GAS CHROMATOGRAPHIC SEPARATION METH

GAS CHROMATOGRAPHIC SEPARATION METHODS
A gas chromatograph typically has a carrier gas (it is common to refer to the mobile phase in gas
chromatography as the carrier gas since the mobile phase has no influence at all over the
separation – its only purpose is to carry the solutes through the column), heated injection port,
column in a heated oven, and detector.
The carrier gas must be inert and helium or nitrogen is used for most gas chromatographic
applications. Sample injection is most commonly accomplished through the use of a smallvolume
syringe (1 μL is a typical injection volume). The liquid sample is injected into a hot
zone that is sealed with a polymer septum. The syringe pierces the septum, and on injection the
liquid sample is flash-volatilized in the heated injection port and flushed into the column by the
carrier gas. With fused silica capillary columns, 1 μL of liquid sample will overload the column
so the injector is designed with a splitter. Adjusting the flow of the splitter gas allows you to
calibrate the split ratio. Ratios of 50:1 to 100:1 (only the one part is injected) are common. Most
injection ports of this type have glass liners. Different glass liners are inserted under the septum
depending on whether you are doing split or splitless injections.
Another gas chromatographic injection technique that is used in certain applications involves
thermal desorption from a polymer trap. The technique is illustrated in Figure 70 for the
analysis of organic chemicals in air. Assume that we have a small piece of tubing filled with a
polymer. The polymer is a material that organic chemicals will adsorb to. Water in the air will
pass through unretained. A polymer that is used quite frequently for this application is Tenax.
Tenax is a p-polyphenylene oxide polymer that is stable at very high temperatures. In the
adsorption step, we use a pump to draw some large volume of air (this might be as high as 15
liters of air) through the Tenax trap, which is held at room temperature. The organic chemicals
from the air will adsorb onto the polymer.
Figure 70. Use of a sorbent trap to remove organic compounds from an air sample.
Air (organics, water) Water
Pump
72
The organic chemicals can be desorbed from the Tenax trap by heating the gas under a flow of
helium. The illustration in Figure 71 shows how the Tenax trap is desorbed in a backflush mode
(the end that had the higher concentrations of organic chemicals is put closer to the gas
chromatograph). Switching valves comparable to liquid chromatographic injection valves make
it easy to redirect the flow of gases through these Tenax traps between the adsorption and
backflushing orientation.
Figure 71. Desorption of a sorbent trap in a backflush mode.
Desorption might typically be done at a temperature of 225oC over a period of five minutes. One
thing to realize is that we would never be able to tolerate a five-minute injection of a sample,
since this would mean that all of the peaks might be as long as five minutes. It is essential to
maintain a “plug” injection, which is achieved by thermal focussing. Thermal focussing is
accomplished by cooling a region in the injector (or in older gas chromatographs, the entire
oven) to a temperature of –50oC. This cooling is accomplished using either liquid carbon
dioxide or liquid nitrogen. At –50oC, the organic compounds that desorb from the Tenax trap
freeze in a small band at the head of the column. Rapid heating of this frozen band injects the
sample at a comparable rate to a normal syringe injection.
Sorbent traps are frequently used for the analysis of trace levels of volatile organic chemicals in
water as well. In this case, the method is known as a purge and trap technique and is shown in
Figure 72. A sample of water is taken (usually 5 mL – too large to ever inject into a gas
chromatograph) and purged with helium gas. After exiting the water, the helium gas flows
through a Tenax trap. The helium gas bubbling through the water displaces the dissolved
volatile organic chemicals, which adsorb onto the Tenax trap. The Tenax trap is desorbed as
described above for the analysis of volatile organic chemicals in air.
Figure 72. Purge and trap device used to analyze volatile organic compounds in water.
Helium
Δ
He
73
Information on a variety of commercially available gas chromatographic stationary phases is
provided in Table 3. The distinction between different stationary phases is based on a
comparison of their polarity. Five different compounds are typically used to represent different
types of functional groups. Individual indices for these five compounds are measured, and a
composite value (P) is determined as well. These polarity indices are referred to as
Rohrschneider constants. The higher the number the more polar the phase. In reality, a
sampling of four or five stationary phases would be good enough to span the range of polarities
that is needed for gas chromatographic separations.
