Gas chromatography.

Transkrypt

1 Gas chromatography BY:mohammad zeinodini

2 کروماتوگرافی :

3

4 طبقه بندی بر اساس مکانيسم عمل Adsorption chromatography اگر فاز ساکن ماده جامد کاملا قطبی باشد که مواد نمونه به درجات متفاوت به وسيله ا ن جذب شوند partition chromatography چنانچه فاز ساکن مايع و ا نرا روی سطح يک جامد بی اثر قرار دهند molecular siere chromatography در صورتی که مواد جامد متخلخل بعنوان فاز ساکن و از يک مايع بعنوان فاز متحرک استفاده شودملکولهای را براساس شکل و اندازه.ا نها از يکديگر جدا می کند Ion Exchange chromatography اگر يونهای موجود در نمونه از طريق تعويض انتخابی بوسيله يونهای موجود در فاز ساکن از يکديگر جدا گردند

5 طبقه بندی بر اساس گاز يا مايع بودن فاز متحرک فاز ساکن جامد فاز متحرک مايع : کروماتوگرافی مايع جامد (LSC) Liquid solid chro فاز ساکن جامد- فاز متحرک گاز : کروماتوگرافی گاز- جامد (GSC) Gas solid chro GCميگويند اين کرماتوگرافی از نوع جذبی هستند.وبه انها فاز ساکن مايع فاز متحرک مايع : کروماتوگرافی مايع- مايع (LLC) Liquid Liquid chro فاز ساکن مايع- فاز متحرک گاز : کروماتوگرافی گاز- مايع (GLC) Gas Liquid chro مکانيسم عمل اين نوع کروماتوگرافی بيشتر تقسيمی ميباشد به انها HPLCميگويند

6 طبقه بندی بر اساس شکل فيزيکی فاز ساکن کروماتوگرافی ستونی شود. : فاز ساکن در يک ستون نگهداری می کروماتوگرافی ستون دو نوع می باشد ستونهای پر شده ستون مويين کروماتوگرافی صفحه ای : فاز ساکن بصورت ورقه کاغذ می باشد (کروماتوگرافی کاغذ) لايه جامد نازک قرار گرفته بر روی صفحه شيشه ای می باشد (کروماتوگرافی لايه نازک)

7 Paper Chromatography. ( )... -

8

9 (TLC) (thin layer chromatography نوعی کروماتوگرافی جذبی است. فاز ساکن : يک لايه نازک از ماده جذب کننده که روی صفحات شيشه ای پلاستيکی يا ا لومينيومی قرار دارد بيشتر از ماده جذب کننده سيليکاژل استفاده می شود. بيشتر از ماده جذب کننده سيليکاژل استفاده می شود. فاز متحرک يک حلال مناسب هرگاه صفحات حاوی نمونه در حلال قرار گيرد. مواد موجود در نمونه متناسب با وزن مولکولی ساختمان شيميايی و رابطه ا نها با حلال و جاذب در فواصل معينی نسبت به محل لکه اصلی از يکديگر قرار می گيرند.

10

11 Ion Exchange chromatography اساس جداسازی تعويض يونها مابين نمونه و معاوضه کننده های يونی يا رزين ها می باشد. در اين نوع کروماتوگرافی ترکيبات يونی مختلف براساس ميل ترکيبی خود با رزين ها از هم جدا می شوند. ترکيبات طبيعی مثل چوبها سيليکو ا لومينها زي وليتها به عنوان رزين يا مواد مصنوعی مانند پلی مرهايی با ملکولهای ا لی بزرگ که دارای تعداد زيادی راديکال قابل يونيزه شدن می باشد استفاده می شود. تعويض کننده های کاتيونی (رزين های دارای عامل اسيدی قوی عامل اسيدی ضعيف) تعويض کننده های ا نيونی (دارای گروههای بازی می باشد و يون هيدروکسيل قابل تعويض دارند)

12 Ion Exchange chromatography نمونه حاوی يونها ضمن عبور از يک ستون حاوی رزين ترکيبات نمونه اگر خنثی يا بار الکتريکی مشابه بار الکتريکی رزينها داشته باشند به سرعت از ستون عبور می کنند و اگر يونها با بار مخالف رزين داشته باشد به ا هستگی از ستون عبور می کنند. هرچه بار يون بيشتر و مخالف بار رزين باشد ا هسته تر و هر چه بار يون بيشتر و موافق بار رزين ستون باشد سريعتر عبور می کند. اين روش جهت گرفتن سختی ا ب از طريق حذف يونهاو جدا نمودن مخلوط مواد بيولوژيکی استفاده می شود.

