1. PengenalanSulit membayangkan sebuah laboratorium analisis organik tanpa kromatografi gas.Dalam waktu yang sangat singkat kromatografi gas, GC, telah menjadiutama teknik untuk pemisahan dan analisis senyawa atsiri. Itutelah digunakan untuk menganalisis gas, cairan, dan padatan-kedua biasanya dilarutkandalam pelarut volatile. Kedua bahan organik dan anorganik dapatdianalisis, dan berat molekul dapat berkisar dari 2 sampai lebih dari 1.000 Daltons.chromatographs Gas adalah instrumen analisis yang paling banyak digunakan didunia [1] kolom Efisien. kapiler memberikan resolusi tinggi, memisahkanlebih dari 450 komponen aroma kopi, misalnya, atau komponendalam produk alami yang kompleks seperti minyak peppermint (lihat Gambar 1.1).. Pekadetektor seperti detektor ionisasi nyala-dapat quantitate 50 ppb organiksenyawa dengan standar deviasi relatif sekitar 5%. Otomatissistem dapat menangani lebih dari 100 sampel per hari dengan minimum bawahwaktu, dan semua ini dapat dicapai dengan investasi kurang dari$ 20.000.SEJARAH SINGKATKromatografi dimulai pada pergantian abad ketika Ramsey [2] dipisahkancampuran gas dan uap pada adsorben seperti arang dan MichaelTswett [3] pigmen tumbuhan dipisahkan dengan kromatografi cair. Tswett adalah

1

dikreditkan sebagai "bapak kromatografi" terutama karena ia

menciptakan istilah kromatografi (menulis secara harfiah warna) dan ilmiah menggambarkan proses. kertas Nya telah diterjemahkan ke dalam bahasa Inggris dan ulang [4] karena pentingnya ke lapangan. Hari ini, tentu saja, yang paling analisis kromatografi dilakukan pada bahan yang tidak berwarna. kromatografi gas adalah bentuk kromatografi di mana gas adalah fase bergerak. Pekerjaan mani penting adalah pertama kali diterbitkan pada tahun 1952 [5] ketika Martin dan rekan kerja James bertindak atas saran yang dibuat 11 tahun sebelumnya oleh Martin sendiri dalam memenangkan hadiah Nobel-kertas di partisi kromatografi [6]. Ini dengan cepat menemukan bahwa GC sederhana, cepat, dan berlaku untuk banyak pemisahan volatile terutama bahan- petrokimia, yang destilasi pilihan metode pemisahan pada waktu itu. Teori menggambarkan proses itu mudah diuji dan dipimpin untuk teori masih lebih maju. Bersamaan permintaan untuk instrumen

2

memunculkan industri baru yang merespon dengan cepat dengan mengembangkan gas baru chromatographs dengan kemampuan lebih baik. Perkembangan kromatografi dalam segala bentuknya telah sepenuhnya dieksplorasi oleh Ettre yang telah menulis hampir 50 publikasi pada kromatografi sejarah. Tiga dari artikel yang paling relevan adalah: satu fokus pada karya Tswett, Martin, Synge, dan James [7]; satu menekankan pengembangan instrumen GC [8], dan yang ketiga, yang berisi lebih dari 200 referensi pada pengembangan keseluruhan kromatografi [9]. GC Hari ini adalah teknik matang dan sangat penting. seluruh dunia ini pasar untuk instrumen GC diperkirakan sekitar $ 1 miliar atau lebih dari Instrumen 30.000 per tahun.

DEFINISI

Untuk mendefinisikan kromatografi memadai, beberapa istilah yang dan simbolperlu diperkenalkan, tetapi bab berikutnya adalah sumber informasi utamapada definisi dan simbol.

Chromatography

Kromatografi merupakan metode pemisahan dimana komponen-komponenpartisi sampel antara dua fase: salah satu tahap adalah stasionertempat tidur dengan area permukaan besar, dan yang lainnya adalah gas yang percolatesmelalui tidur stasioner. Sampel ini menguap dan dibawa olehmobile gas fasa (gas pembawa) melalui kolom. Contoh partisi(Menyeimbangkan) ke fase cair stasioner, didasarkan pada kelarutan mereka disuhu yang diberikan. Komponen dari sampel (disebut zat terlarut atauanalit) terpisah dari satu sama lain berdasarkan tekanan uap relatif merekadan afinitas untuk tidur stasioner. Jenis proses kromatografi

"Resmi" definisi Uni Internasional Murni dan Terapan Kimia (IUPAC) adalah: "Kromatografi merupakan metode pemisahan fisik di mana komponen yang akan dipisahkan didistribusikan antara dua tahap, salah satunya adalah stasioner (fase diam) sementara yang lain (yang mobile fase) bergerak dalam arah tertentu. kromatografi Elusi adalah

3

prosedur di mana fase gerak terus melewati atau sepanjang tempat tidur kromatografi dan sampel dimasukkan ke dalam sistem sebagai keong hingga "[10]. Proses kromatografi berbagai diberi nama sesuai dengan keadaan fisik tahap selular. Jadi, dalam kromatografi gas (GC), yang fase gerak adalah gas, dan kromatografi cair (LC) fase mobile adalah cairan. subklasifikasi A dibuat sesuai dengan keadaan stasioner tahap. Jika fase diam adalah padatan, teknik GC disebut gassolid kromatografi (GSC), dan jika itu adalah cair, kromatografi gas-cair (GLC). Jelas, penggunaan gas untuk tahap selular mengharuskan sistem terkandung dan kebocoran-bebas, dan ini dicapai dengan kaca atau logam, tabung disebut sebagai kolom. Sejak kolom berisi diam fase, biasanya untuk nama kolom dengan menetapkan fase diam, dan untuk menggunakan kedua istilah ini secara bergantian. Misalnya, orang dapat berbicara tentang kolom OV-101a, yang berarti bahwa fase cair stasioner OV-101 (lihat Bab 4). Skema klasifikasi lengkap ditunjukkan pada Gambar 1.2. Catatan khususnya nama-nama yang digunakan untuk menggambarkan pipa terbuka (OT) dan kolom GC kolom LC; mereka tidak sesuai dengan pedoman yang baru saja disajikan. Namun,

segala bentuk GC dapat dimasukkan dalam dua subdivisi, GLC dan GSC; beberapadari kolom kapiler merupakan GLC dan lain-lain, GSC. Dari dua utamajenis, GLC adalah jauh lebih banyak digunakan, dan akibatnya, ia akan menerimaperhatian lebih besar dalam pekerjaan ini.

The Chromatographic Process

Gambar 1.3 adalah representasi skematis dari proses kromatografi.Garis horisontal mewakili kolom, setiap baris adalah seperti sebuah snapshot dariproses pada waktu yang berbeda (meningkat dalam waktu dari atas ke bawah). Disnapshot pertama, sampel, terdiri dari komponen A dan B, diperkenalkanke kolom di zona sempit. Hal ini kemudian dilakukan melaluikolom (dari kiri ke kanan) dengan fase gerak.Setiap partisi komponen antara dua fase, seperti ditunjukkan olehdistribusi atau puncak di atas dan di bawah garis. Puncak di atas garismerupakan jumlah komponen tertentu dalam tahap selular, danpuncak di bawah garis jumlah dalam fase diam. Komponen A

4

memiliki distribusi yang lebih besar dalam fase gerak dan sebagai akibatnya adalah dibawa menuruni kolom lebih cepat dari komponen B, yang menghabiskan lebih banyak yang waktu di fase diam. Jadi, pemisahan dari A dari B Terjadi sebagai mereka melakukan perjalanan melalui kolom. Akhirnya komponen meninggalkan kolom dan melewati detektor seperti yang ditunjukkan. Sinyal output dari detektor menimbulkan suatu kromatogram ditampilkan di sebelah kanan Gambar 1.3. Perhatikan bahwa angka menunjukkan bagaimana sebuah puncak kromatografi individu memperlebar atau memperluas saat berjalan melalui proses kromatografi. Itu tepat sejauh ini perluasan, yang hasil dari proses kinetik di tempat kerja selama kromatografi, akan dibahas dalam Bab 3. Kecenderungan dari komponen yang diberikan kepada tertarik ke stasioner fasa dinyatakan dalam istilah kimia sebagai konstanta kesetimbangan disebut distribusi konstan, Ke, kadang-kadang juga disebut koefisien partisi. distribusi konstan pada prinsipnya mirip dengan koefisien partisi yang menguasai ekstraksi cair-cair. Pada kromatografi, semakin besar nilai konstanta, semakin besar daya tarik untuk fase diam. Atau, daya tarik dapat digolongkan relatif terhadap jenis penyerapan oleh zat terlarut. Penyerapan pada permukaan fase diam adalah disebut adsorpsi dan penyerapan ke dalam sebagian besar fase cair stasioner disebut penyerapan. Istilah-istilah tersebut digambarkan dengan cara lucu dalam Gambar 1.4. Namun, kebanyakan chromatographers menggunakan istilah untuk menggambarkan partisi proses penyerapan. Jadi, mereka berbicara tentang adsorpsi di permukaan dari fase diam dan partisi sebagai melewati ke dalam sebagian besar fase stasioner. Biasanya salah satu proses yang dominan untuk diberikan kolom, tapi keduanya bisa hadir. distribusi konstan memberikan nilai numerik untuk menghitung total serapan

