CHEMIA ANALITYCZNA – CHROMATOGRAFIA GAZOWA
SPRAWOZDANIE
Nazwisko i imię: Joanna Witkowska
Jakub Lisiecki
Tu się wpisz
Tu się wpisz
Tu się wpisz
Grupa: poniedziałek 11-16
Joanna Witkowska – biotechnologia, semestr 4, grupa P. Szopińskiej,
poniedziałek 7-11
Data wykonywania
Ćwiczenia: 30.05.2015
WSTĘP TEORETYCZNY
Czas retencji – czas przetrzymania substancji w kolumnie, czyli czas od zadozowania próbki do pojawienia sie maksimum jej piku.
Sprawność kolumny – zdolność kolumny do wytwarzania wąskich pików, jej miara jest ilość półek teoretycznych.
Selektywność – odległość między pikami (ich najwyższymi punktami), zależy ona od oddziaływań określonych związków chemicznych z fazą stacjonarną kolumny.
Rozdzielczość kolumny – charakterystyczny wpływ selektywności i sprawności kolumny.
Chromatogram – graficzny obraz zmian sygnału rejestrowanego przez detektor w funkcji czasu.
Chromatografia adsorpcyjna – w tej technice chromatograficznej rozdział odbywa się dzięki różnicom w zdolnościach składników próbki do adsorpcji na powierzchni aktywnego ciała stałego.
Chromatografia podziałowa – w tej technice chromatograficznej rozdział odbywa sie dzięki różnicom rozpuszczalności substancji w fazie stacjonarnej.
Detektor FID- Podstawowym elementem tego urządzenia jest palnik wodorowo-powietrzny (wodorowo-tlenowy). Elektroda polaryzująca znajduje się w centrum komory detektora, a elektroda zbiorcza otacza płomień. Działanie detektora polega na jonizacji (rozkładzie na jony) cząsteczek w płomieniu oraz rejestracji zmian potencjału elektrycznego. Podczas pracy, gdy przez detektor przepływa jedynie wodór, stosowany jako gaz nośny, lub niepalny gaz nośny w mieszaninie z wodorem (dodatkowo doprowadzanym do palnika), ustala się stały potencjał między elektrodami. W momencie, gdy do detektora dociera zawarty w gazie nośnym eluat z kolumny chromatograficznej (substancja zawarta w analizowanej próbce), także ona ulega jonizacji, w wyniku czego wzrasta natężenie prądu. Jest to rejestrowane jako zmiana potencjału (sygnał pomiarowy, pik na chromatogramie)
ĆWICZENIE 1
TU NASZA FOTKA
Nr kolumny: 1
Długość kolumny: 70 [mm]
Szerokość kolumny: 4 [mm]
Wypełnienie kolumny: -
Dozowana ilość mieszaniny: 200 [µl]
Prędkość przepływu gazu nośnego: 20,07 [cm3/min]
Temperatura rozdzielania: 28 [°C]
Komentarz:
Na chromatogramie widać tylko jeden pik. Oznacza to, że mieszanina, w której znajdował się metan, etan, propan, izobutan i n-butan nie uległa rozdzieleniu i wszystkie składniki wyszły z kolumny w jednej chwili. Stało sie tak, ponieważ kolumna nie posiadała wypełnienia. To ono „przytrzymuje” substancje przez różny czas umożliwiając rozdzielenie.
Na podstawie natężenia przepływu (20 cm 3/min) i czasu przepływu (t=0,435 min) można obliczyć objętość kolumny.
V=I·t=20,07 cm 3/min·0,873 min=17,52 cm 3
Rzeczywista objętość kolumny wynosi 8,79cm 3, więc wyznaczona przez nas większa. Wynika to z ewentualnych zanieczyszczeń wewnątrz kolumny.
ĆWICZENIE 2
TU NASZA FOTKA
Nr kolumny: 2
Długość kolumny: 70 [mm]
Szerokość kolumny: 4 [mm]
Wypełnienie kolumny: Temax GC
Dozowana ilość mieszaniny: 200 [µl]
Prędkość przepływu gazu nośnego: 20 [cm3/min]
Temperatura rozdzielania: 28 [°C]
Komentarz:
W tym doświadczeniu mieliśmy do czynienia z chromatografia adsorpcyjną. Na chromatogramie widać dwa piki. Mieszanina została częściowa rozdzielona, jednak możemy wnioskować, że wypełnienie kolumny było niewystarczająco specyficzne, aby rozdzielić wszystkie anality. Widać, że różnice w czasach retencji są bardzo duże i co za tym idzie to wypełnienie nadaje się tylko do rozdzielania małych substancji (np. metan) Dodatkowo widać ze najwęższe pliki otrzymaliśmy dla najmniejszych cząsteczek. Oznacza to, że w wypadku tego wypełnienia najlepsza sprawność otrzymuje sie dla małych cząsteczek . Im ziarna są mniejsze, tym pojemność jonitu i selektywność jest większa. Jednak mniejsze ziarna stawiają większy opór, więc czas analizy jest dłuższy. Wielkość ziaren określa skala mesh (liczba oczek przypadających na 1 in2).
