Aplicações

Objetivos do experimento
1. Aprenda a estrutura básica do cromatógrafo a gás e a operação básica.
2. Aprenda o princípio da separação da coluna e fatores de afeto de resolução
3. Aprenda a calcular a resolução.
4. Aprenda a análise qualitativa com base no tempo de retenção e no método de análise quantitativa padrão interna.
Cromatógrafo a gás
A cromatografia gasosa (GC) é um tipo comum de cromatografia usada na química analítica para separar e analisar compostos que podem ser vaporizados sem decomposição.

Fig. 1 Diagrama da estrutura do cromatógrafo a gás

Estrutura do instrumento
Gás transportador
Leve a amostra para separar a coluna, chegue ao detector.

O gás transportador usado para GC deve ser inerte químico.
Alta pureza, precisa remover umidade e impurezas, se necessário.

Entrada
Amostragem e vaporizar amostra para gás antes de chegar à coluna.

Fig.2 Diagrama de entrada

Temp.
Volume de amostragem de entrada embalada: 1ml
Volume de amostragem de entrada capilar: 1ul
Razão dividida: depende da densidade da capacidade de amostra e coluna
Coluna
Coluna embalada:
Inerte químico e preenchimento uniforme
A superfície do enchimento da coluna é revestida com uma fase estacionária líquida
A maioria das colunas embaladas tem 1,5 a 10m de comprimento e 2 a 4 mm em coluna capilar de diâmetro interno
Coluna capilar de sílica fundida
Diâmetro interno menor que 1 mm, comprimento de alguns metros a cem metros

Fig.3 Estrutura da coluna capilar

Temperatura do forno da coluna
Erro de controle de temperatura dentro de 0. 1 ° C.
A temperatura apropriada da coluna é um pouco maior que o ponto de ebulição média da amostra.
Reduzir a temperatura da coluna pode aumentar a resolução e estender o tempo de análise.
Melhore a temperatura da coluna, acelere o pico e reduza o grau de separação.
Se os pontos de ebulição dos componentes da amostra forem muito diferentes, um método de aumento de temperatura programado deve ser adotado, considere os componentes de baixo fervura e os componentes de alta ebulição para obter uma distribuição de tempo de pico adequada.
Detectores

Detector ionizado de Fid Flame

Estrutura fid

O hidrogênio queima no ar para formar uma chama de hidrogênio
Os compostos orgânicos queimam nesta chama, gerando íons e elétrons anexam um campo elétrico forte e um coletor acima da chama
Os íons e elétrons se moverão na direção do campo elétrico e formarão uma diferença de tensão no coletor.
Detector de tipo de massa
Alta sensibilidade, baixo ruído, ampla faixa de resposta linear
Estrutura simples, manutenção fácil e boa durabilidade
Amostra completamente queimada

Princípio da cromatografia

Quando a amostra vaporiza através da porta de injeção e entra na coluna, as moléculas do composto se dissolverão na fase estacionária e depois se evaporam para a fase móvel sob a influência da temperatura e do fluxo de gás.
Existem duas forças que afetam simultaneamente a separação de componentes; (1) o equilíbrio da pressão de vapor com base na lei de Raoul e (2) a interação entre as moléculas de componentes e as moléculas de fase estacionária, a ordem da saída é o resultado dessas duas forças que competem entre si.
Os compostos com forte afinidade na fase estacionária são difíceis de vaporizar para a fase móvel, e o tempo de eluição da coluna (tempo de retenção, RT) é mais longo.
Com base no princípio de compatibilidade semelhante, as colunas de polaridade diferentes são adequadas para a separação de compostos da polaridade correspondente.
Resolução

tempos entre os dois picos, divididos pelas larguras combinadas dos picos de eluição.

Fator de correção
A análise quantitativa da cromatografia baseia -se em que a quantidade de componente é proporcional à área de pico:

Fator de correção de peso:

Método quantitativo
Método padrão externo
A curva de calibração pode ser estabelecida de acordo com as seguintes equações:

Aplicado à análise regular
Vantagens: Operação e cálculo fácil
Escassez: A precisão dos resultados depende da repetibilidade da injeção e da estabilidade das condições operacionais.

Método padrão interno
Adicione certa quantidade de substância pura à amostra como padrão interno.

Faixa de aplicação: determine apenas vários componentes da amostra, e nem todos os picos dos componentes podem ser fluidos
Vantagens: Menos influência das condições operacionais, muito precate e menos restrições do que o método de normalização, ajuste para análise de rastreamento
Escassez: impróprio para análise rápida
Experimentar
Instrumento e reagentes
Cromatógrafo a gás G5
Coluna: db-1, 30m* 0,25 mm* 0,25μm
Gás transportador: nitrogênio
Gás auxiliar: ar e hidrogênio
Seringa: 5U
Reagentes
Etanol absoluto de grau de AR;
Solução de calibração qualitativa: Tome 0,5 ml de quatro padrões de isômero de butanol em quatro frascos volumétricos de 10 ml e dilui com etanol absoluto para a marca (laboratório fornecido)
Solução padrão quantitativa: preparação do aluno Solução de amostra desconhecida, o teor de n-butanol é conhecido como 0,4050g/10mL fornecido pelo laboratório

Procedimentos experimentos
1 De acordo com o manual operacional, controlar a operação normal do cromatógrafo e definir condições de análise preliminar.
2 A preparação da solução padrão quantitativa: Tome 0,5 ml de quatro isômeros de butanol amostra padrão no mesmo balão volumétrico de 10 ml.
3. As condições cromatográficas ideais (temperatura da coluna): Injetar 1μL Solução padrão mista para testar as condições cromatográficas e a condição de pico de cada temperatura da coluna (pelo menos três temperaturas) é registrada e calcule a resolução entre os 2º e o 3º componentes sob temperatura diferente.
4. Fator de correção relativa: Injete com precisão 1 μl de solução padrão mista VY A Microsyringe.
5. Medição desconhecida da amostra: Injete com precisão 1 μl de solução de amostra desconhecida por uma micro -alvo, injete a amostra nas condições cromatográficas acima, repita a medição três vezes e registre o tempo de retenção e a área de pico.
6. Calibração qualitativa: Injetar 1 μl de solução mista padrão, e o tempo de retenção de cada isômero foi registrado nas condições cromatográficas acima.
7. Desligue o hidrogênio e o ar.