5

oleh zat terlarut pada atau dalam fase diam. Karena itu, mengungkapkan sejauh mana interaksi dan mengatur pergerakan zat terlarut melalui kromatografi tidur. Singkatnya, perbedaan dalam distribusi konstanta

(Parameter dikendalikan oleh termodinamika) efek pemisahan kromatografi.Beberapa kromatografi Syarat dan SimbolThe IUPAC telah berusaha menyusun kromatografi istilah, simbol, dandefinisi untuk semua bentuk kromatografi [10], dan mereka rekomendasiakan digunakan dalam buku ini. Namun, sampai publikasi IUPAC pada tahun 1993,tidak ada keseragaman dan dapat mengakibatkan kebingungan dari membaca lebih tuapublikasi. Tabel 1.1 membandingkan beberapa konvensi lama dengan yang baruRekomendasi IUPAC.Distribusi konstan, Ke, baru saja dibahas sebagai pengendalifaktor dalam kesetimbangan partisi antara zat terlarut dan stasionertahap. Ini didefinisikan sebagai konsentrasi zat terlarut A dalam diamfase dibagi dengan konsentrasinya dalam tahap selular.

Konstan ini adalah nilai termodinamik yang benar tergantung suhu;itu menyatakan kecenderungan relatif suatu zat terlarut untuk mendistribusikan sendiri antaradua fase. Perbedaan dalam distribusi konstanta hasil diferensialtingkat migrasi zat terlarut melalui kolom.Gambar 1.5 memperlihatkan sebuah kromatogram yang khas untuk zat terlarut tunggal, A, dengantambahan kecil pada awal puncak kromatogram itu. Zat terlarut seperti A dipertahankanmenurut kolom dan ditandai oleh volume retensi mereka, VR; yangvolume retensi A terlarut digambarkan dalam gambar sebagai jarak darititik injeksi ke puncak maksimum. Ini adalah volume gas pembawa

6

diperlukan untuk elute A. terlarut ini karakteristik dari terlarut juga bisaditentukan oleh waktu retensi, TR, kolom laju alir ifthe, E; adalah "konstan.

Kecuali ditentukan lain, laju alir diasumsikan konstan dan retensiwaktu sebanding dengan volume retensi dan keduanya dapat digunakan untuk mewakilikonsep yang sama.Puncak merupakan awal kecil terlarut yang tidak sorb dalam diammelewati fase-langsung melalui kolom tanpa berhenti. Dalam GC,perilaku ini sering ditunjukkan oleh udara atau metana, dan puncak sering disebutsebuah puncak udara. VM simbol, terkadang disebut volume terus-up atau voidvolume, berfungsi untuk mengukur interstisial atau interpartikel volumekolom. Lain IUPAC disetujui simbol termasuk Vo dan VG, mewakilivolume fasa gas mobile di kolom. Volume mati panjang,sementara tidak dianjurkan, juga banyak digunakan.Persamaan 3, salah satu persamaan kromatografi fundamental ", berkaitanvolume retensi kromatografi untuk distribusi teoritis konstan.

b Karena kromatografi kolom di bawah tekanan, volume gas pembawa adalah kecil. pada inlet tekanan tinggi, tapi memperluas dalam melewati melalui kolom sebagai tekanan

7

menurun. Topik ini dibahas dalam Bab 2.C Untuk turunan dari persamaan ini, lihat: B. L.

V merupakan volume dan subskrip R, M, dan S berdiri untuk retensi,mobile, dan stasioner, masing-masing. VM dan Vs mewakili volumemobile fase dan fase diam dalam kolom masing-masing. retensi inivolume, VR dapat dijelaskan dengan mengacu pada Gambar 1.5.Pemahaman tentang proses kromatografi dapat disimpulkan olehreexamining persamaan 3. Total volume gas pembawa yang mengalir selamadengan elusi dari terlarut dapat dianggap terdiri dari dua bagian: gasyang mengisi kolom, atau sebaliknya, volume melalui mana zat terlarutharus lulus dalam perjalanannya melalui kolom yang diwakili oleh VM, dan,kedua, volume gas yang mengalir sementara terlarut tidak bergerak tetapistasioner pada atau di tempat tidur kolom. Yang terakhir ini ditentukan oleh distribusikonstan (zat terlarut's kecenderungan untuk sorb) dan jumlah stasionerfase di kolom, Vs. Hanya ada dua hal yang terlarut dapat dilakukan: bergerakdengan aliran fase gerak ketika sedang dalam tahap selular, atau sorb kefase diam dan tetap bergerak. Jumlah ini dua efekadalah volume retensi total, VR '

TINJAUAN: Keuntungan dan Kerugian

GC memiliki beberapa keuntungan penting diringkas dalam daftar di bawah ini.Keuntungan dari Kromatografi Gas• Cepat analisis, biasanya menit• Efisien, memberikan resolusi tinggi• Sensitif, mudah mendeteksi ppm dan sering ppb• tak rusak, memungkinkan kopling on-line, misalnya, untuk spektrometer massa• Sangat analisis kuantitatif yang akurat, RSDs khas dari 1-5%• Membutuhkan kecil sampel, biasanya IJ-L• Handal dan relatif sederhana• MurahChromatographers selalu tertarik pada analisis cepat, dan GCtelah menjadi tercepat dari mereka semua, dengan instrumentasi komersial saat inimemungkinkan analisis dalam hitungan detik. Gambar 1,6 menunjukkan minyak jeruk tradisionalpemisahan mengambil 40 menit, waktu analisis khas, dan sebandingsatu selesai pada hanya 80 detik dengan instrumen yang dirancang khususuntuk analisis cepat.Efisiensi tinggi GC terlihat pada Gambar 1.1. Efisiensi dapatdinyatakan dalam jumlah pelat, dan kolom kapiler biasanya memiliki piringjumlah beberapa ratus ribu. Seperti yang diharapkan, informalpersaingan tampaknya ada untuk melihat siapa yang dapat membuat kolom dengan

8

piring terbesar menghitung-yang "terbaik" kolom di dunia-dan karena kolom meningkatkan efisiensi dengan panjang kolom, hal ini menyebabkan persaingan untuk membuat kolom terpanjang. Saat ini, rekor paling lama terus menerus kolom dipegang oleh Chrompack Internasional [11] yang membuat 1.300-m menyatu silika kolom (ukuran terbesar yang cocok di dalam oven GC komersial). Itu memiliki plat nomor 1,2 juta yang lebih kecil dari yang diperkirakan, karena sebagian untuk batas dalam kondisi operasional. Baru-baru ini, lebih efisien kolom dibuat dengan menghubungkan sembilan 50-m kolom ke dalam satu dari total panjang 450 m [12]. Meskipun lebih pendek dari kolom Chrompack, efisiensinya hampir 100% dari teoritis, dan dihitung untuk memiliki jumlah sepiring 1,3 juta dan ditemukan mampu memisahkan 970 komponen dalam suatu sampel bensin. Karena GC sangat baik untuk analisis kuantitatif, telah ditemukan digunakan secara luas untuk aplikasi yang berbeda. Sensitif, detektor kuantitatif menyediakan cepat, analisis akurat, dan dengan biaya yang relatif rendah. Sebuah pestisida pemisahan menggambarkan kecepatan tinggi, sensitivitas, dan selektivitas GC ditampilkan di

