Uploaded by abdulaziz aljohani

GC

advertisement
‫أساسيات الكروماتوغرافيا الغازية‬
‫المحتويات‪:‬‬
‫مقدمة‬
‫• ما هي تقنية الفصل ألي مركب؟‬
‫• ما هي كروماتغرافيا الغاز ؟‬
‫• استخدامات ؟‬
‫• كيف يبدو الكروماتوجرام؟‬
‫تكوين نظام‬
‫• لمحة عامة‬
‫• مصدر الغاز‬
‫• العينات‬
‫• المدخل‬
‫• العمود‬
‫• الكاشف‬
‫• إخراج‬
‫ما هي تقنية الفصل ألي مركب؟‬
‫محب للماء‬
‫القطبية‬
‫كاره للماء‬
‫طور السائل‪-‬الغير متطاير‬
‫طور الغاز‪ -‬المتطاير‬
‫ما هي كروماتغرافيا الغاز ‪GC‬؟‬
‫كروماتوغرافيا الغاز هي تقنية لفصل مركبات محددة لمزيج معين بحيث يمكن تحديد كل منها‬
‫وتحديد تركيزها‪.‬‬
‫مناسبا لتحليل ‪ ،‬يجب أن يتمتع بمستوى بخاصية التطاير والثبات الحراري‪ .‬إذا‬
‫لكي يكون المركب‬
‫ً‬
‫كانت كل مكونات العينة أو بعضها متطايرة عند حوالي ‪ 400‬درجة مئوية أو أقل ‪ ،‬وال تتحلل في‬
‫درجات الحرارة هذه ‪ ،‬فمن الغالب أن يتم تحليل المركب باستخدام كروماتوجراف الغاز‪.‬‬
‫يبخر الجهاز عينة من المركب وينقلها عبر غاز ناقل إلى العمود‪ .‬تنتقل مكونات العينة عبر‬
‫اعتمادا على خصائصها الفيزيائية‪.‬‬
‫العمود بمعدالت متفاوتة‬
‫ً‬
‫بناء على تفاعله مع المكون‪.‬‬
‫تدخل المكونات المعبأة في كاشف ساخن يولد إشارة إلكترونية ً‬
‫يسجل نظام البيانات حجم اإلشارة ويرسمها مقابل الوقت المنقضي إلنتاج مخطط‬
‫كروماتوغرافي‪.‬‬
‫يعتمد فصل المركبات في‬
‫القطبية‬
‫نقطة غليان المركب‬
‫بشكل أساسي على عاملين‬
‫كلما انخفضت نقطة الغليان ‪ ،‬كلما كان المركب في الحالة الغازية أعلى وبالتالي فإنه ينتقل بشكل أسرع‬
‫عبر العمود‪.‬‬
‫المركبات ذات نقاط الغليان المتشابهة يتم فصلها بحسب قطبيتها ‪ ،‬حيث يتم فصل المركبات ذات التفاعل‬
‫أوال‬
‫األضعف مع العامود ً‬
‫يستخدم لفصل المركبات القطبية وغير القطبية المتطايرة‪.‬‬
‫تطبيقات نموذجية‪:‬‬
‫•‬
‫تحليل الغذاء والنكهة‬
‫•‬
‫التحليل البيئي (الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات ‪ ،‬مبيدات اآلفات ‪ ،‬مبيدات األعشاب‬
‫‪ ،‬البنزين)‬
‫•‬
‫التحليل الكيميائي الصناعي (الكحول ‪ ،‬الهيدروكربونات المهلجنة ‪ ،‬المذيبات العطرية ‪،‬‬
‫الفينوالت)‬
‫•‬
‫تحليل الصناعة البترولية (البنزين ‪ ،‬مركبات الكبريت المتطايرة ‪ ،‬غازات التكرير)‬
‫إذا كان المركب غير متطاير (على سبيل المثال ‪ ،‬البروتينات واألمالح والبوليمرات) ‪ ،‬فإن اللوني‬
‫السائل هو تقنية فصل أفضل‪.‬‬
‫كيف يبدو مخطط الكروماتوجرام؟‬
‫وتسمى هذه القمم الكروماتوغرافية‬
‫منفصال‪.‬‬
‫مركبا‬
‫وكل واحدة تمثل‬
‫ً‬
‫ً‬
‫المركب‬
‫المركب‬
‫الوقت بعد الحقن‬
‫نقطة حقن العينة‬
‫في العمود‬
‫نظرة عامة‬
‫يتكون كروماتوجراف الغاز من‪:‬‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫مصدر غاز حامل منظم ومنقى ‪ ،‬والذي‬