Table 3. Rohrschneider constants for gas chromatographic liquid phases
Max T
Liquid phase oC X' Y' Z' U' S' P
Squalane 100 0 0 0 0 0 0
Apiezon L 250 32 22 15 32 42 29
SE-30 300 15 53 44 64 41 43
OV-1, methyl gum 350 16 55 44 65 42 44
OV-3, 10% phenyl 350 44 86 81 124 88 85
OV-7, 20% phenyl 350 69 113 111 171 128 118
Dioctyl sebacate 125 72 168 108 180 123 130
Dilauryl phthalate - 79 158 120 192 158 141
Dinonyl phthalate 150 83 183 147 231 159 161
OV-17, 50% phenyl 375 119 158 162 243 202 177
Versamid 930 150 109 313 144 211 209 197
Trimer acid 150 94 271 163 182 328 218
OV-25, 75% phenyl 350 178 204 208 305 280 235
Polyphenylether 225 182 233 228 313 293 250
Triton X-305 200 262 467 314 488 430 392
Carbowax 20M 225 322 536 368 572 510 462
Carbowax 4000 200 317 545 378 578 521 468
Reoplex 400 200 364 619 449 647 671 550
Carbowax 1540 175 371 639 453 666 641 554
Diglycerol 100 371 826 560 676 854 657
EGSS-X 200 484 710 585 831 778 678
Ethylene glycol phthalate 200 453 697 602 816 872 688
Diethylene glycol succinate 200 496 746 590 837 835 701
Tetrahydroxyethylenediamine 150 463 942 626 - 893 731
Hexakis(2-cyanoethoxycyclohexane) 150 567 825 713 978 901 797
N,N-bis(2-cyanoethyl)formamide 125 690 991 853 1110 1000 929
X' = benzene; Y' = butanol; Z' = 2-pentanone; U' = nitropropane; S' = pyridine
P = (X' + Y' + Z' + U' + S')/5
74
If we consider what governs retention order in gas chromatography, there are two important
parameters. One is the volatility of the compound, with the observation that more volatile
compounds (those with a higher vapor pressure or lower boiling point) elute first. The other is
the attractive forces between the compound and the stationary phase. If we consider the
homologous series of alcohols listed in Table 4, it’s interesting to note that the boiling point goes
up by approximately 20oC for each additional methylene group (CH2) in the chain. The increase
in boiling point with each additional methylene group is a little higher for the series of alkanes.
The alcohols have higher boiling points than the corresponding alkanes because they can
hydrogen bond with each other.
Table 4. Boiling points for homologous series of alkanes and primary alcohols.
Hydrocarbon Boiling Point (oC) Alcohol Boiling Point (oC)
Pentane 36 1-Pentanol 137
Hexane 69 1-Hexanol 157
Heptane 98 1-Heptanol 176
Octane 126 1-Octanol 196
Nonane 151 1-Nonanol 215
Decane 174 1-Decanol 231
If we consider a homologous series, it turns out that the boiling points are actually determined by
the molar volumes of the molecules. Just as we observed with the size of molecules in steric
exclusion chromatography, the molar volume of a molecule is the volume swept out by the
molecule as it tumbles. Molecules with larger molar volumes have higher boiling points,
provided the molecules being compared have identical intermolecular forces (you cannot
compare hydrocarbons to alcohols). An interesting comparison is observed by looking at the
boiling point of n-octane and iso-octane (2,2,4-trimethylpentane).
n-octane (bp = 126oC) iso-octane (bp = 98oC)
The branched iso-octane would have a smaller molar volume than the linear n-octane, and this is
clearly reflected in the boiling points of the two compounds.
When predicting retention order in gas chromatography, the overriding factor is a comparison of
the boiling points. The compound with the lowest boiling point elutes first. Only when two
compounds have very close boiling points (within 5oC or less) does it become important to
consider the polarity of the compounds and the polarity of the stationary phase. Remember that
like dissolves like, so a polar stationary phase will show more retention of a polar compound.