9

Gambar 1.7. GC telah menggantikan distilasi sebagai metode yang disukai untuk memisahkan volatile material. Dalam kedua teknik, temperatur adalah variabel utama, tetapi kromatografi gas pemisahan juga tergantung pada bahan kimia alam (polaritas) dari fase diam. Hal ini membuat variabel tambahan GC lebih kuat. Selain itu, kenyataan bahwa konsentrasi terlarut sangat encer dalam kolom GC menghilangkan kemungkinan azeotropes, yang sering distilasi diganggu perpisahan. Kedua metode tersebut terbatas pada sampel stabil. Sebuah suhu atas praktis batas untuk operasi GC adalah tentang 380aC sehingga sampel harus memiliki tekanan uap yang cukup (60 torr atau lebih) pada suhu tersebut. Zat terlarut biasanya tidak melebihi titik didih 500aC dan berat molekul

1.0 Daltons. Keterbatasan utama GC tercantum di bawah ini bersama dengan lainnyakelemahan G'C,Solid DukunganFase CairKekurangan dari Kromatografi Gas• Terbatas untuk sampel volatile• Tidak cocok untuk sampel termal labil• Agak sulit untuk besar, preparatif sampel• Membutuhkan spektroskopi, spektroskopi biasanya massa, untuk konfirmasipuncak identitasSingkatnya: untuk pemisahan bahan volatile, GC biasanyametode pilihan karena kecepatan, kemampuan resolusi tinggi, dan kemudahan penggunaan.12Gambar. 1,9. Skema representasi (yang penuh) kolom dan (b) membuka kolom tabung.Instrumentasi1 / 8 "o.d.(Kolom) Dikemas0,25 mm i.d.(B) kapiler orWCOTGambar 1.8 menunjukkan bagian-bagian dasar kromatografi gas pembawa sederhanagas, pengontrol aliran, injektor, kolom, detektor, dan sistem data. Lebih detail

10

diberikan dalam bab berikutnya.Inti kromatograf adalah kolom, yang pertama adalah logamtabung dikemas dengan mendukung inert yang dilapisi cairan stasioner.Saat ini, kolom paling populer adalah yang terbuat dari leburan silika dan terbukatabung (PL) dengan dimensi kapiler. Fase cair stasioner dilapisipada permukaan dalam dinding kapiler. Kedua jenis ditunjukkan dalam

Gambar 1.9 dan masing-masing jenis diperlakukan dengan kolom terpisah bab-dikemasdalam Bab 5 dan kolom kapiler dalam Bab 6.

DAFTAR PUSTAKAGambar 1.9 dan masing-masing jenis diperlakukan dengan kolom terpisah bab-dikemasdalam Bab 5 dan kolom kapiler dalam Bab 6.1. McNair. H.. LC-GC, 10.239 (1992).2. Ramsey, W., Proc. Roy. Soc. A76, 111 (1905).3. Tswett, M. • Ber. embun. botan. Perlambangan., 24.316 dan 384 (1906).4. Strain, H. H. • dan Sherrna, J. • J. Chern. Educ., 44.238 (1967).5. James. A. T.. dan Martin, A. J. P. • Biochem. J., 50.679 (1952).6. Martin. A. J. P.. dan Synge. R. L. M. • Biochem. J., 35, 1358 (1941).7. Ettre. L. S. • Anal. Chern., 43, [14], 20A-31A (1971)8. Ellre. L. S., LC-GC, 8,716-724 (1990).9. Ettre. L. S.. J. Chrornatogr. 112, 1-26 (1975).10. Ettre, L. S.. Pure & Appl. Chern., 65, 819-872 (1993). Lihat juga. Ettre, L. S.. LC-GC, 11,502 (1993).11. de Zeeuw, J., Chrompack International BY, Middleburg, Belanda. pribadikomunikasi, 1996.12. Berger. T. A.. Chromatographia, 42,63 (1996).

11

2. Alat Ikhtisar

Instrumentasi dalam kromatografi gas telah terus berkembang sejak pengenalan sistem komersial pertama di 1954.The komponen dasar sistem, tipikal modern kromatografi gas dibahas secara individu dalam bab ini. Gambar 2.1 menunjukkan bagan sistem gas kromatografi. Komponen yang akan dibahas meliputi: (1) gas pembawa; (2) kontrol aliran; (3) sampel inlet dan perangkat sampling; (4) kolom; (5) suhu dikendalikan zona (oven); (6) detektor, dan (7) sistem data. Singkatnya, sebuah fungsi kromatografi gas sebagai berikut. Pembawa inert gas (seperti helium) mengalir terus menerus dari sebuah silinder gas besar melalui port injeksi, kolom, dan detektor. Laju aliran dari carrier gas dikontrol dengan hati-hati untuk memastikan waktu retensi reproducible dan drift meminimalkan detektor dan kebisingan. Sampel diinjeksikan (biasanya dengan microsyringe) ke port injeksi dipanaskan di mana itu menguap dan dibawa ke dalam kolom, biasanya kolom kapiler 15-30 m panjang, dilapisi di bagian dalam dengan (tipis 0,2 JLm) film didih tinggi cair (yang diam tahap). Partisi sampel antara fase bergerak dan stasioner, dan dipisahkan menjadi komponen-komponen individu berdasarkan kelarutan relatif fase cair dan relatif uap tekanan. Setelah kolom, gas pembawa dan melewatkan sampel melalui suatu detektor. Perangkat ini mengukur jumlah sampel, dan menghasilkan sebuah listrik sinyal. Sinyal ini pergi ke suatu sistem data / integrator yang menghasilkan suatu kromatogram (Catatan tertulis dari analisis). Dalam kebanyakan kasus penanganan data-

sistem secara otomatis mengintegrasikan kawasan puncak, melakukan penghitungan danprint laporan dengan hasil kuantitatif dan waktu retensi. Setiaptujuh komponen ini akan dibahas secara lebih rinci.

12

PERUSAHAAN GASsistem secara otomatis mengintegrasikan kawasan puncak, melakukan penghitungan danprint laporan dengan hasil kuantitatif dan waktu retensi. Setiaptujuh komponen ini akan dibahas secara lebih rinci.HeliumHelium atau nitrogenSangat kering atau nitrogenArgon, metana 5%Detektor Gas CarrierKonduktivitas termalFlame ionisasiElektron menangkapTujuan utama dari gas pembawa adalah untuk membawa sampel melaluikolom. Ini adalah fase gerak dan itu adalah inert dan tidak berinteraksi secara kimiadengan sampel.Tujuan sekunder adalah untuk menyediakan suatu matriks yang cocok untuk detektor untukmengukur komponen sampel. Berikut adalah gas carrier yang lebih disukai untukberbagai detektor:

Untuk detektor konduktivitas termal, helium yang paling populer. Sementarahidrogen umumnya digunakan di beberapa bagian dunia (di mana helium adalahsangat mahal), tidak dianjurkan karena potensi kebakarandan ledakan. Dengan detektor ionisasi nyala, baik nitrogen atau heliumdapat digunakan. Nitrogen memberikan sensitivitas sedikit lebih, tetapi lebih lambatanalisis dari helium. Untuk detektor penangkapan elektron, sangat kering, oxygenfreenitrogen, atau campuran argon dengan metana 5% dianjurkan.KemurnianAdalah penting bahwa menjadi gas pembawa kemurnian tinggi karena kotoranseperti oksigen dan air kimiawi dapat menyerang fase cair dikolom dan menghancurkannya. Polyester, polyglycol dan kolom poliamida adalahkhususnya rentan. Trace jumlah air juga dapat desorb lainnyakolom kontaminan dan menghasilkan latar belakang detektor tinggi atau bahkan"Hantu puncak." Trace hidrokarbon dalam gas pembawa menyebabkan backgrounddengan detektor ionisasi paling dan dengan demikian membatasi pendeteksian mereka.Salah satu cara untuk mendapatkan gas pembawa kemurnian tinggi untuk membeli gas kemurnian tinggisilinder. Daftar berikut membandingkan kemurnian dan harga untuk heliumtersedia di Amerika Serikat:

