استكشاف آليات اللوني للغاز

كروماتوغرافيا الغاز هي تقنية لا غنى عنها في الكيمياء التحليلية التي تسمح بقياس وتحديد المواد الكيميائية بدقة، حتى بكميات ضئيلة. في هذه المقالة سوف نستكشف مفهوم كروماتوغرافيا الغاز والجوانب المختلفة لأساسياتها.

ما هو كروماتوجرافيا الغاز

كروماتوغرافيا الغاز (GC) هي تقنية تحليلية للغازات والسوائل والعينات الصلبة المستخدمة لفصل وكشف المكونات الكيميائية في خليط العينة. هذه المكونات الكيميائية عادة ما تكون جزيئات عضوية أو غازات. لكي يتم تحليلها بنجاح بواسطة GC، يجب أن تكون هذه المكونات متطايرة، وعادة ما يكون وزنها الجزيئي أقل من 1250 دا، وتكون مستقرة حرارياً.

مبدأ كروماتوغرافيا الغاز

يستخدم كروماتوغرافيا الغاز الغاز كمرحلة متنقلة (الغاز الحامل). عندما يتم 'حقن' العينة في الحاقن بواسطة حقنة صغيرة، يتم نقلها بواسطة الغاز الحامل إلى عمود معبأ أو عمود شعري. بسبب اختلاف معاملات التوزيع أو الامتزاز لمكونات العينة بين الطور المتحرك (الطور الغازي) والطور الثابت (الطور السائل أو الصلب) في العمود. وفي ظل تدفق الغاز الحامل، يتم توزيع كل مكون بشكل متكرر بين المرحلتين بحيث يتم فصل كل مكون في العمود. يتم بعد ذلك الكشف عن المكونات بشكل تسلسلي بواسطة كاشف متصل بالجزء الخلفي من العمود بناءً على خصائصها الفيزيائية والكيميائية.

كيفية قراءة اللوني

المصدر: أنثياس للاستشارات.

يظهر هنا مخطط كروماتوجرام نموذجي. يشير المحور الأفقي إلى الوقت الذي يصل فيه المكون إلى الكاشف. يشير المحور العمودي إلى شدة الإشارة. يُطلق على الجزء الذي لم يتم اكتشاف أي مكون فيه اسم خط الأساس والجزء الذي يتم اكتشاف المكون فيه يسمى الذروة. الوقت من وقت حقن العينة في النظام حتى ظهور الذروة يسمى وقت الاحتفاظ. وبما أن كل مكون له وقت شطف مختلف، يمكن فصل كل مكون والكشف عنه.

الهيكل الأساسي للكروماتوجرافيا الغازية

يتكون كروماتوجرافيا الغاز بشكل أساسي من نظام الغاز الحامل ونظام حقن العينات ونظام الفصل ونظام الكشف ونظام التحكم في درجة الحرارة ونظام التسجيل.

سواء كان من الممكن فصل المكونات أم لا، فإن المفتاح يكمن في العمود الكروماتوغرافي، وما إذا كان يمكن تحديد المكونات بعد الانفصال يكمن في الكاشف، وبالتالي فإن نظام الفصل ونظام الكشف هما جوهر كروماتوجرافيا الغاز.

1. نظام الغاز الناقل: يشمل تنقية الغاز ومصدر الغاز والتحكم في معدل تدفق الغاز وتدفقه. تؤثر دقة معدل تدفق الغاز والتحكم في معدل التدفق على استقرار اللوني للغاز. الغازات الحاملة الشائعة هي الهيدروجين والنيتروجين والهيليوم.

2. نظام الحاقن: بما في ذلك الحاقن وغرفة التبخير (التبخير الفوري للعينة السائلة إلى بخار)، تتم إضافة العينة الغازية أو السائلة بسرعة وكمية إلى الطرف العلوي من العمود الكروماتوغرافي.

3. نظام الفصل: جوهر نظام الفصل هو العمود الكروماتوغرافي الذي يعمل على فصل مكونات العينة المراد اختبارها.

   تصنيف الأعمدة الكروماتوغرافية: الأعمدة المعبأة والأعمدة الشعرية.

   الأعمدة المعبأة: مناسبة للتحليل الكمي للعينات الروتينية، وخاصة العينات عالية النقاء.

   الأعمدة الشعرية: مناسبة لفصل العينات المعقدة أو النادرة وتحليل البقايا، وما إلى ذلك. كفاءة الفصل أعلى بكثير من كفاءة الأعمدة المعبأة.

4. نظام الكشف: سيؤثر أداء الكاشف بشكل مباشر على دقة نتيجة التحليل النهائية للكروماتوجراف.

5. نظام التحكم في درجة الحرارة: في كروماتوغرافيا الغاز، يعد التحكم في درجة الحرارة أمرًا في غاية الأهمية، ويؤثر التحكم في درجة الحرارة بشكل مباشر على كفاءة فصل العمود، وحساسية واستقرار الكاشف.

6. نظام التسجيل: يستخدم نظام تسجيل كروماتوجراف الغاز بشكل أساسي لتسجيل إشارة الكشف للكاشف وتنفيذ معالجة البيانات الكمية وتسجيلها.

مركبات مناسبة للتحليل بواسطة كروماتوجرافيا الغاز

المكونات التي يمكن تحليلها بواسطة GC لها الخصائص الثلاثة الرئيسية التالية.

1. مركبات ذات درجة غليان تصل إلى 400 درجة مئوية

2. مركبات لا تتحلل عند درجة حرارة التبخر

3. تتحلل المركبات عند درجة حرارة التبخر، لكن كمية التحلل تكون دائمًا واحدة.

المركبات التي لا يمكن تحليلها بواسطة GC أو يصعب تحليلها بواسطة GC.

المركبات التي لا يمكن تحليلها

1. المركبات التي لا تتبخر (المعادن غير العضوية والأيونات والأملاح)

2. المركبات شديدة التفاعل والمركبات غير المستقرة كيميائيًا (الأحماض القوية مثل حمض الهيدروفلوريك، والمركبات شديدة التفاعل مثل الأوزون وأكاسيد النيتروجين)

المركبات التي يصعب تحليلها

1. مركبات شديدة الامتصاص (مركبات تحتوي على الكربوكسيل أو الهيدروكسيل أو الأمينو أو الكبريت)

2. المركبات التي يصعب الحصول على عينات قياسية لها (التحليل النوعي والكمي أمر صعب.)

خاتمة

باختصار، الفصل اللوني للغاز هو تقنية تحليلية مهمة تستخدم على نطاق واسع لفصل وتحليل المخاليط المعقدة. تطبيقاتها واسعة النطاق، وتتجاوز حدود المختبر وتتغلغل في العديد من الصناعات. إن دقتها العالية وحساسيتها وقدرتها على التعامل مع مجموعة واسعة من أنواع العينات تجعلها لا تقدر بثمن في مجالات مثل الكيمياء وعلوم البيئة ومراقبة الجودة.