The Rohrschneider values are used to determine the polarity of the stationary phase.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

วิธีแยก CHROMATOGRAPHIC ก๊าซChromatograph ก๊าซโดยทั่วไปมีก๊าซผู้ขนส่งที่ (โดยทั่วไปจะหมายถึงระยะการเคลื่อนที่ในก๊าซchromatography เป็นก๊าซผู้ขนส่งเนื่องจากระยะการเคลื่อนที่ไม่มีผลต่อทั้งหมดกว่าแยก – วัตถุประสงค์เดียวคือการ ดำเนิน solutes ผ่านคอลัมน์), ความร้อนฉีดพอร์ตคอลัมน์ในการอุ่นเตาอบ เครื่องตรวจจับผู้ขนส่งก๊าซต้อง inert และฮีเลียมหรือไนโตรเจนใช้สำหรับแก๊ส chromatographic มากที่สุดใช้งาน มักดำเนินการฉีดตัวอย่างโดยใช้การ smallvolumeเข็ม (1 μL เป็นไดรฟ์ข้อมูลแบบฉีดทั่วไป) ตัวอย่างของเหลวจะฉีดเข้าไปในความร้อนโซนที่ถูกปิดผนึก ด้วย septum พอลิเมอร์ Septum ช่องเข็มฉีดยาและการตัวอย่างของเหลวเป็นแฟลช volatilized ในท่าอุ่นฉีด และเข้าสู่คอลัมน์โดยการผู้ขนส่งก๊าซ ซิลิก้า fused คอลัมน์เส้นเลือดฝอย μL 1 ของตัวอย่างของเหลวจะโอเวอร์โหลดคอลัมน์ดังนั้น หัวฉีดที่ถูกออกแบบมา ด้วยการแยก ปรับการไหลของก๊าซแยกช่วยให้คุณสามารถปรับเทียบอัตราส่วนแบ่ง อัตราส่วนของ 50:1 กับ 100:1 (เฉพาะส่วนหนึ่งราช) ใช้กันทั่วไป มากที่สุดแก้วอนามัยฉีดพอร์ตชนิดนี้ได้ อนามัยต่าง ๆ แก้วจะใส่ใต้ septumขึ้นอยู่กับว่าคุณกำลังทำการแยกหรือฉีด splitlessเกี่ยวข้องกับเทคนิค chromatographic ฉีดก๊าซอื่นที่ใช้ในโปรแกรมประยุกต์บางโปรแกรมdesorption ร้อนจากกับดักของพอลิเมอร์ เทคนิคจะแสดงรูป 70 สำหรับการการวิเคราะห์สารอินทรีย์ในอากาศ สมมติว่า เรามีชิ้นส่วนเล็ก ๆ ของท่อที่เต็มไปด้วยความพอลิเมอร์ พอลิเมอร์เป็นวัสดุที่อินทรีย์จะชื้นไป น้ำในอากาศจะส่งผ่าน unretained พอลิเมอร์ที่ใช้ค่อนข้างบ่อยสำหรับโปรแกรมประยุกต์นี้เป็น TenaxTenax เป็นพอลิเมอร์ออกไซด์ p polyphenylene ที่มีความเสถียรที่อุณหภูมิสูงมาก ในขั้นตอนการดูดซับ เราใช้ปั๊มเพื่อวาดบางจำนวนมากของอากาศ (ซึ่งอาจสูงถึง 15ลิตรของอากาศ) ผ่านกับดัก Tenax ซึ่งจะจัดขึ้นที่อุณหภูมิห้อง สารอินทรีย์จากอากาศจะชื้นไปในพอลิเมอร์70 รูป ใช้กับดักดูดซับเอาสารอินทรีย์จากการตัวอย่างอากาศน้ำอากาศ (อินทรีย์ น้ำ)ปั๊ม72สารอินทรีย์สามารถ desorbed จากดัก Tenax โดยก๊าซภายใต้กระแสของความร้อนฮีเลียม ภาพประกอบในรูปที่ 71 แสดงวิธี desorbed กับดัก Tenax ในโหมดแบบย้อนกลับ(สิ้นสุดที่มีความเข้มข้นสูงของสารอินทรีย์อยู่ใกล้ชิดกับก๊าซchromatograph) ทำให้เทียบเท่าการฉีดของเหลว chromatographic วาล์ววาล์วสลับมันจะเปลี่ยนเส้นทางการไหลของก๊าซผ่านกับดัก Tenax เหล่านี้ระหว่างการดูดซับ และวางแนวล้างข้อมูลย้อนหลังรูป 71 การ desorption ของกับดักดูดซับในโหมดแบบย้อนกลับDesorption อาจโดยทั่วไปทำได้ที่อุณหภูมิ 225oC ช่วงห้านาที หนึ่งสิ่งที่ต้องตระหนักคือ ว่า เราจะไม่สามารถทนต่อการฉีดตัวอย่าง 5 นาทีsince this would mean that all of the peaks might be as long as five minutes. It is essential tomaintain a “plug” injection, which is achieved by thermal focussing. Thermal focussing isaccomplished by cooling a region in the injector (or in older gas chromatographs, the entireoven) to a temperature of –50oC. This cooling is accomplished using either liquid carbondioxide or liquid nitrogen. At –50oC, the organic compounds that desorb from the Tenax trapfreeze in a small band at the head of the column. Rapid heating of this frozen band injects thesample at a comparable rate to a normal syringe injection.Sorbent traps are frequently used for the analysis of trace levels of volatile organic chemicals inwater as well. In this case, the method is known as a purge and trap technique and is shown inFigure 72. A sample of water is taken (usually 5 mL – too large to ever inject into a gaschromatograph) and purged with helium gas. After exiting the water, the helium gas flowsthrough a Tenax trap. The helium gas bubbling through the water displaces the dissolvedvolatile organic chemicals, which adsorb onto the Tenax trap. The Tenax trap is desorbed asdescribed above for the analysis of volatile organic chemicals in air.Figure 72. Purge and trap device used to analyze volatile