13 Gas chromatography يکی از موثرترين روشهای موجود جهت تفکيک مخلوط ترکيبات ا لی می باشد. برای شناسايی ترکيبات فرار و ترکيباتی با وزن مولکولی زياد بسيار مناسب می باشد. در مقياس وسيع در اندازه گيری کمی و کيفی ترکيبات بيولوژيکی مورد استفاده قرار می گيرد اساس جداسازی در گازوکروماتوگرافی بر پايه انتشار نمونه بين دو فاز استوار است چنانچه فاز ساکن جامد باشد ا نرا کروماتوگرافی گاز -جامد Gasو solid chromatography اگر فاز ساکن مايع باشد ا ن را کروماتوگرافی گاز مايع chromatography Gas liquid

14 دستگاه گازوکروماتوگرافی اجزاء.١.٢.٣.۴.۵.۶.٧

15

16

17

18 حامل گاز (فاز متحرک) بی اثر باشد تا از هر گونه تاثير به نمونه يا حلاليت اجتناب شود. خا لص و هميشه در دسترس باشد از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد برای ا شکار ساز مورد نظر مناسب و سازگار باشد مهمترين گاز حامل نيتروژن وهليم برای يکنواختی فشار در ابتدای ستون وثابت ماندن سرعت جريان گاز از تنظيم کننده فشار استفاده ميشود. جريان سنج حباب صابون

19 تزريق نمونه: بخش سرپوش لاستيکی که بر روی لوله شيشه ای قرار داشته قسمت پايين ا ن به ستون وصل می شود. تزريق نمونه بوسيله سرنگ های 1ml-100ml انجام می گيرد. دمای محل تزريق نمونه بايستی بالا باشد ستون نيازمند اين است که نمونه به صورت سريع و يک دفعه به صورت بخار وارد شود. تزريق ا هسته نمونه باعث پهن شدن پيک در نمودار و کاهش تفکيک می شود دمای محل تزريق بايد ۵٠ درجه سانتيگراد بالاتر از نقطه جوش کم فرارترين جزء سازنده نمونه باشد.

20 تزريق نمونه: بخش نوع تزريق داريم دو 1-injector split less تزريق وارد ستون مي شود. همه 2- injector split قابليت وجوددارد آه تعريف آنيم چه نسبتي از بخارات اين ستون شود وجود دارد. وارد

21

22 ستون ستونهای از لوله های شيشه ای يا فلزی نوعا به طول ٢ تا ٣ متر و قطر داخلی ٢ تا ۴ ميلی متر ميباشند هر چه طول لوله بيشتر در نتيجه درجه تفکيک بهتری خواهد داشت. ستونها از لحاظ شکل ظاهری دو نوعند: ١ -ستونهای پرشدهpacking ٢ -ستون های موي ين capilary

23

24

25 فاز جامد ساکن: خواص بی اثر باشد سطح تماس وسيع ايجاد کند پايداری حرارتی بالا داشته باشد وارد واکنش شيميايی نشود شکل منظم و يکنواخت داشته باشد

26 فاز مايع ساکن خواص فراريت ا ن کم باشد پايداری حرارتی داشته باشد باشد) (نقطه جوش ا ن بالا حلال خوبی برای نمونه باشد از نظر شيميايی نسبت به اجزای جسم حل شده در ستون بی اثر باشد فاز مايع بايستی ضريب توزيع حلاليت مختلف نسبت به اجزاء نمونه داشته باشد.

27 مشخصات تکيه گاههای جامد ايده ال برای تثبيت فاز ساکن مايع در درجه حرارت بالا بی اثر باشد از مقاومت مکانيکی مطلوبی بر خور دار باشد به طور يکنواخت بوسيله فاز مايع تر شود فاز مايع را محکم نگهدارد از سطح ويژه مناسبی برخوردار باشد خاک دياتومه کروموزورب p کروموزوربw سليت (مشتق شده از اجر نسوز)

28 سيستم اشکار سازی اساسا دتکتورها قسمتی از دستگاه است که وجود هر ماده وارد شده به ستون (بجزگاز حامل)را برای ما اشکار می کند. از شرايط مهم برای ان داشتن حساسيت بالا است ا شکارسازها در انواع مختلف بوده ولی چهار نوع ا ن بيشتر در تجزيه ا لاينده های هوا بکار می رود.