13

Harga dikutip untuk silinder berisi 49 liter (kapasitas air) dan rate pada 2400 psi. Jelas, membeli gas pembawa kemurnian memadai ekonomis tidak layak untuk laboratorium yang paling. Praktek yang lebih umum adalah untuk membeli kelas dan Kemurnian Tinggi membersihkannya. Air dan jejak hidrokarbon dapat dengan mudah dihilangkan dengan memasang 5A filter saringan molekuler antara silinder gas dan instrumen. Pengeringan tabung tersedia secara komersial, atau mereka dapat dengan mudah dibuat oleh mengisi 6-ft. sebesar 114 "kolom dengan saringan GC molekul kelas 5A. Dalam salah kasus, setelah dua tabung gas telah digunakan, saringan diremajakan dengan memanaskan sampai 300 ° C selama 3 jam dengan arus lambat nitrogen kering. Jika buatan sendiri, 6-ft. kolom dapat digulung untuk menyesuaikan dengan mudah ke dalam kromatografi kolom oven untuk regenerasi mudah. Oksigen lebih sulit untuk menghapus dan memerlukan filter khusus, seperti katalisator BTS dari BASF, Ludwigshaven am Rhein, Oxisorb dari Supelco, atau Dow Gas pembersih dari Alltech. Flow Control dan Pengukuran 17 PENGENDALIAN DAN PENGUKURAN ARUS Pengukuran dan pengendalian flowis gas pembawa penting untuk kedua kolom efisiensi dan untuk analisis kualitatif. Kolom efisiensi tergantung pada tepat kecepatan gas linier yang dapat dengan mudah ditentukan dengan mengubah laju alir sampai nomor plat maksimal tercapai. Khas optimal nilainya: 75-90 mLimin untuk 114 "diameter luar (od) kolom dikemas; 25 mLimin untuk 118 "od kolom dikemas; dan 0,75 mLimin untuk JLm 0,25 i.d. buka tabung kolom. Nilai-nilai ini hanyalah pedoman; optimum nilai untuk kolom tertentu harus ditentukan secara eksperimental. Untuk analisis kualitatif, adalah penting untuk memiliki konstan dan reproducible laju alir sehingga waktu retensi bisa direproduksi. Perbandingan retensi kali adalah teknik tercepat dan termudah untuk identifikasi senyawa. Perlu diketahui bahwa dua atau lebih senyawa mungkin memiliki retensi yang sama waktu, tetapi senyawa tidak mungkin memiliki dua kali retensi yang berbeda. Dengan demikian, waktu retensi adalah karakteristik dari zat terlarut, tetapi tidak unik. Jelas, flow control yang baik sangat penting untuk metode identifikasi. Kontrol Kontrol pertama dalam sistem aliran adalah regulator dua tahap terhubung ke pembawa gas silinder untuk mengurangi tekanan tangki 2.500 psig ke tingkat useable dari 20-60 psig. Ini harus mencakup katup pengaman dan

14

inlet filter untuk mencegah partikel masuk itu. A stainless steel diafragma dianjurkan untuk menghindari kebocoran udara ke dalam sistem. Itu gauge pertama menunjukkan tekanan kiri di silinder gas. Dengan memutar katup pada tahap kedua, tekanan meningkat akan dikirimkan ke kromatografi gas dan akan ditunjukkan pada pengukur kedua. Yang kedua tahap regulator tidak bekerja dengan baik pada tekanan rendah dan dianjurkan bahwa minimum 20 psi digunakan. Untuk operasi isotermal, tekanan konstan cukup untuk memberikan arus konstan tingkat, dengan asumsi bahwa kolom tersebut memiliki penurunan tekanan konstan. Untuk sederhana, chromatographs gas murah yang hanya berjalan isotermal, bagian kedua dari sistem kontrol aliran dapat menjadi katup jarum sederhana; ini, bagaimanapun, tidak cukup untuk sistem penelitian. Dalam pemrograman suhu, bahkan ketika tekanan inlet konstan, laju alir akan menurun dengan naiknya temperatur kolom. Sebagai Misalnya, pada tekanan inlet dari 24 psi dan laju alir mLimin 22 (helium) pada 50 ° C, laju alir menurun sampai 10 mLimin pada 200 ° C. Penurunan ini disebabkan oleh peningkatan viskositas gas pembawa pada temperatur yang lebih tinggi. Dalam semua diprogram suhu-instrumen, dan bahkan di beberapa lebih baik isotermal yang, sebuah flowcontroller diferensial digunakan untuk memastikan laju alir massa konstan.

Kadang-kadang, bagaimanapun, tidak diinginkan untuk mengendalikan laju aliran dengan seperti kontroler. Sebagai contoh, split dan injeksi sampel splitless baik denend pada: NRP l konstan. ~ ~ lJrp untuk fllnrtinninn rorrprt rnnd <: r nr "lnt"mempertahankan laju aliran yang sama melalui kolom, independen daripembukaan dan penutupan katup pembersihan. Dengan kondisi tersebut, carriertekanan gas dapat ditingkatkan secara elektronik selama menjalankan diprogram diUntuk mempertahankan aliran konstan. Sebuah sensor elektronik digunakan untuk mendeteksitersebut (penurunan) laju alir dan meningkatkan tekanan ke kolom, sehinggamemberikan laju alir konstan dengan mengontrol tekanan elektronik (LH).Pengukuran ArusDua perangkat yang paling umum digunakan adalah laju alir-gelembung sabun danaliran mengukur perangkat elektronik digital (Gambar 2.2). Para penunjuk laju alir sabun-filmhanyalah sebuah tabung dikalibrasi (biasanya pipet dimodifikasi atau buret) melaluiyang mengalir carrier gas. Dengan meremas bola karet, sabun adalah solusimengangkat ke jalur gas yang mengalir. Setelah beberapa gelembung sabundiperbolehkan untuk membasahi tabung, satu gelembung secara akurat dihitung melalui didefinisikanvolume dengan stopwatch. Dari pengukuran ini, laju alir gas pembawadi mlzmin mudah dihitung. Beberapa meter aliran elektronik berdasarkanprinsip yang sama, tetapi pengukuran yang dibuat dengan cahaya balok. Didengan biaya sekitar $ 300, sebuah flow meter elektronik lebih cepat dan lebih mudah

15

digunakandan menyediakan pembacaan tiga-digit dari laju aliran.

digabungkan dengan mikroprosesor untuk izin akurat untuk pengukuran aliranberbagai gas tanpa menggunakan gelembung sabun. Sebuah sensor silicon-on-keramikdapat digunakan untuk mengukur laju aliran 0,1-500 ml / menit untuk udara, oksigen,nitrogen, helium, hidrogen, dan argon 5% pada metana. Biaya untuk iniperangkat adalah sekitar $ 500.Harga Sangat aliran kecil seperti yang ditemui dalam kolom tabung terbuka,tidak dapat diukur secara handal dengan meter. Aliran rata-rata linierkecepatan di kolom Perjanjian Lama, ii, dapat dihitung dari persamaan 1:

dimana L adalah panjang kolom (mereka) dan TM adalah waktu retensi untukpuncak nonretained seperti udara atau metana (detik). Sejak apidetektor tidak mendeteksi udara, metan biasanya digunakan untuk pengukuran ini,tapi kondisi kolom harus dipilih (suhu tinggi cukup) sehinggabahwa hal itu tidak ditahan. Konversi kecepatan linier di Ern / detik mengalir

16

tingkat (dalam mLimin) dicapai dengan mengalikan dengan luas penampangkolom (1Tr2). Lihat Lampiran IV.Kompresibilitas Carrier GasSejak ~ Carr gas eh masuk kolom GC berada di bawah tekanan danIS kolom outlet biasanya pada tekanan atmosfer, p adalah tekanan inletgreate ~ daripada tekanan outlet, Po. Akibatnya, gas comp; es ~ eddi Inlet itu sebuah? mengembang saat melewati kolom; yang volumetrikMeningkatkan laju alir juga! rom kepala kolom untuk outlet.Kami ~ sekutu laju aliran volumetnc diukur di outlet mana dim ~ a ~ I um. Untuk mendapatkan laju alir rata-rata, Fe, aliran outlet harusmultIphed oleh faktor kompresibilitas yang disebut, j:

Beberapa nilai khas j diberikan dalam Lampiran VII.Jika salah menghitung volume retensi dari waktu retensi, avera elaju alir ~ bahu digunakan, dan volume retensi yang dihasilkan disebut e ~ tmengoreksi volume retensi

masa jabatannya ~ sh uld tidak bingung dengan volume retensi disesuaikane disajikan dalam bab berikutnya.

