Politechnika Gdańska

Wydział Chemiczny

Katedra Chemii Analitycznej

ĆWICZENIE LABORATORYJNE

PODSTAWY CHROMATOGRAFII GAZOWEJ

Opracowała: dr Lidia Wolska

2

ZAKRES WYMAGANEGO MATERIAŁU:

1. Chromatografia: definicja, podział metod chromatograficznych,

chromatografia gazowa

2. Podstawowe pojęcia: układ chromatograficzny, czas i objętość

retencji, chromatograf, chromatogram, faza stacjonarna, faza
ruchoma, selektywność, sprawność, rozdzielczość

3. Chromatografia adsorpcyjna i podziałowa
4. Detektory płomieniowo-jonizacyjny (FID) oraz wychwytu elektronów

(ECD): budowa i zasada działania

SPRAWOZDANIE:

1. Tytuł ćwiczenia, data odrobienia oraz data oddania sprawozdania,

skład grupy

2. Definicje pojęć wykorzystywanych i omawianych podczas zajęć

3. Opis aparatury (na podstawie instrukcji)

4. Opis poszczególnych ćwiczeń:

a. warunki rozdzielania

b. otrzymane chromatogramy z opisem (można zamieścić rysunki

odręczne lub z programu)

c. rozwiązanie dodatkowych zadań do danego ćwiczenia
d. wnioski

5. Podsumowanie: w jaki sposób omawiane parametry (faza stacjonarna,

długość i średnica kolumny, natężenie przepływu gazu nośnego oraz

temperatura) wpływają na proces rozdzielania w chromatografii
gazowej

MATERIAŁY:

http://www.pg.gda.pl/chem/Dydaktyka/Analityczna/index.htm

→chromatografia gazowa

oraz dowolne inne ☺

3

Wprowadzenie

Techniki chromatograficzne, dzięki niezwykłemu potencjałowi rozdzielania i identyfikacji składników

często bardzo złożonych mieszanin (np.: próbki biologiczne, próbki środowiskowe), zdominowały

współczesne laboratoria analityczne. Są one wykorzystywane w niemal wszystkich obszarach

aktywności człowieka, od kontroli procesów technologicznych, poprzez kontrolę jakości produktów do

analityki środowiskowej, medycznej (w tym kryminalistyki) i analityki żywności.

Na rynku oferowane są coraz doskonalsze urządzenia analityczne (chromatografy), o wielu funkcja i

możliwościach. Niestety rozwój informatyki i elektroniki paradoksalnie sprawił, że handlowo dostępne

chromatografy stanowią klasyczną czarną skrzynkę i nie nadają się do prowadzenia procesu

dydaktycznego.

Stąd konieczność zaprojektowania i wykonania urządzeń (chromatografów) o takiej konstrukcji, która

umożliwi prezentację studentom podstawowych procesów składających się na analizę

chromatograficzą, a przy tym pozwoli im wykonywać ćwiczenia samodzielnie.

W tym celu zaprojektowano i wykonano trzy chromatografy o przeznaczeniu dydaktycznym (rysunek 1).

Rysunek 1. Zdjęcie wykonanych (we własnym zakresie) zestawów dydaktycznych do nauki podstaw

chromatografii gazowej.

4

Budowa chromatografu:

Chromatograf do zajęć dydaktycznych zbudowany jest z pięciu kolumn pakowanych podłączonych do

detektora płomieniowo - jonizacyjnego FID. Na rysunku 2 A przedstawiono schemat chromatografu a
poniżej (rysunek 2 B) jego zdjęcie.

Rysunek 2. A - schemat, B – zdjęcie chromatografu przeznaczonego do prowadzenia zajęć dydaktycznych z

podstaw chromatografii gazowej.

Poniżej podano charakterystykę stosowanych kolumn pakowanych (Tabela 1).

Tabela 1. charakterystyka kolumn podłączonych do chromatografu dydaktycznego.

Numer kolumny

1 2 3 4 5

długość kolumny [cm]

70 70 70 150 150

średnica kolumny [mm]

4 4 4 4 2,1

wypełnienie

pusta sorbent

stały

TENAX GC

faza stacjonarna

DC 200

faza stacjonarna

DC 200

faza stacjonarna

DC 200

temperatura pracy
kolumny [

o

C]

pokojowa pokojowa pokojowa pokojowa możliwość

regulowania

temperatury pieca

1

2

3

4

5

Sterownik

chromatografu

CRMS2

Program do obróbki

danych CHROMAX

FID

B.

