Introduction to Organic Laboratory Techniques (4th Ed.). Thomson Brooks/Cole. pp. 797–817. ISBN 978-0-495-28069-9.{{cite book}}: CS1 maint: 여러 이름: 작성자 목록(링크)
  3. ^ "Gas Chromatography". Linde AG. Archived from the original on 3 March 2012. Retrieved 11 March 2012.
  4. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t Harris, Daniel C. (2016). Quantitative chemical analysis. Charles A. Lucy (Ninth ed.). New York. ISBN 978-1-4641-3538-5. OCLC 915084423.
  5. ^ "Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft v.24 1906". HathiTrust. 1883. Retrieved 2019-04-19.
  6. ^ a b Bartle, Keith D.; Myers, Peter (10 September 2002). "History of gas chromatography". TrAC Trends in Analytical Chemistry. 21 (9): 547–557. doi:10.1016/S0165-9936(02)00806-3.
  7. ^ James, A. T.; Martin, A. J. P. (1 March 1952). "Gas-liquid partition chromatography: the separation and micro-estimation of volatile fatty acids from formic acid to dodecanoic acid". Biochemical Journal. 50 (5): 679–690. doi:10.1042/bj0500679.
  8. ^ R. A. Dewar; McWILLIAM, I. G. (March 1958). "Flame Ionization Detector for Gas Chromatography". Nature. 181 (4611): 760. Bibcode:1958Natur.181..760M. doi:10.1038/181760a0. ISSN 1476-4687. S2CID 4175977.
  9. ^ Martin, A. J. P.; Synge, R. L. M. (1 December 1941). "A new form of chromatogram employing two liquid phases: A theory of chromatography. 2. Application to the micro-determination of the higher monoamino-acids in proteins". Biochemical Journal. 35 (12): 1358–1368. doi:10.1042/bj0351358.
  10. ^ a b c d Ettre, Leslie S. (2008). Chapters in the evolution of chromatography. London: Imperial College Press. ISBN 1860949436.
  11. ^ Carvalho, Matheus (2018). "Osmar, the open-source microsyringe autosampler". HardwareX. 3: 10–38. doi:10.1016/j.ohx.2018.01.001.
  12. ^ Chasteen, Thomas G. "Split/Splitless and On-Column Gas Chromatographic Injectors". Retrieved October 6, 2019.
  13. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p 힉슨, S. (2004)분석 화학옥스퍼드 대학 프레스 ISBN 978-0-19-850289-0
  14. ^ Skoog, Douglas A.; West, Donald M.; James Holler, F.; Crouch, Stanley R. (2013-01-01). Fundamentals of analytical chemistry. Skoog, Douglas A.,, West, Donald M.,, Holler, F. James,, Crouch, Stanley R. (Ninth ed.). Belmont, CA. ISBN 9780495558286. OCLC 824171785.
  15. ^ Schug, Kevin A.; Sawicki, Ian; Carlton, Doug D.; Fan, Hui; McNair, Harold M.; Nimmo, John P.; Kroll, Peter; Smuts, Jonathan; Walsh, Phillip; Harrison, Dale (1834). "Vacuum Ultraviolet Detector for Gas Chromatography". Analytical Chemistry. 86 (16): 8329–35. doi:10.1021/ac5018343. PMID 25079505.
  16. ^ Poole, Colin F. (2015-11-20). "Ionization-based detectors for gas chromatography". Journal of Chromatography A. 1421: 137–153. doi:10.1016/j.chroma.2015.02.061. PMID 25757823.
  17. ^ Grob, Robert L.; Barry, Eugene F. (2004). Modern Practice of Gas Chromatography (4th Ed.). John Wiley & Sons. ISBN 978-0-471-22983-4.
  18. ^ Kim, D; Vargas, R; Bond-Lamberty, B; Turetsky, M (2012). "Effects of soil rewetting and thawing on soil gas fluxes: a review of current literature and suggestions for future research". Biogeosciences. 9 (7): 3459–3483. Bibcode:2012BGeo....9.2459K. doi:10.5194/bg-9-2459-2012.

외부 링크

Wikimedia Commons의 가스 크로마토그래피 관련 매체