SPRAWOZDANIE IV

Nr grupy: II		Nazwisko prowadzącego:
Data wykonania ćwiczenia: 20.02.2013	Tytuł ćwiczenia: Chromatografia gazowa/spektroskopia mas.	Data oddania sprawozdania: 21.03.2013	Zaliczenia/ocena:

1. Cel ćwiczenia: Analiza chromatograficzna terpenów.

2. Wstęp teoretyczny:

1. Detektory uniwersalne reagują na wszystkie substancje wymywane z kolumny.

a) Detektor cieplno-przewodnościowy (TCD) uważany jest za detektor uniwersalny, ponieważ większość substancji wymytych powoduje zmiany przewodności cieplnej. Odpowiedź na wszystkie związki, zazwyczaj korzystna, może także być kłopotliwa. Słaba separacja chromatograficzna może interferować z wykrywaniem żądanych związków gdy detektor reaguje na wszystkie składniki. Uniwersalne detektory reagują także na upływ fazy z kolumny oraz na małe fluktuacje temperatury i ciśnienia gazu nośnego.

II. Detektory selektywne mogą być czułe na poszczególne pierwiastki, strukturę/grupę funkcyjną lub inne właściwości.

a) Detektor płomieniowo-jonizacyjny (FID) jest czuły na substancje, które ulegają jonizacji w płomieniu powietrzno - wodorowym (bardzo szeroki zakres selektywności). Selektywność ta daje wiele korzyści: np., gdy za pomocą detektora FID analizowane są ciekłe próbki nawet gdy piki składników i wody nakładają się na siebie.

b) Detektor termojonowy jest detektorem jonizacyjnym selektywnym w stosunku do związków organicznych zawierających azot i fosfor.

100. Detektor wychwytu elektronów (ECD) stosowany jest do detekcji i monitorowania pestycydów, ponieważ jest czuły na związki wielo-chlorowcowe, organometaliczne, zawierające skończone grupy karbonylowe, itp. Związki te posiadają możliwość wychwytywania niskoenergetycznych elektronów i formowania negatywnie naładowanych jonów. Zjawisko to powoduje zmianę prądu w celce detektora wytwarzając sygnał.

d) Selektywność dla takich pierwiastków jak chlorowce, azot lub siarka może być uzyskana przez jedną z wielu konfiguracji detektora przewodnictwa elektrolitycznego. Detektory te stosują katalizator w celu redukcji eluatów do związków jonowych, które mogą być mierzone kulometrycznie w strumieniu cieczy.

e) Detektor foto-jonizacyjny (PID) umożliwia wykrycie związków, które jonizowane są poprzez źródło światła UV.

3. Przygotowanie ćwiczenia:

Przygotowano serię próbek wzorcowych. W tym celu pobrano odpowiednie objętości próbki wyjściowej terpenów o stężeniu 100 [μg/ml], które zestawione zostały w tabeli 1 (Tab.1.) i dopełniono heksanem do 1 [ml] przy pomocy pipety automatycznej.

Tab.1. Przygotowanie roztworów wzorcowych.

Stężenie końcowe [μg/ml]	Objętość roztworu wyjściowego [μl]	Objetość heksanu [μl]
5	5	995
10	10	990
15	15	985

Obliczenia:

stężenie roztworu wyjściwoego 100 [μg/ml]

roztwór o stężeniu 5 [μg/ml]

100 μg - 1 ml

0.5 - x

x = 5 μl

V heksanu = 1000 - 5 = 995 μl

Objętości roztworu wyjściowego oraz heksanu potrzebne do otrzymania roztworów o stężeniu 10 i 15 [μg/ml] obliczono w analogiczny sposób jak podany powyżej. Przeprowadzono rozdział chromatograficzny próbek wzorcowych.

Przygotowano próbkę badaną pomarańczowego olejku. W tym celu pobrano 2[μl] olejku oraz 3 [ml] heksanu. Kolejno pobrano 10 [μl] tak przygotowanego roztworu i dodano 990 [μl] heksanu uzyskując roztwór 100x rozcieńczony, który poddano analizie chrmatograficznej.

4. Dane pomiarowe:

Tab.2. Wyniki pomiaru absorbancji dla próbek wzorcowych oraz próbki badanej.

Stężenie roztworów wzorcowych [μg/ml]	Pole powierzchni pod pikiem
0,5	87774
1,0	211621
1,5	345364
Badana próbka [μg/ml]	122603

Czas retencji (TR) badanej próbki olejku pomarańczowego wynosi 8.8 minuty.

5. Wyniki i ich opracowanie:

Ryc.1. Wykres krzywej kalibracyjnej dla roztworów związków terpenowych.

y= 257590x - 42670.33

x = (122603 + 42670.33) / 257590 = 0.642 [μg/ml]

Identyfikacja limonenu:

Za pośrednictwem uzyskanego czasu retencji oraz spektroskopii mas potwierdzono, że zidentyfikowanym terpenem jest limonen. Czas retencji badanej próbki limonenu wynosił TR=8.8, porównano go z czasem retencji wzorca. Pozwoliło to wstępnie wywnioskować, że w badanej próbce znajduje się limonen. Wiele związków chemicznych może mieć jednak ten sam czas retencji, dlatego uzyskany wynik wymagał dodatkowego potwierdzenia. W tym przypadku można by np. zmienić warunki rozdziału i sprawdzać, czy uzyskany TR dla próbki będzie taki sam. Potwierdzałoby to, że analizowanym związkiem jest limonen. Potwierdzenia dokonano jednak o wiele szybszym i łatwiejszym sposobem. Przy udziale spektroskopii mas potwierdzono, że jest to limonen. Widmo masowe eksperymentalne okazało się być takie samo jak widmo masowe dla limonenu, które znajdowało się w bazie danych. Spektroskop masowy działa może działać zarówno w trybie SIM jak i FullScan. W naszym przypadku wystarczyło uruchomienie trybu SIM, ponieważ jest on nastawiony na znalezienie konkretnej substancji.

Obliczenia:

0.642 μg - 10 μl

x - 3002 μl

x = 192.61 μg limonenu w próbce wyjściowej.

192.61 μg - 2 μl olejku

x - 1000μl

x= 96306.25 [μg/ ml] = 96.31 [mg/ml] stężenie limonenu w olejku pomarańczowym.

Analizator GC/MS może pracowaćw trybie Full Scan lub SIM (selective ion monitoring). Pracując w trybie Full scan spektrometr skanuje cały zakres mas, a w trybie SIM rejestruje natężenie prądu jedynie dla wybranych jonów o masie charakterystycznej dla danego związku. Metoda SIM jest szczególnie przydatna, gdy dany składnik w złożonej mieszaninie występuje w bardzo małych ilościach. Teoretycznie umożliwia analizę ilościową z bardzo dużą dokładnością, nawet rzędu ppb. Jednakże na poziom detekcji ma duży wpływ matryca obniżając poziom wykrywalności do nanogramów. Analiza w trybie SIM jest dokładniejsza, aczkolwiek ograniczona.

---