organic compounds in water.HeliumΔHe73Information on a variety of commercially available gas chromatographic stationary phases isprovided in Table 3. The distinction between different stationary phases is based on acomparison of their polarity. Five different compounds are typically used to represent differenttypes of functional groups. Individual indices for these five compounds are measured, and acomposite value (P) is determined as well. These polarity indices are referred to asRohrschneider constants. The higher the number the more polar the phase. In reality, asampling of four or five stationary phases would be good enough to span the range of polaritiesthat is needed for gas chromatographic separations.Table 3. Rohrschneider constants for gas chromatographic liquid phases Max TLiquid phase oC X' Y' Z' U' S' PSqualane 100 0 0 0 0 0 0Apiezon L 250 32 22 15 32 42 29SE-30 300 15 53 44 64 41 43OV-1, methyl gum 350 16 55 44 65 42 44OV-3, 10% phenyl 350 44 86 81 124 88 85OV-7, 20% phenyl 350 69 113 111 171 128 118Dioctyl sebacate 125 72 168 108 180 123 130Dilauryl phthalate - 79 158 120 192 158 141Dinonyl phthalate 150 83 183 147 231 159 161OV-17, 50% phenyl 375 119 158 162 243 202 177Versamid 930 150 109 313 144 211 209 197Trimer acid 150 94 271 163 182 328 218OV-25, 75% phenyl 350 178 204 208 305 280 235Polyphenylether 225 182 233 228 313 293 250Triton X-305 200 262 467 314 488 430 392Carbowax 20M 225 322 536 368 572 510 462Carbowax 4000 200 317 545 378 578 521 468Reoplex 400 200 364 619 449 647 671 550Carbowax 1540 175 371 639 453 666 641 554Diglycerol 100 371 826 560 676 854 657EGSS-X 200 484 710 585 831 778 678Ethylene glycol phthalate 200 453 697 602 816 872 688Diethylene glycol succinate 200 496 746 590 837 835 701Tetrahydroxyethylenediamine 150 463 942 626 - 893 731Hexakis(2-cyanoethoxycyclohexane) 150 567 825 713 978 901 797N,N-bis(2-cyanoethyl)formamide 125 690 991 853 1110 1000 929X' = benzene; Y' = butanol; Z' = 2-pentanone; U' = nitropropane; S' = pyridineP = (X' + Y' + Z' + U' + S')/574If we consider what governs retention order in gas chromatography, there are two importantparameters. One is the volatility of the compound, with the observation that more volatilecompounds (those with a higher vapor pressure or lower boiling point) elute first. The other isthe attractive forces between the compound and the stationary phase. If we consider thehomologous series of alcohols listed in Table 4, it’s interesting to note that the boiling point goesup by approximately 20oC for each additional methylene group (CH2) in the chain. The increasein boiling point with each additional methylene group is a little higher for the series of alkanes.The alcohols have higher boiling points than the corresponding alkanes because they canhydrogen bond with each other.Table 4. Boiling points for homologous series of alkanes and primary alcohols.Hydrocarbon Boiling Point (oC) Alcohol Boiling Point (oC)Pentane 36 1-Pentanol 137
Hexane 69 1-Hexanol 157
Heptane 98 1-Heptanol 176
Octane 126 1-Octanol 196
Nonane 151 1-Nonanol 215
Decane 174 1-Decanol 231
If we consider a homologous series, it turns out that the boiling points are actually determined by
the molar volumes of the molecules. Just as we observed with the size of molecules in steric
exclusion chromatography, the molar volume of a molecule is the volume swept out by the
molecule as it tumbles. Molecules with larger molar volumes have higher boiling points,
provided the molecules being compared have identical intermolecular forces (you cannot
compare hydrocarbons to alcohols). An interesting comparison is observed by looking at the
boiling point of n-octane and iso-octane (2,2,4-trimethylpentane).