29 مشخصات يک اشکار ساز ايده ال حساسيت به مقدار بسيار کم نمونه در حضور مقدار بسيار زياد از گاز حامل ثبات ويکنواختی در طی زمانهای طولانی تکرار پذيری پاسخ سريع و متناسب با غلظت پايدار دمايی (در محدوده حرارتی از دمای اتاق تا ۴٠٠ درجه سانتيگراد

30 اشکار ساز هدايت حرارتی thermal conductivity detector اساس ان بر تغيرات هدايت حرارتی گازها قرار دارد اين دتکتور بين هدايت الکتريکی گاز حامل حاوی نمونه وگاز حامل خالص اختلاف می گذارد نمونه مورد استفاده قابل بازيابی است ارزان ساده غير انتخابی ونسبتا دقيق است عنصر حس کننده گرما يک منبع گرمايی الکتريکی است که به ا ن کاتارومتر می گويند که بر اساس مقاومت الکتريکی پل و ستون کار می کنند

31

32 معايبTCD نسبت به تغييرات درجه حرارت وسرعت جريان گاز حساس ميباشد حجم مرده ان زياد است (برای ستونهای مويين که مقدار نمونه خيلی کم است مناسب نمی باشد. (حجم موثر سيستم تزريق نمونه لوله های ارتباطی ستون واشکار ساز را حجم مرده يا حجم موثر می گويند حساسيت ان از بعضی اشکار سازها کمتر است

33 اشکار ساز يونی Flame ionization detector طرز کار اين ا شکارساز بر اساس اين است که هدايت الکتريکی گاز مستقيما متناسب با غلظت ذرات باردار ا ن است مهمترين نوع ان اشکار ساز شعله هيدروژن است حساسيت بالايی دارند تنها اشکار سازی است که برای موارد عمومی بکار ميرود اين ا شکار ساز نسبت به بسياری از ترکيبات مانند N2 No Ne Kr SO2 Xe O2 وH2Sحساسيت ندارد يا بسيار ضعيف است.(پتانسيل يونيزان انها بالا است) انتخاب سرعت جريان گاز در اين ا شکارساز بسيار مهم است.

34 اين ا شکار ساز از دو الکترود ساخته شده که در کنار ا ن يک شعله قرار دارد (شعله نياز به هيدروژن و هوا دارد). ا لاينده از شعله عبور می کند و يونيزه می شود و وقتی از بين دو الکترود عبور می کنند يک اختلاف پتانسيل و جريان الکتريکی ايجاد می کند. اين جريان در کامپيوتر به صورت پيک ديده می شود. از معايب ان از بين بردن نمونه است حساسيت خوب با جريان گاز ٣٠ ميلی ليتر بردقيقه گاز حامل ٣٠ ميلی ليتر بردقيقه هيدروژن ٣٠٠ ميلی ليتر بردقيقه هوا حاصل می شود.

35

36

37 ا شکار ساز جذب الکترون Electron cpture detector N2. Ni.. ( )

38

39 ا شکار ساز فتومتری با شعله Flame photometric detector بر اين پايه استوار است که ترکيبات هنگام سوختن نور ويژه ای با طول موج خاص از خود نشر می دهند. مانند گوگرد و فسفر (هنگام سوختن در شعله ) غنی از هيدروژن به ترتيب طول موجوهای ٣٩۴ ۵٢۶ نانومتر را از خود نشر می سازد ( و برای تجزيه ترکيبات گوگرد و فسفر مانند حشره کش ها مناسب است

40 ساير دتکتورها β Ray detector Photo ionization detector Microwave plasma detector Electrolytic conductivity detector ( AFID )ردياب يونش شعله قليايی

41 درجه حرارت موثرترين پارامتردرفرايند جداسازی گازکروماتوگرافی است بنابر اين برای تنظيم ان بايد از تکنيکهای مختلف استفاده نماييم. در هنگام تزريق بايد دما را افزايش دهيم تا نمونه به حالت گازی در ا يد. در داخل ستون هم بايد به ماده حرارت بدهيم که در داخل ستون باقی نماند و خارج شود. استفاده از دمای ثابت طول عمل تجزيه Isothrmal :ثابت بودن دمای ستون در برنامه ريزی دمايی( programming (Temperature دمای ستون در طول عمل تجزيه جهت تفکيک و جداسازی ا لاينده ها تغيير دهيم.