SAMPEL lubang DAN ALAT SAMPLING

17

inlet The.samPle harus menangani berbagai macam sampel termasuk gaseOhds: dan, akhirnya mengizinkan mereka untuk menjadi cepat dan kuantitatif intro ~Ke UCE t e c ~ ~ rner gas.str am. berbeda jenis kolom yang berbeda memerlukanvIdealnya, sampel adalah segera disuntikkan ke kolom, tetapi dalam praktek ini adalah mustahil dan tujuan lain yang lebih realistis adalah untuk memperkenalkan sebagai tajam simetris band. Kesulitan menjaga sampel tajam dan sempit dapat dihargai dengan mempertimbangkan penguapan dari microliter 1,0 sampel benzena. Setelah injeksi, benzen, menguap menjadi 600 uL dari uap. Dalam kasus kolom kapiler (pada laju alir 1 mLlmin), 36 detik akan diperlukan untuk membawanya ke kolom. Ini akan sangat lambat bahwa pita lebar awal akan menghasilkan hasil dan kolom sangat miskin kinerja (N rendah). Jelas, sampling merupakan bagian yang sangat penting dari proses kromatografi dan ukuran sampel sangat penting. Tidak ada satu ukuran sampel optimum. Beberapa pedoman umum tersedia, namun. Tabel 2.1 daftar ukuran sampel yang khas untuk tiga jenis kolom. Untuk bentuk puncak terbaik dan resolusi maksimum, yang terkecil ukuran sampel mungkin harus selalu digunakan. Semakin banyak komponen hadir dalam sampel, semakin besar ukuran sampel mungkin perlu. Dalam kebanyakan kasus, kehadiran komponen lainnya tidak akan mempengaruhi lokasi dan bentuk puncak dari suatu zat terlarut tertentu. Untuk melacak pekerjaan, dan untuk pekerjaan-skala preparatif, sering terbaik untuk menggunakan ukuran sampel besar bahkan meskipun mereka akan "membebani" kolom. Puncak utama mungkin parah terdistorsi, tetapi (jejak) yang diinginkan puncak akan lebih besar, sehingga memungkinkan untuk mencapai hasil yang diinginkan.Gas Samplingmetode sampling Gas mengharuskan seluruh sampel dalam fase gasdi bawah kondisi yang digunakan. Campuran gas dan cairan pose khususmasalah. Jika memungkinkan, campuran baik harus dipanaskan, untuk mengkonversi semuakomponen untuk gas, atau bertekanan, untuk mengkonversi semua komponen untuk cairan.Sayangnya, hal ini tidak selalu memungkinkan.

jarum suntik Gas-gas sampling ketat dan katup yang paling sering digunakanmetode untuk sampling gas. jarum suntik adalah lebih fleksibel, lebih murah danperangkat yang paling sering digunakan. Sebuah katup gas-sampling di tangan memberikanpengulangan yang lebih baik, membutuhkan keterampilan kurang dan dapat lebih mudah otomatis.Lihat Bab 5 untuk rincian lebih lanjut tentang katup.

18

Sampliug CairSejak cairan memperluas jauh ketika mereka menguap, hanya sampel kecilukuran yang diinginkan, biasanya microliters. Jarum suntik hampir yang universalMetode injeksi cairan. Yang paling umum digunakan ukuran untuk cairanadalah 1, 5, dan 10 microliters. Dalam situasi di mana cairan sampeldipanaskan (seperti pada semua jenis menguap penyuntik) untuk memungkinkan penguapan cepatsebelum in.to bagian kolom, perhatian harus diambil untuk menghindari overheatingyang dapat mengakibatkan Dalam dekomposisi termal.

Solid SamplingPadatan yang terbaik ditangani dengan melarutkan mereka dalam pelarut yang sesuai, dandengan menggunakan jarum suntik untuk menyuntikkan solusi.Sarankan terjemahan yang lebih baik

Jarum suntikGambar 2.3 menunjukkan jarum cair IO-microliter biasanya digunakan untuk menyuntiksatu untuk FIV ~ ~ icroliters?. ~ cairan atau larutan. The plunger baja stainlesscocok erat di dalam tong terbuat dari kaca presisi borosilikat. Jarum,stainless steel juga, adalah epoxyed ke laras. Model-model lain memiliki removablejarum yang sekrup ke ujung laras. Untuk volume yang lebih kecil1-m ~ c ~ jarum suntik olit.er juga tersedia. Sebuah jarum suntik gas-ketat IO-mililiter adalah kita ~ duntuk mjectmg sampel gas sampai sekitar 5 mililiter dalam ukuran. Yang bergunasaran adalah untuk selalu menggunakan jarum suntik yang jumlah volume sampel paling sedikitdua kali lebih besar dari volume yang harus disuntikkan.

Menggunakan sebuah jarum suntikDalam mengisi jarum microliter dengan cairan, adalah diinginkan untuk menyingkirkan semua udaraawalnya. Ini bisa dicapai dengan berulang kali menarik cairan kejarum suntik dan cepat mengusir kembali ke dalam cairan. cairan viskos harustertarik ke dalam tabung suntik perlahan; pengusiran yang sangat cepat dari cairan kental

bisa membelah jarum suntik. Bila terlalu kental, sampel dapat diencerkan dengan pelarut yang sesuai. . . Buatlah lebih cair ke dalam jarum suntik dari Anda berencana untuk Inject. Pegang jarum suntik secara vertikal dengan jarum mengarah ke atas sehingga udara yang masih dalam tabung suntik akan pergi ke puncak laras. Plunger menekan sampai membaca nilai yang diinginkan; kelebihan udara seharusnya dikeluarkan. Bersihkan jarum dengan tisu, dan menarik udara segar ke dalam jarum suntik sekarang bahwa volume yang

19

tepat cairan telah diukur. udara ini akan melayani dua tujuan: pertama, ia akan sering memberikan puncak pada kromatogram, yang dapat digunakan untuk mengukur tm; kedua, udara mencegah cairan dari hilang jika plunyer sengaja ditekan. Untuk suntik, gunakan satu tangan untuk memandu jarum ke dalam septum dan lainnya untuk menyediakan kekuatan untuk menembus septum dan juga untuk mencegah plunger dari yang ditiup oleh tekanan di GC. Hal yang terakhir ini penting ketika volume besar sedang disuntikkan (misalnya, gas sampel) atau ketika tekanan inlet sangat tinggi. Dengan kondisi tersebut, jika tidak peduli dieksekusi, plunger akan ditiup keluar dari tabung suntik. Masukkan jarum cepat melalui septum dan sampai ke injeksi port mungkin dan menekan plunger, menunggu menarik atau dua detik, kemudian jarum (menjaga plunger tertekan) sebagai cepat dan lancar mungkin. Perhatikan bahwa prosedur alternatif yang sering digunakan dengan terbuka tubular kolom. Hati-hati; port injeksi kebanyakan dipanaskan dan Anda dapat dengan mudah membakar diri sendiri. Antara sampel, tabung suntik harus dibersihkan. Ketika cairan mendidih tinggi sedang digunakan, maka harus dicuci dengan pelarut metilen seperti volatile klorida atau aseton. Ini dapat dilakukan dengan berulang kali menarik cairan cuci ke dalam jarum suntik dan mengusir itu. Akhirnya, plunyer akan dihapus dan jarum suntik kering dengan menarik udara melalui dengan sebuah pompa vakum (tepat terperangkap) atau aspirator air. Tarik udara melalui jarum sehingga debu tidak bisa masuk ke laras untuk menyumbat itu. Lap plunger dengan tisu dan masukkan kembali. Jika jarum akan tumpul, bisa diasah pada batu asah kecil

AutosamplersSampel dapat disuntikkan secara otomatis dengan alat mekanis yangsering ditempatkan di atas chromatographs gas. Autosamplers ini meniruproses injeksi manusia yang baru saja dijelaskan dengan menggunakan jarum suntik. Setelah pembilasan denganpelarut, mereka menyusun beberapa kali sampel yang diperlukan dari sebuah botol tertutupdan kemudian menyuntikkan volume yang tetap ke dalam inlet GC standar. Autosamplersterdiri dari sebuah nampan yang mengandung sejumlah besar sampel, standar, danmencuci pelarut, semua yang dirotasi ke posisi bawah jarum suntik sebagaidiperlukan. Mereka dapat berjalan tanpa pengawasan, sehingga memungkinkan banyak sampel yang akan dijalankansemalam. Autosamplers memberikan presisi lebih baik dari manual injectiontypically0,2% standar deviasi relatif (RSD).