n-octane (bp = 126oC) iso-octane (bp = 98oC)
The branched iso-octane would have a smaller molar volume than the linear n-octane, and this is
clearly reflected in the boiling points of the two compounds.
When predicting retention order in gas chromatography, the overriding factor is a comparison of
the boiling points. The compound with the lowest boiling point elutes first. Only when two
compounds have very close boiling points (within 5oC or less) does it become important to
consider the polarity of the compounds and the polarity of the stationary phase. Remember that
like dissolves like, so a polar stationary phase will show more retention of a polar compound.
The Rohrschneider values are used to determine the polarity of the stationary phase.

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

วิธีการแยกแก๊สโครมาโตกราฟี
แก๊สโครมาโตกราฟมักจะมีแก๊สตัวพา ( โดยทั่วไปหมายถึงเฟสเคลื่อนที่ในแก๊สโครมาโตกราฟีก๊าซ
เป็นผู้ให้บริการตั้งแต่ระยะเคลื่อนที่ไม่มีอิทธิพลทั่ว
แยก–จุดประสงค์หลักของมันคือการแบการผ่านคอลัมน์ ) , พอร์ตฉีดให้ความร้อน
คอลัมน์ ในเตาอบอุ่นและเครื่องตรวจจับ .
ผู้ให้บริการก๊าซต้องงอมืองอเท้าและฮีเลียมหรือไนโตรเจนที่ใช้สำหรับการใช้งานแก๊สโครมาโตกราฟี
ที่สุด การฉีดตัวอย่างที่มักประสบความสำเร็จผ่านการใช้งานของ smallvolume
เข็ม ( 1 μ l เป็นปริมาณการฉีดทั่วไป ) ตัวอย่างของเหลวจะถูกฉีดเข้าไปในโซนร้อน
ที่ปิดผนึกด้วยพอลิเมอร์กั้น เข็มเจาะ ผนังกั้นห้องหัวใจ และฉีด
ตัวอย่างของเหลวเป็นแฟลช volatilized ในพอร์ตฉีดอุ่นและล้างลงในคอลัมน์โดย
แก๊สตัวพา ฝอยกับซิลิกาคอลัมน์ 1 μ l ตัวอย่างของเหลวจะเกินคอลัมน์
ดังนั้นหัวฉีดถูกออกแบบด้วยการแยก . การปรับการไหลของก๊าซ Splitter ช่วยให้คุณสามารถปรับอัตราส่วนแบ่ง
. อัตราส่วน 50 : 1 จะสามารถ ( เพียงส่วนหนึ่งที่ถูกฉีด ) ทั่วไป
ที่สุดฉีดพอร์ตชนิดนี้มีรอบแก้ว บริษัทแก้วที่แตกต่างกันจะสอดไว้ใต้ผนัง
ขึ้นอยู่กับว่าคุณจะทำแยก หรือ splitless injections .