42 Temperature programming اگر يک ا لاينده مثل بنزن دما را روی يک عدد خاص تنظيم کنيم به صورت يک پيک خارج می شود. حال اگر در کنار بنزن يک ا لاينده ديگر نيز داشته باشيم مانند تولوي ن يا. نفتالين بايد برنامه دمايی به ا ن بدهيم در دمای ثابت پيک های که اول خارج می شوند نشان دهنده ترکيبات با نقطه جوش کم است اجزای که مقدارشان بسيار کم است به صورت پيک باريک ظاهر می شوند.

43 کروتوگرام يک ترکيب با استفاده از دمای ثابت

44 کروتوگرام يک ترکيب با استفاده از برنامه ريزی دمايی

45 تي وری گاز کروماتوگرافی چگونگی حرکت نمونه در طول ستون وخروجشان از ستون طی دو فرايند مختلف است حرکت مواد حل شونده باسرعت متفاوت باعث حرکت مواد حل شده به انتهای ستون وجدا کردن انها از يکديگر ميشود فرايند پهن شدن پيک ها مواد حل شونده از يک ناحيه کوچک در ابتدای ستون به ناحيه وسيعی در طول ستون پخش می شوند. اين فرايند منجر به نزديک شدن مواد حل شده به يکديگر از طريق اشغال منطقه ای بيشتر از ستون ميشوند که باعث پهن شدن پيک می شود

46 تي وری گاز کروماتوگرافی جدا سازی هنگامی امکان پذير است که سرعت جداشدن مواد از يکديگر بيشتر از سرعت توزيع انها در ستون باشد. ستونهای کروماتوگرافی ستونهای هستند که بهترين حداقل پهن شدن پک را داشته باشند

47 ترموديناميکی موثر بر جدا سازی پيک متغيرهای هاا VR بازداری يا مهاجرت يک ماده در ستون (retention solute ) حجم فاز متحرک برای خارج کردن نصف يک ماده از داخل به حجم بازداری می گويند. ستون هر پيک نشان دهنده خارج شدن نصف يک ماده از داخل ماکزيمم می باشد. ستون باز داری زمان ستون : TRزمان لازم برای خروج نصف يک ماده از

48

49

50 پيکهای کروماتوگرافی تفکيک جداسازی دو پيک مجاور در کروماتوگرافی با پارامتر درجه تفيکيک مشخص می شود درجه تفکيک نمايانگر کارايی ستون است دربرگيرنده باريکی پيک ها و جدايی بين دو پيک ماکزيمم است

51

52 : کيفی تجزيه می خواهيم نوع ماده را بفهميم و به مقدار ا ن کاری نداريم. برای اين کار محلول استاندارد می سازيم. استفاده از زمان بازداری tr استفاده از بازداری نسبی همولوگ(منحنی استفاده از منحنی لگاريتمی در نمونه های لگاريتمی زمان بازداری ترکيبات مشابه ( ابتدا نمونه های استاندارد به دستگاه تزريق و مولفه های فوق برای هر ترکيب مشخص می شود. سپس نمونه اصلی تزريق و با مقايسه نمونه های استاندارد نوع ماده مشخص می شود. در اين حالت کليه شرايط کروماتوگرافی بايد برای نمونه استاندارد و اصلی يکسان باشد. شناسايي ماده قطعي نمي باشد.

53

54 کمی: تجزيه انداز گيری سطح زير پيک ها اساس تجزيه کمی ميباشد اندازه گيری بوسيله مساحت سنج با استفاده از انتگرال گيری مکانيکی رسم مثلث در اطراف پيک و محاسبه مساحت ان اگر پيک باريک باشد از ارتفاع ان استفاده می شود رسم خط مبنا واندازگيری ان

55 استاندارد داخلي روش کمی: تجزيه اين روش بايد به نمونه اصلی و نمونه استاندارد يک در مشخصی از يک ماده که دستگاه به ا ن حساسيت غلظت و زمان ماند ا ن با زمان ماند محلول فاصله دارد دارد کرد. اضافه ماده اضافه شده ملاك مقايسه ساير پيكها مي باشد. پيك استاندارد خارجي روش رسم نمودار استاندارد يك ماده در غلظتهاي مختلف و محاسبه با هاي مجهول بر اساس اين نمودار نمونه

56 END باتشکر