‫يحرك العينة عبر الجهاز‬
‫مدخل يعمل ً‬
‫أيضا كمبخر لعينات السائل‬
‫عمود يحدث فيه فصل الوقت‬
‫كاشف يستجيب للمكونات أثناء فصلها‬
‫من العمود عن طريق تغيير خرجها‬
‫الكهربائي‬
‫المخرجات‪ :‬تفسير البيانات‬
‫مصدر الغاز‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫يجب أن يكون الغاز الحامل مثل الهليوم‬
‫أو النيتروجين أو الهيدروجين أو خليط‬
‫نقيا (> ‪ .)٪99.9995‬قد‬
‫األرجون والميثان ً‬
‫تتفاعل الملوثات مع العينة والعمود ‪،‬‬
‫قمما زائفة ‪ ،‬وتحمل الكاشف‬
‫وتخلق‬
‫ً‬
‫وترفع خط األساس ‪ ،‬وما إلى ذلك‪.‬‬
‫تتمثل وظيفة الغاز الحامل في نقل‬
‫العينة عبر النظام‪.‬‬
‫يوصى باستخدام غاز عالي النقاء مع‬
‫مصائد للمياه والهيدروكربونات‬
‫واألكسجين‪.‬‬
‫تدعم غازات الكاشف المحددة أجهزة‬
‫كشف معينة‬
‫الحاقن‬
‫يعتمد اختيار حاقن العينات على طبيعة العينة‪.‬‬
‫الحاقن‬
‫العينة‬
‫المدخل‬
‫•‬
‫•‬
‫المدخل يدخل العينة المبخرة في تيار‬
‫شيوعا هي‬
‫الغاز الحامل‪ .‬المداخل األكثر‬
‫ً‬
‫منافذ الحقن وصمامات أخذ العينات‪.‬‬
‫منافذ الحقن‬
‫‪ -‬تعامل مع عينات الغاز أو السائل‬
‫غالبا ما يتم تسخينها لتبخير عينات السائل‬
‫‬‫ً‬
‫•‬
‫تُ ستخدم المحاقن السائلة أو الغازية‬
‫إلدخال العينة من خالل حاجز في تيار الغاز‬
‫الحامل‪.‬‬
‫أنواع المداخل المختلفة‬
‫يتم حقن العينة في بطانة‬
‫باردة‬
‫يتم تسخين المدخل لتبخير‬
‫العينة‬
‫يتم حقن العينة كاملة‬
‫مباشرة في العمود‬
‫لتجنب حرارة المدخل‬
‫دقة عالية‬
‫يزيل تمييز العينة‬
‫يزيل تدهور العينة‬
‫يعتبر المدخل األكثر‬
‫شيوعا‬
‫ً‬
‫تذهب‬
‫في وضع‬
‫كل العينة في العمود‬
‫يتم تسخين المدخل لتبخير‬
‫العينة‬
‫وضع‬
‫• لتحليل العينات عالية التركيز أو االوساط‬
‫الشبه متطايرة‬
‫• يوفر وضع االنقسام طريقة لحقن عينة أكبر‬
‫وتبخيرها ثم نقل جزء منها فقط إلى‬
‫العمود‪ .‬ويتم تفريغ الباقي كنفايات‬
‫• يجنب التحميل الزائد على العمود و‬
‫غير القابلة للفصل‬
‫وضع‬
‫• لتحليل العينات منخفضة التركيز‬
‫• يتم إدخال العينة بأكملها في عمود‬
‫• يعطي نتائج اكثر دقة في العينات‬
‫منخفضة التركيز‬
‫العامود‬
‫العامود‬
‫يحدث االنفصال هنا‪.‬‬
‫تعتمد معظم عمليات الفصل بدرجة كبيرة‬
‫على درجة الحرارة ‪ ،‬لذلك يتم وضع العمود‬
‫جيدا‪.‬‬
‫في فرن يتم التحكم فيه‬
‫ً‬
‫يتم توجيه بخار العينة إلى عمود بواسطة‬
‫غاز حامل‪.‬‬
‫تنقسم المركبات بشكل انتقائي بين الطور‬
‫الثابت (الطالء) والطور المتحرك (الغاز‬
‫الحامل)‪.‬‬
‫يمكن زيادة درجة حرارة الفرن إلزالة جميع‬
‫المركبات‪.‬‬
‫‪ :‬تظل درجة‬
‫• متساوي الحرارة‬
‫الحرارة كما هي أثناء الجري‬
‫‪ :‬ترتفع درجة الحرارة أثناء‬
‫• منحدر‬
‫الجري‬