Septa

20

Syringe injeksi dilakukan melalui septum diri penyegel, suatu polimersilikon dengan stabilitas temperatur tinggi. Banyak jenis septa secara komersialtersedia, beberapa terdiri dari lapisan dan beberapa memiliki filmTeflon '"di sisi kolom. Dalam memilih salah satu, sifat yang seharusnyadipertimbangkan adalah: stabilitas suhu tinggi, jumlah septum "berdarah"(Dekomposisi), ukuran, seumur hidup, dan biaya.

KolomGambar 2.4 menunjukkan bagan kolom dikemas dalam longitudinal lintasbagian. Kolom itu sendiri biasanya terbuat dari stainless steel dan dikemaserat dengan fase diam pada dukungan solid inert dari diatomebumi dilapisi dengan lapisan tipis cairan. Fase cair biasanya merupakan3, 5, atau 10% dari berat total fase diam.Dikemas kolom 'biasanya tiga, enam, atau dua belas meter panjangnya. Itudiameter luar biasanya 114 "atau 118". Stainless steel digunakan paling sering,terutama karena kekuatannya. Kaca kolom yang inert lagi, dan merekasering digunakan untuk melacak pestisida dan sampel biomedis yang mungkin bereaksidengan pipa baja stainless lebih aktif.kolom Dikemas mudah untuk membuat dan mudah digunakan. Berbagai besarfase cair tersedia. Karena kolom yang padat denganpartikel kecil, panjang lebih dari 20 meter tidak praktis, dan hanya sederhanaJumlah piring biasanya dicapai (sekitar 8.000 maksimum). Dikemas kolomdibahas secara rinci dalam Bab 5.kolom kapiler adalah kolom chromatograpic sederhana, yang tidakdiisi dengan bahan paking. Sebaliknya, sebuah film tipis mantel fasa cairandalam dinding tabung leburan silika 0,25 mm. kolom tersebut dengan benar

disebut "dinding berlapis tubular terbuka" atau hanya WCOT kolom. Karenatabung terbuka, perlawanannya terhadap aliran sangat rendah untuk itu ~, panjang leng hs ~,sampai 100 meter, yang mungkin. Ini panjang panjang sangat efisien izin~ ~ Parations dari campuran sampel kompleks. Capilla leburan silika colu y ~ ~ ~ sadalah yang paling inert. Buka tabung (OT) kolom tercakup m m detailBab 6. . h.Tabel 2.2 membandingkan dua tipe utama kolom dan daftar t errkeuntungan, kerugian, dan beberapa aplikasi khas.

21

SUHU ZONAKolom ini thermostated sehingga separatio baik ~ w.ill terjadi dalamjumlah waktu yang wajar. Hal ini sering diperlukan untuk mempertahankan kolompada berbagai suhu, dari ambien o ~ 360 ° C. T ~ e kendalisuhu adalah salah satu yang paling mudah dan efektif v: a.ys ~ o mempengaruhipemisahan. Kolom ini tetap bet.ween port injeksi dipanaskan. dandetektor panas, begitu tampaknya appropnate untuk membahas tingkat suhudi mana komponen ini dioperasikan.Temperatur Injeksi-portPort injeksi harus cukup panas ~ o. ~ Va orize tersebut. sampel dengan cepat sehinggabahwa tidak ada kerugian dalam hasil efisiensi dari techmque injeksi. Di sisi laintangan, suhu injeksi-port harus cukup rendah sehingga termaldekomposisi atau penataan ulang avoid.ed kimia. .. .Untuk injeksi flash penguapan, aturan umum IS memiliki injeksisuhu sekitar 50 ° C lebih panas daripada mendidih ~ n ~ P? int sampel. Ates praktis adalah untuk menaikkan suhu port mjecnon. Jika kolom

~ ~ ~ Ci;; ~ ~ ~ atau Pteat bentuk meningkatkan, suhu injeksi-port terlalu . e en waktu kembali ION, daerah puncak atau h sha. suhu mungkin terlalu tinggi dan 'de. ~ E c anges drastis, composmon h atau rearrangeme t ave mungkin terjadi. Untuk injeksi on-kolom inlet n t lebih rendah. 'Emperature dapat 26 Alat Ikhtisar Temperatur Kolom Suhu kolom harus cukup tinggi sehingga sam le com ~ Pa s melalui ini dengan kecepatan easonable ~. Ini tidak perlu tht fhan tinggi ~ ~ ~ n. ts POInto! sampel; Pada kenyataannya adalah biasanya lebih disukai jika t Colum 01 mg ~ ~; Ke ~ ~ Side abIY di bawah titik didih. Jika yang tampaknya tidak logis: l, e ~~;: oper umn co ~ ~ tes pada temperatur di mana sampel di va itu negara-It tidak perlu Dalam keadaan gas Di GC saya th por menjadi:: ~ I: t; e "~ e ~ ~ Poin 'dari' sam? le: i: t ~ ~ ~: ~ v e ::~~ ep: ~ ~ ~ 110, dan 1300C '~ t ~ 5; ctahr ~ pada sampel IS dijalankan pada kolom yang sama di 75, . e uap tekanan saya sam rendah dan mereka bergerak perlahan melalui kolom. Dua adalah ~; e ~ ~ ~ fon: NTS

22

diselesaikan dengan baik sebelum eak-8 C: h "ane oc panjang, pada 24 menit. p, owever, waktu analisis sangat 12 Pada te lebih tinggi ~ ~ perat res, retensi kali menurun. Pada 110 ° C Cpeak yang IS keluar Dalam 8 menit dan 130 ° C yang saya. . . t b 'ySIS sebuah IS lengkap dalam 4 mmu es, ut resolusi menurun. Perhatikan bahwa t. tidak lagi diselesaikan di t tinggi ane oc Isomer adalah analisis kali lagi, tetapi Bette ~ r: s ~ fu ~~~ kembali. suhu rendah berarti Isotermal vs, Suhu Programmed (PTGC) isotermal menunjukkan analisis kromatografi pada satu colu konstan suhu. Programmed temperatur mengacu pada peningkatan linear kolomSarankan terjemahan yang lebih baik

suhu dengan waktu. Suhu pemrograman sangat berguna untuk lebarsampel campuran mendidih dan sangat populer. Rincian lebih lanjut dapat ditemukandalam Bab 9.

Suhu detektorSuhu detektor tergantung pada jenis detektor yang digunakan. Sebagaiaturan umum, namun, detektor dan koneksi dari kolomkeluar harus cukup panas untuk mencegah kondensasi dari sampel dan / ataufase cair. Jika suhu terlalu rendah dan kondensasi terjadi, puncakmemperluas dan bahkan total kerugian puncak adalah mungkin.Suhu detektor konduktivitas termal harus dikendalikan untuk± Ol ° C atau lebih baik bagi stabilitas baseline dan detectivity maksimum. Ionisasidetektor tidak memiliki persyaratan yang ketat; suhu mereka harusdipertahankan cukup tinggi untuk menghindari larutan sampel dan jugaair atau dengan produk-terbentuk dalam proses ionisasi. Sebuah wajarsuhu minimum untuk detektor ionisasi nyala adalah 125 ° E.

DETECTORS

Sebuah detektor merasakan limbah dari kolom dan memberikan catatankromatografi dalam bentuk sebuah kromatogram. Detektor sinyaladalah proporsional dengan jumlah masing-masing zat terlarut (analit) yang memungkinkananalisis kuantitatif.Detektor yang paling umum adalah detektor ionisasi nyala, FID. Hal ini

23

karakteristik yang diinginkan sensitivitas yang tinggi, linieritas, dan detectivitynamun itu adalah relatif sederhana dan murah. Detektor populer lainnyasel konduktivitas termal (TCD) dan detektor menangkap elektron(ECD). Ini dan beberapa orang lainnya yang dijelaskan dalam Bab 7.