A.

5

Przygotowanie chromatografu do pracy:

1. Włączyć chromatograf i komputer do prądu.
2. Odkręcić zawór na butli z gazem nośnym i butlach z gazami pomocniczymi.

3. Otworzyć program sterujący pracą chromatografu (Sterownik chromatografu CRMS2). Program

ten pozwala przełączać strumień gazu nośnego do wybranej kolumny chromatograficznej, w

oknach kontrolnych jest możliwość odczytu wartości przepływu gazu nośnego i ciśnienia gazów
pomocniczych. Przepływ ustalamy zaworem iglicowym umieszczonym na obudowie

chromatografu.

4. Otworzyć program do rejestracji i obróbki danych chromatograficznych (Chromax).

USTAWIANIE TEMPERATURY

PIECA (KOLUMNY)

ODCZYT TEMPERATURY

PIECA (KOLUMNY)

ODCZYT CIŚNIENIA GAZÓW

W DETEKTORZE FID

ODCZYT PRZEPŁYWU

GAZU NOŚNEGO

USTAWIANIE LINII

ZEROWEJ

ZAPALENIE PŁOMIENIA

W DETEKTORZE

WYBÓR KOLUMNY DO PRACY I

WŁĄCZENIE PRZEPŁYWU

GAZU NOŚNEGO

ZAKOŃCZENIE

ANALIZY

REJESTRACJA

CHROMATOGRAMU

W CZASIE

RZECZYWISTYM

6

Program ten umożliwia rejestrację chromatogramu w czasie rzeczywistym, zakończenie analizy
w dowolnym momencie (przycisk stop), archiwizację chromatogramów oraz ich obróbkę.

5. Sprawdzić czy programy komunikują się pomiędzy sobą (wciśnięcie klawisza wyboru kolumny

w programie sterującym powoduje rzeczywiste przełączenie zaworu, wciśnięcie klawiszy

strzałek powinno powodować zmianę położenia linii zerowej na chromatogramie).

Archiwizacja chromatogramów.

Po zatrzymaniu analizy Klawiszem STOP pojawia się plansza umożliwiająca nadanie nazwy plikowi i
dołączenie komentarza.

Należy wpisać w odpowiednie okna nazwę i komentarz.

7

Zadania do wykonania.

Zadanie nr 1 Objętość martwa kolumny
Podłączyć gaz nośny do kolumny nr 1.
Ustawić przepływ gazu nośnego: 20 cm

3

/min (pokrętło przy chromatografie)

Ustawić linię bazową w pozycji ok. 0 mV (strzałki w programie Sterownik chromatografu).

Do kolumny nr 1 zadozować 50

μL mieszaniny gazowej MG.

Rezultaty

Scharakteryzuj uzyskany obraz chromatograficzy.

Obliczyć objętość kolumny i objętość gazu nośnego potrzebną do wymycia zadozowanej
mieszaniny z kolumny, porównać te dwie wielkości.

Wnioski

Wyjaśnij przyczyny obserwowanych zjawisk.

Zadanie nr 2 Czas retencji
Podłączyć gaz nośny do kolumny nr 2.
Ustawić przepływ gazu nośnego: 20 cm

3

/min (pokrętło przy chromatografie)

Ustawić linię bazową w pozycji ok. 0 mV (strzałki w programie Sterownik chromatografu).

Do kolumny nr 2 zadozować 400

μL mieszaniny gazowej MG.

Rezultaty

Scharakteryzuj uzyskany obraz chromatograficzy.

Wnioski

Wyjaśnij przyczyny obserwowanych zjawisk.

Zadanie nr 3 Selektywność kolumny
Podłączyć gaz nośny do kolumny nr 3.
Ustawić przepływ gazu nośnego: 20 cm

3

/min (pokrętło przy chromatografie)

Ustawić linię bazową w pozycji ok. 0 mV (strałki w programie Sterownik chromatografu).

Do kolumny nr 3 zadozować 50

μL mieszaniny gazowej MG.

Rezultaty

Scharakteryzuj uzyskany obraz chromatograficzy.

Wnioski

Wyjaśnij przyczyny obserwowanych zjawisk.