ĆWICZENIE 3
TU NASZA FOTKA
Nr kolumny: 3
Długość kolumny: 70 [mm]
Szerokość kolumny: 4 [mm]
Wypełnienie kolumny: DC 200
Dozowana ilość mieszaniny: 200 [µl]
Prędkość przepływu gazu nośnego: 20 [cm3/min]
Temperatura rozdzielania: 28 [°C]
Komentarz:
W tym jak i w pozostałych doświadczeniach, mieliśmy do czynienia z chromatografia podziałową. Na chromatografie widać pięć pików i nie nachodzą one na siebie. Pierwszy pik prezentuje metan, a ostatni n-butan. Oznacza to, że dla podanych warunków uzyskaliśmy pełne rozdzielenie w ciągu TU WPISZ minut. Pliki wychodzące z kolumny po dłuższym czasie są szersze. Bierze sie to stad, że n-butan ma budowę liniową i dłużej reaguje z fazą stacjonarną. Substancja przebywająca dłużej w kolumnie wychodzi z niej większą „smugą”. Jako wypełnienia użyto DC 200. Jest to niepolarny olej silikonowy o wysokiej ściśliwości, wysokiej temperaturze zapłonu, wysokiej odporności na utlenianie i niskiej energii powierzchniowej i temperaturze płynięcia. Charakteryzuje się wysoką odpornością na utlenianie, wodoodpornością i dobrą stabilnością cieplną.
ĆWICZENIE 4
FOCISZKA
Nr kolumny: 3
Długość kolumny: 70 [mm]
Szerokość kolumny: 4 [mm]
Wypełnienie kolumny: DC 200
Dozowana ilość mieszaniny: 200 [µl]
Prędkość przepływu gazu nośnego: 15 [cm3/min]
Temperatura rozdzielania: 28 [°C]
Komentarz:
Warunki w tym doświadczeniu są bardzo podobne do poprzedniego, jedyną różnicą jest
zmniejszenie prędkości przepływu. Przez to odległość miedzy pikami oraz szerokość zwiększyły się. Oznacza to, że wraz ze zmniejszeniem prędkości przepływu fazy ruchomej wzrasta selektywność, a sprawność maleje. Przy zwiększeniu prędkości przepływu skraca się czas retencji substancji.
ĆWICZENIE 5
NASZE ZDJĘCIE
Nr kolumny: 4
Długość kolumny: 150 [mm]
Szerokość kolumny: 4 [mm]
Wypełnienie kolumny: DC 200
Dozowana ilość mieszaniny: 200 [µl]
Prędkość przepływu gazu nośnego: 20 [cm3/min]
Temperatura rozdzielania: 28 [°C]
Komentarz:
W tym doświadczeniu rzeczą, która odróżniała je od pozostałych, była długość kolumny. Zwiększyła się odległość między pikami i ich szerokość. Oznacza to, że im dłuższa kolumna, tym większa selektywność, ale mniejsza sprawność.
ĆWICZENIE 6
fotka
Nr kolumny: 5
Długość kolumny: 150 [cm]
Szerokość kolumny: 2,1 [mm]
Wypełnienie kolumny: DC 200
Dozowana ilość mieszaniny: 200 [µl]
Prędkość przepływu gazu nośnego: 20 [cm3/min]
Temperatura rozdzielania: 28 [°C]
Komentarz:
W tym doświadczeniu w porównaniu zastosowaliśmy kolumnę o mniejszej
średnicy. Analiza trwała krócej. Na chromatogramie widać, że piki są węższe oraz, że skrócił się czas retencji. Zmniejszając średnicę uzyskujemy większą prędkość liniową gazu nośnego, obniża się selektywność, a sprawność zwiększa się.
t1=0,148 min
t2=0,218 min
t3=0,395 min
t4=0,678 min
t5=0,927 min
A1=0,126 cm2
A2=0,035 cm2
Liniowa prędkość przeływu
Vl=v/A
Vl1=0,026 m/s
Vl2=0,095 m/s
ĆWICZENIE 7
fotki
Nr kolumny: 5
Długość kolumny: 150 [cm]
Szerokość kolumny: 2,1 [mm]
Wypełnienie kolumny: DC 200
Dozowana ilość mieszaniny: 200 [µl]
Prędkość przepływu gazu nośnego: 20 [cm3/min]
Temperatura rozdzielania: a) 41 [°C]
b) 60 [°C]
c) 80 [°C]
Komentarz:
b) W tym ćwiczeniu wykorzystywaliśmy tę samą kolumnę, co w poprzednim ćwiczeniu. Zwiększyliśmy jedynie temperaturę pomiaru, a co za tym idzie zmniejsza się lepkość cieczy i zwiększyła prędkość przepływu. Na chromatogramie widać, że w tych warunkach czas retencji staje się krótszy oraz piki staja się węższe. Oznacza to, że wraz ze wzrostem temperatury spada selektywność kolumny, ale zwiększa jej sprawność.
c) W tym doświadczeniu temperatura została ustawiona na jeszcze wyższą. Piki stały się jeszcze bardziej wąskie, a czas retencji stał się jeszcze krótszy. Wynika z tego, że czas retencji zależy bardziej od temperatury i rośnie, gdy cząsteczka jest większa, a gdy jest mała to i zmiana niewielka.
PODSUMOWANIE
Wraz ze wzrostem prędkości przepływu gazu nośnego zmniejsza sie czas retencji substancji,
wzrasta sprawność i maleje selektywność kolumny. Przy zwiększaniu długości kolumny wzrasta selektywność i sprawność. Przy zmniejszeniu średnicy kolumny otrzymujemy zwiększenie sprawności i maleje selektywność oraz zmniejsza sie czas retencji substancji. Przy wzroście temperatury wzrasta sprawność kolumny oraz zmniejsza sie czas retencji. Zależność ta silniejsza im cząsteczki związku są większe.