SISTEM DATASejak kolom OT menghasilkan puncak cepat, persyaratan utama yang baiksistem data adalah kemampuan untuk mengukur sinyal GC dengan cepat samplingtukar. Saat ini ada sebuah array dari perangkat keras, yang dimungkinkan oleh kemajuanteknologi komputer, yang dengan mudah dapat melakukan fungsi ini. Secara umum,ada dua jenis sistem yang sama digunakan-integrator dan komputer.Mikroprosesor integrator berbasis kabel hanya keras, berdedikasi mikroprosesor yang menggunakan analog-ke-digital (A-to-D) converter untuk menghasilkanbaik kromatogram (sinyal analog) dan digital untuk laporan kuantitatifanalisis. Mereka pada dasarnya perlu menghitung awal, puncak, akhir, dan luaspuncak masing-masing. Algoritma untuk melakukan fungsi-fungsi ini telah tersedia untuk

Kebanyakan integrator melakukan persen daerah, persen tinggi, standar internal,eksternal standar, dan perhitungan normalisasi. Untuk detektor nonlinier,beberapa standar dapat disuntikkan, meliputi daerah puncak bunga, danperangkat lunak dapat melakukan kalibrasi bertingkat. Operator kemudian memilihsebuah kalibrasi rutin integrator yang cocok untuk output detektor tertentu.Banyak integrator menyediakan program BASIC, kontrol digital instrumenparameter, dan analisis otomatis, dari injeksi untuk pembersihankolom dan injeksi sampel berikutnya. Hampir semua integrator menyediakanantarmuka RS-232-C sehingga output GC kompatibel dengan "di rumah"jaringan digital.sistem berbasis komputer pribadi kini telah berhasil dipindahkan kekromatografi laboratorium. Mereka menyediakan cara mudah untuk menangani tunggal ataukromatografi beberapa sistem dan memberikan output baik lokal maupunremote terminal. Komputer memiliki fleksibilitas yang lebih besar dalam memperoleh data,instrumen kontrol, reduksi data, display dan transfer ke perangkat lain.Memori meningkat, kecepatan pemrosesan dan user interface fleksibel membuatmereka lebih populer daripada integrator berdedikasi. Saat ini berbasis komputermengandalkan sistem terutama pada kartu A-to-D, yang dihubungkan ke PC utamabingkai. Versi sebelumnya menggunakan kotak terpisah yang berdiri sendiri A-to-D atau yangdihubungkan ke integrator berdiri sendiri. Seperti menurunkan biaya untuk PC, popularitas merekaniscaya akan meningkat.

3. Konsep Dasar dan Syarat

Dalam Bab 1, definisi dan istilah yang disajikan untuk memfasilitasi deskripsisistem kromatografi. Dalam bab ini, istilah tambahandiperkenalkan dan terkait dengan teori dasar kromatografi. Silahkan lihatuntuk Tabel 1.1 dalam Bab 1 untuk daftar beberapa simbol. Membuat khususcatatan dari orang-orang yang direkomendasikan oleh IUPAC, mereka adalah orang-orang yang

24

digunakandalam buku ini.Bab ini dilanjutkan dengan presentasi dari Teori Rate, yangmenjelaskan proses yang terlarut adalah puncak diperluas karena mereka lulusmelalui kolom. Tingkat teori memperlakukan aspek kinetika kromatografidan memberikan pedoman untuk mempersiapkan efisien kolom-kolom yangterus memperluas ke puncak minimum.DEFINISI, SYARAT, DAN SIMBOLKonstan DistribusiSebuah kesetimbangan termodinamika konstanta yang disebut konstanta distribusi, K;disajikan pada Bab 1 sebagai parameter pengendali dalam menentukanseberapa cepat bergerak terlarut diberikan ke kolom GC. Untuk terlarut atau analitditunjuk A,

dimana tanda kurung menunjukkan konsentrasi molar dan subskrip PasirM mengacu pada fase stasioner dan mobile masing-masing. Semakin besardistribusi konstan, semakin Sorbs zat terlarut dalam fase stasioner,dan semakin lama disimpan di kolom. Karena ini adalah keseimbangankonstan, orang akan menganggap kromatografi yang merupakan proses keseimbangan.Jelas tidak, karena fasa gas mobile terus bergerak terlarutmolekul bawah kolom. Namun, jika kinetika transfer massacepat, sistem kromatografi akan beroperasi dekat dengan keseimbangan dan dengan demikiandistribusi konstan akan menjadi deskripsi yang memadai dan bermanfaat.Asumsi lain biasanya tidak lain adalah bahwa zat terlarut tidak berinteraksi, Dengan satu sama lain. Artinya, molekul zat terlarut A melewati melalui kolomseolah-olah tidak ada zat terlarut lainnya yang hadir. Asumsi ini masuk akalkarena konsentrasi yang rendah dalam kolom dan karenazat terlarut semakin terpisah satu sama lain ketika mereka melaluikolom. Jika interaksi terjadi, hasil kromatografi akan menyimpangdari yang diperkirakan oleh teori; bentuk puncak dan volume retensimungkin akan terpengaruh.

Faktor RetensiDalam memanfaatkan distribusi konstan dalam kromatografi, akan sangat bergunauntuk mematahkannya menjadi dua istilah.

3 adalah rasio volume fasa dan k adalah faktor retensi.

25

Untuk kolom kapiler yang tebal film, d-, dikenal, (3 dapat dihitungdengan menggunakan persamaan 4,

mana rc adalah jari-jari kolom kapiler. Jika, seperti yang biasanya terjadi,rc ~ d., persamaan 4 tereduksi menjadi:

Untuk kolom kapiler, khas (3-nilai ratusan, sekitar 10kali nilai di kolom yang dikemas (3 adalah tidak mudah dievaluasi.Rasio volume fasa adalah parameter yang sangat berguna untuk mengetahui dan dapat

membantu dalam memilih kolom yang tepat. Beberapa nilai yang khas yang diberikan dalamTabel 3.1.Faktor retensi, k, adalah rasio jumlah zat terlarut (bukanconcentraion zat terlarut) dalam fase diam dengan jumlah di mobilefase:

Semakin besar nilai ini, semakin besar jumlah yang diberi zat terlarut dalamfase diam, dan karenanya, semakin lama itu akan disimpan pada kolom.Dalam hal ini, faktor retensi mengukur sejauh mana suatu zat terlarut adalahditahan. Dengan demikian, hal itu sama berharga parameter sebagai distribusikonstan, dan merupakan salah satu yang dapat dengan mudah dievaluasi dari kromatogram tersebut.Untuk sampai pada suatu definisi kerja yang berguna, persamaan 2 adalah ulang danPersamaan 3 adalah diganti ke dalamnya, menghasilkan:

Mengingat persamaan dasar kromatografi diperkenalkan pada Bab 1,

26

dan mengatur ulang menghasilkan sebuah istilah baru, V ~, volume retensi disesuaikan.

Ini adalah volume retensi disesuaikan yang berbanding lurus dengandistribusi termodinamik konstan dan karena itu sering parameterdigunakan dalam persamaan teoretis. Pada dasarnya ini adalah waktu retensi diukurdari puncak nonretained (udara atau metana) seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1.5.Menata ulang persamaan 9 dan mensubstitusikan ke persamaan 7 menghasilkan, Berguna bekerja definisi k:

Karena kedua volume retensi, V ~ dan VM, dapat diukur secara langsung darikromatogram, sangat mudah untuk menentukan faktor retensi untuk terlarutseperti yang diilustrasikan pada Gambar 3.1. nilai relatif k termasuk dalam Tabel 3.1untuk membantu dalam perbandingan jenis kolom tabel di sana.Perhatikan bahwa semakin banyak suatu zat terlarut merupakan milik fase diam, yanglebih besar adalah volume retensi dan semakin besar adalah faktor retensi. Dengan demikian,meskipun distribusi konstan mungkin tidak dikenal untuk suatu zat terlarut,faktor retensi dari kromatogram mudah diukur, dan dapatdigunakan sebagai pengganti distribusi konstan untuk mengukur sejauh relatifpenyerapan oleh zat terlarut. Namun, jika / 3 dikenal (seperti yang biasanya terjadi untukOT kolom), distribusi konstanta dapat dihitung dari persamaan 2.Karena definisi volume retensi disesuaikan diberikan di atas,dan definisi terkait volume retensi dikoreksi diberikan dalamBab 2 (persamaan 4), kita harus memastikan bahwa kedua tidakbingung dengan satu sama lain. Masing-masing memiliki definisi sendiri khusus nya: yangvolume retensi disesuaikan, V ~ adalah volume retensi termasuk kekosongan