Zadanie nr 4 Szerokość pasma dozowanych substancji
Podłączyć gaz nośny do kolumny nr 3.
Ustawić przepływ gazu nośnego: 20 cm

3

/min (pokrętło przy chromatografie)

Ustawić linię bazową w pozycji ok. 0 mV (strzałki w programie Sterownik chromatografu).

Do kolumny nr 3 zadozować 50

μL mieszaniny gazowej MG, którą rozcieńczono w

strzykawce do 400

μL.

Rezultaty

Scharakteryzuj uzyskany obraz chromatograficzy.

Wnioski

Wyjaśnij przyczyny obserwowanych zjawisk.

Zadanie nr 5 Rozdzielczość
Podłączyć gaz nośny do kolumny nr 3.
Ustawić przepływ gazu nośnego: 15 cm

3

/min (pokrętło przy chromatografie)

Ustawić linię bazową w pozycji ok. 0 mV (strzałki w programie Sterownik chromatografu).

Do kolumny nr 3 zadozować 50

μL mieszaniny gazowej MG.

Rezultaty

Scharakteryzuj uzyskany obraz chromatograficzy, porównaj ......

Wnioski

Wyjaśnij przyczyny obserwowanych zjawisk.

Zadanie nr 6
Podłączyć gaz nośny do kolumny nr 4.
Ustawić przepływ gazu nośnego: 20 cm

3

/min (pokrętło przy chromatografie)

8

Ustawić linię bazową w pozycji ok. 0 mV (strałki w programie Sterownik chromatografu).

Do kolumny nr 4 zadozować 50

μL mieszaniny gazowej MG.

Rezultaty

Scharakteryzuj uzyskany obraz chromatograficzy.

Wnioski

Wyjaśnij przyczyny obserwowanych zjawisk.

Zadanie nr 7
Podłączyć gaz nośny do kolumny nr 5.
Ustawić przepływ gazu nośnego: 20 cm

3

/min (pokrętło przy chromatografie)

Ustawić temperaturę pieca na 20

o

C.

Ustawić linię bazową w pozycji ok. 0 mV (strzałki w programie Sterownik chromatografu).

Do kolumny nr 5 zadozować 50

μL mieszaniny gazowej MG.

Rezultaty

Scharakteryzuj uzyskany obraz chromatograficzy.

Wnioski

Wyjaśnij przyczyny obserwowanych zjawisk.

Zadanie nr 8
Podłączyć gaz nośny do kolumny nr 5.
Ustawić przepływ gazu nośnego: 20 cm

3

/min (pokrętło przy chromatografie)

Ustawić temperaturę pieca na 40

o

C.

Ustawić linię bazową w pozycji ok. 0 mV (strałki w programie Sterownik chromatografu).

Do kolumny nr 5 zadozować 50

μL mieszaniny gazowej MG.

Rezultaty

Scharakteryzuj uzyskany obraz chromatograficzy.

Wnioski

Wyjaśnij przyczyny obserwowanych zjawisk.

Zadanie nr 9
Podłączyć gaz nośny do kolumny nr 5.
Ustawić przepływ gazu nośnego: 20 cm

3

/min (pokrętło przy chromatografie)

Ustawić temperaturę pieca na 80

o

C.

Ustawić linię bazową w pozycji ok. 0 mV (strałki w programie Sterownik chromatografu).

Do kolumny nr 5 zadozować 50

μL mieszaniny gazowej MG.

Rezultaty

Scharakteryzuj uzyskany obraz chromatograficzy.

Wnioski

Wyjaśnij przyczyny obserwowanych zjawisk.

Zadanie nr 10
Podłączyć gaz nośny do kolumny nr 5.
Ustawić przepływ gazu nośnego: 20 cm

3

/min (pokrętło przy chromatografie)

Ustawić temperaturę pieca na 80

o

C.

Ustawić linię bazową w pozycji ok. 0 mV (strałki w programie Sterownik chromatografu).

Sporządzić w butli szklanej mieszaninę trzech składników - zadozuj 3

μL benzenu i

oktanu oraz 6

μL dichlorometanu.

Do kolumny nr 5 zadozować 50

μL mieszaniny gazowej MG.

Rezultaty

Zidentyfikuj uzyskane piki.

Wnioski

Podaj sposoby identyfikacji związków.