อีกแก๊สโครมาโตกราฟีฉีด เทคนิคที่ใช้ในการใช้งานบางอย่างที่เกี่ยวข้องกับความร้อนที่คายจากพอลิเมอร์
กับดัก เทคนิค คือ แสดง ในรูปที่ 70 สำหรับ
การวิเคราะห์สารอินทรีย์ในอากาศสมมติว่าเราได้เป็นชิ้นเล็ก ๆของท่อที่เต็มไปด้วย
พอลิเมอร์ พอลิเมอร์เป็นวัสดุที่ดูดซับสารเคมีอินทรีย์จะต้อง น้ำในอากาศจะผ่าน unretained
. พอลิเมอร์ที่ใช้ค่อนข้างบ่อยสำหรับโปรแกรมนี้คือ surigaoensis .
surigaoensis เป็น p-polyphenylene ออกไซด์พอลิเมอร์ที่เสถียรที่อุณหภูมิสูงมาก ใน
การก้าวเราใช้ปั๊มบางวาดขนาดใหญ่ปริมาณของอากาศ ( ซึ่งอาจจะสูงถึง 15
ลิตรอากาศ ) ผ่านกับดัก surigaoensis ซึ่งถูกเก็บไว้ที่อุณหภูมิห้อง อินทรีย์สารเคมี
จากอากาศจะดูดซับลงในพอลิเมอร์
รูป 70 ใช้เป็นกับดักเพื่อดูดซับเอาสารอินทรีย์จากตัวอย่างอากาศ .
อากาศ ( Organics , น้ำ )

0
ปั๊มน้ำสารเคมีอินทรีย์จะถูกชะออกมาจากกับดัก surigaoensis โดยความร้อนก๊าซภายใต้การไหลของ
ฮีเลียม ภาพประกอบในรูปที่ 1 แสดงให้เห็นว่ากับดัก surigaoensis คือศึกษาใน backflush โหมด
( ตอนท้ายมีสูงกว่าความเข้มข้นของสารเคมีอินทรีย์ให้เข้าใกล้แก๊สโครมาโตกราฟ
) เปลี่ยนวาล์วน้ำและวาล์วให้เทียบเท่ากับฉีด
มันง่ายที่จะเปลี่ยนเส้นทางการไหลของก๊าซผ่านเหล่านี้กับดัก surigaoensis ระหว่างการปฐมนิเทศและ backflushing
.
รูปที่ 71 มีผลต่อการดูดซับของกับดักใน backflush โหมด
การคายอาจมักจะทำที่อุณหภูมิ 225oc เป็นเวลา 5 นาที
เรื่องหนึ่งว่า เราไม่สามารถทนห้านาทีฉีดตัวอย่าง
ตั้งแต่นี้จะหมายความว่าทั้งหมดของยอด อาจจะนานถึงห้านาที มันเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อ
รักษา " เสียบ " ฉีด ซึ่งจะได้รับความร้อนโดย . ความร้อนจะได้ระบายความร้อนโดย
เขตในหัวฉีด ( หรือใน chromatographs ก๊าซเก่าเตาอบทั้งหมด
) อุณหภูมิ– 50oc . เย็นนี้ได้ การใช้คาร์บอนไดออกไซด์
เหลวหรือไนโตรเจนเหลวที่กล่าว 50oc , สารอินทรีย์ที่หลุดออกไปจาก surigaoensis กับดัก
ตรึงในวงดนตรีขนาดเล็กที่หัวของคอลัมน์ ความร้อนอย่างรวดเร็วของแช่แข็งวงดนตรีอัดฉีด
ตัวอย่างในอัตราเทียบเท่ากับการฉีด เข็มปกติ
กับดักดูดซับใช้บ่อยในการวิเคราะห์ระดับร่องรอยของสารเคมีอินทรีย์ระเหยใน
น้ำเช่นกัน ในกรณีนี้เป็นวิธีการที่เรียกว่ากำจัดกับดักและเทคนิค และแสดงใน
รูปที่ 72 ตัวอย่างของน้ำได้ ( ปกติ 5 ml ( ขนาดใหญ่เกินไปเคยฉีดเข้าไปในแก๊สโครมาโตกราฟ
) และล้างด้วยก๊าซฮีเลียม หลังจากออกจากน้ำ , ก๊าซฮีเลียมไหล
ผ่าน surigaoensis กับดัก แก๊สฮีเลียม bubbling ผ่านน้ำ displaces ละลาย
สารอินทรีย์ไอระเหยซึ่งดูดซับเข้าสู่กับดัก surigaoensis .