‫داخل العمود الشعري‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫الشعري من أنابيب‬
‫يتكون عمود‬
‫ضيقة (‪ 0.05‬إلى ‪ 0.53‬مم) مع طالء‬
‫بوليمر رقيق (‪ 10.0 - 0.1‬ميكرومتر)‬
‫بداخله‪.‬‬
‫أمرا‬
‫يعد اختيار العمود الشعري االمثل ً‬
‫بالغ األهمية ويعتمد على عوامل مثل‬
‫االنتقائية والقطبية ومحتوى الفينيل‪.‬‬
‫يؤثر قطر العمود على الكفاءة واحتساب‬
‫بالمذاب وضغط الرأس ومعدل تدفق الغاز‬
‫الحامل‪.‬‬
‫يؤثر طول العمود على احتباس المذاب‬
‫وضغط الرأس والنزيف والتكاليف‪.‬‬
‫ملخص اختيار العمود‬
‫في حالة عدم توفر معلومات حول العمود المطلوب استخدامه ‪ ،‬فابدأ بـ‬
‫أو‬
‫ً‬
‫عادة ما تكون أعمدة النزف المنخفض ("مللي ثانية") أكثر خاملة ولها حدود درجة حرارة‬
‫أعلى‪.‬‬
‫استخدام عامود أقل قطبية توفر دقة مرضية وأوقات تحليل اقل‪ .‬األعمدة غير القطبية لها‬
‫عمر أطول مقارنة بالقطبية‪.‬‬
‫استخدام عامود بقطبية مماثلة لتلك الخاصة بالعينة يعطي غالبا نتائج مرضية‪.‬‬
‫أو‬
‫تغطي‬
‫عدد من األعمدة‪.‬‬
‫و‬
‫و‬
‫و‬
‫أوسع نطاق من االختيارات مع أصغر‬
‫الكاشف‬
‫تُ ستخدم أجهزة الكشف لتحديد وجود‬
‫وكمية المواد التحليلية في العينة‪ .‬يقيس‬
‫بشكل عام الخواص الفيزوكيميائية ويتم‬
‫تحويل هذه البيانات إلى إشارة وتخطيطها‬
‫للحصول على‬
‫مقابل وقت االستبقاء‬
‫مخطط يعبر عنها بـ كروماتوجرام‪.‬‬
‫• تقوم بإنتاج إشارة إلكترونية مستقرة‬
‫(خط األساس) عندما يكون غاز ناقل نقي‬
‫(بدون مكونات) في الكاشف‬
‫• تقوم بإصدار إشارة مختلفة عندما يمر‬
‫أحد المكونات عبر الكاشف‪.‬‬
‫أنواع الكاشف‬
‫يكتشف المركبات ذات الموصلية الحرارية التي تختلف عن الغاز‬
‫الحامل‬
‫يكتشف المركبات التي تحترق أو تتأين في اللهب‬
‫يكتشف مركبات التقاط اإللكترون (على سبيل المثال ‪ ،‬المركبات‬
‫المهلجنة)‬
‫يكتشف المركبات التي تحتوي على النيتروجين والفوسفور‬
‫يكتشف المركبات التي تحتوي على الكبريت والفوسفور‬
‫قابل للضبط للعديد من العناصر‬
‫يحدد المكونات من أطياف الكتلة (عند دمجها مع‬
‫أداة تعريف متاحة)‬
‫‪ ،‬أقوى‬
‫حساسية الكاشف‬
‫نتائج‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫يرسم مخطط الكروماتوغرام الوفرة مع‬
‫الزمن‪.‬‬
‫حجم القمم يتوافق مع كمية المركب‬
‫في الكمية‪ .‬مع زيادة تركيز المركب ‪ ،‬يتم‬
‫الحصول على قمم أكبر‪.‬‬
‫وقت االستبقاء ) هو الوقت الذي‬
‫يستغرقه المركب للتنقل عبر العمود‪.‬‬
‫إذا تم االحتفاظ بالعمود وجميع ظروف‬
‫التشغيل ثابتة ‪ ،‬فسيكون للمركب المعين‬
‫دائما نفس وقت االستبقاء‪.‬‬
‫ً‬
‫نقاط الضعف‬
‫•‬
‫يجب أن تكون المركبات مستقرة حراريا‬
‫نقاط القوة‬
‫•‬
‫سهل االستخدام‬
‫•‬
‫قوي‬
‫•‬
‫العديد من أجهزة الكشف‬
‫•‬
‫تكلفة منخفضة‬
‫شكرا ً لحسن استماعكم‬
‫اعداد‪ :‬عبدالعزيز الجهني‬
Download