27

volume (diukur dari metana atau udara puncak) seperti yang ditunjukkan dalam persamaan 9;volume retensi dikoreksi, ~, adalah nilai mengoreksi untuk compres-

sibility dari gas pembawa dan berbasis pada tingkat aliran rata-rata. Masihvolume retensi lain yang mewakili nilai yang baik disesuaikan dandikoreksi, akan tetapi disebut volume retensi bersih, VN:

Akibatnya, untuk GC, persamaan 9 harus lebih tepat ditulis sebagai:

Tergantung pada titik tertentu mereka membuat, chromatographers gasmerasa bebas untuk menggantikan volume retensi disesuaikan dalam situasi di manamereka harus menggunakan volume retensi bersih. Di LC, tidak ada yang signifikankompresibilitas fase mobile dan dua nilai dapat digunakan secara bergantian.Faktor keterbelakanganCara lain untuk mengungkapkan perilaku retensi dari terlarut adalah untuk membandingkankecepatannya melalui kolom, / L, dengan kecepatan "rata-rata mobilefase gas, u:

Parameter baru yang didefinisikan oleh persamaan 13 disebut faktor keterbelakangan,R. Meskipun tidak terlalu banyak digunakan, juga dapat dihitung secara langsung dariData hasil kromatografi, dan beruang hubungan menarik untuk k.Untuk sampai pada suatu definisi komputasi, kecepatan terlarut dapat dihitungdengan membagi panjang kolom, L, dengan waktu retensi daridiberikan zat terlarut,

dimana L adalah dalam cm atau mm dan waktu retensi dalam hitungan detik. Demikian pula,kecepatan linear rata-rata gas dihitung dari waktu retensi untuknonretained puncak seperti udara:

28

sebuah Ingat dari Bab 2 bahwa kecepatan linear dari fase mobile bervariasi melaluikolom karena kompresibilitas gas pembawa, sehingga nilai yang digunakan dalam persamaan 12 adalahkecepatan linear rata-rata, biasanya ditunjuk sebagai u.

Menggabungkan persamaan 10, 13, dan 14 hasil definisi komputasifaktor keterbelakangan:

Karena volume kedua dapat diperoleh dari kromatogram, yangfaktor retardasi mudah dievaluasi, seperti yang terjadi untuk faktor retensi.Perhatikan bahwa k Rand yang berbanding terbalik terkait. Untuk sampai pada hubungan yang tepat,persamaan 16 adalah disubstitusikan ke persamaan 8, menghasilkan:

Faktor keterbelakangan mengukur sejauh mana suatu zat terlarut adalah terbelakang dalam bagian melalui kolom, atau tingkat pecahan di mana suatu zat terlarut bergerak. Nilainya selalu akan sama dengan, atau kurang dari, satu. Hal ini juga merupakan bagian dari zat terlarut dalam fase gerak pada setiap diberikan waktu dan, sebagai alternatif, fraksi waktu rata-rata menghabiskan zat terlarut dalam tahap selular. Sebagai contoh, sebuah terlarut khas, A, mungkin retensi faktor 5, yang berarti bahwa saldo 5 kali lebih lama dari sebuah nonretained puncak. Its faktor retardasi, 1 / (1 + k), adalah 1 / 6 atau 0,167. Ini berarti bahwa sebagai zat terlarut melewati kolom, 16,7% dari itu berada di mobile fasa dan 84,3% berada di fase diam pada saat tertentu. Untuk lain terlarut, B, dengan faktor retensi 9, persentase relatif adalah 10% di fase gerak dan 90% pada fase stasioner. Jelas, zat terlarut dengan afinitas lebih besar untuk sorbing dalam fase stasioner, B dalam contoh kita, persentase lebih besar menghabiskan waktu dalam fase diam, 90% versus 84,3% untuk A. Faktor keterbelakangan juga dapat digunakan untuk menjelaskan bagaimana pada-kolom injeksi bekerja. Ketika B disuntikkan pada-kolom, 90% dari itu Sorbs ke stasioner fasa dan hanya 10% masuk ke negara uap. Angka ini menunjukkan bahwa tidak perlu untuk "menguap" semua bahan disuntikkan, bahkan, sebagian besar zat terlarut pergi langsung ke fase diam. Demikian pula, dalam Bab 9, R akan membantu dalam pemahaman kita tentang Gc suhu diprogram. Faktor keterbelakangan hanya didefinisikan untuk kromatografi kolom adalah sama faktor RF dalam kromatografi lapis tipis, memungkinkan chromatographers cair untuk menggunakan dua parameter untuk membandingkan data TLC dan HPLC.

29

Dan akhirnya, mungkin membantu dalam memahami makna dari retensi faktor untuk dicatat bahwa konsep ini serupa pada prinsipnya untuk fraksi diekstraksi konsep dalam ekstraksi cair-cair.

Bentuk PuncakKami telah mencatat bahwa molekul zat terlarut bertindak independen individu satulain selama proses kromatografi. Sebagai hasilnya, mereka menghasilkan

agregasi acak kali retensi setelah diulang sorptions dandesorptions. Hasil untuk terlarut diberikan adalah distribusi, atau puncak, yangbentuk dapat diperkirakan sebagai normal atau Gaussian. Ini adalah puncakbentuk yang mewakili ideal, dan ditampilkan dalam semua tokoh dalam bukukecuali bagi mereka yang puncak kromatogram nyata tidak ideal.Nonsymmetrical puncak biasanya menunjukkan bahwa beberapa interaksi yang tidak diinginkantelah terjadi selama proses kromatografi. Gambar 3.2 menunjukkan beberapabentuk-bentuk yang kadang-kadang terjadi pada sampel yang sebenarnya. Broad puncak seperti (b)Gambar 3.2 lebih sering terjadi pada kolom dikemas dan biasanya menunjukkan bahwakinetika perpindahan massa terlalu lambat (lihat Teori Rate dalambab). Kadang-kadang, seperti di beberapa kolom aplikasi dikemas GSC (lihatBab 5), sedikit dapat dilakukan untuk memperbaiki situasi. Namun, itu adalahchromatographer adalah tujuan untuk membuat puncak sempit seperti mungkin dalam rangkauntuk mencapai perpisahan terbaik.puncak asimetris dapat diklasifikasikan sebagai tailing atau fronting tergantung padalokasi asimetri. Besarnya asimetri didefinisikan sebagaitailing faktor (TF) (Gambar 3.3).

A dan b diukur sebesar 10% dari tinggi puncak sebagai shown.b Sepertiterlihat dari persamaan, puncak tailing akan memiliki TF yang lebih besar dari satu.Simetri berlawanan sepertinya mendukung, akan menghasilkan TF kurang dari satu. Sementara

30

Definisi ini dirancang untuk memberikan ukuran tingkat tailing danDinamakan demikian, itu juga mengukur fronting.Puncak doublet, seperti (e) pada Gambar 3.2, dapat mewakili sepasang zat terlarutyang tidak cukup dipisahkan, lain tantangan bagi chromatographer tersebut.Pengulangan dari puncak doublet harus diverifikasi karena sepertibentuk puncak juga dapat hasil dari teknik injeksi salah, terlalu banyak sampel,atau kolom rusak (lihat Bab 11).Untuk diskusi teoritis dalam bab ini, bentuk ideal Gaussian puncakakan diasumsikan. Karakteristik bentuk Gaussian dikenal;Gambar 3.4 menunjukkan puncak kromatografi yang ideal, The poin infleksi terjadidi ketinggian 0,607 dari puncak dan garis singgung titik-titik ini menghasilkan segitigadengan lebar dasar, Wb, sama dengan empat deviasi standar, 40 ', dan lebarpada ketinggian setengah, Wh dari 2,3540 '. Lebar puncak adalah 20 'di infleksi yangtitik (60,7% dari ketinggian). Ciri ini digunakan dalam definisidari beberapa parameter, termasuk nomor pelat.Plat NomorUntuk menggambarkan efisiensi kolom kromatografi, kita perlu mengukurlebar puncak, tapi satu yang relatif terhadap waktu retensi puncakkarena lebar meningkat dengan waktu retensi seperti yang telah kita dicatat sebelumnya. Tokoh3,5 memperluas menggambarkan fenomena yang merupakan konsekuensi alamiahdari proses kromatografi.Ukuran paling umum efisiensi sistem kromatografiadalah nomor plat, N:

31

Gambar 3.6 menunjukkan pengukuran yang dibutuhkan untuk membuat perhitungan ini. Berbedaistilah timbul karena pengukuran 0 'dapat dilakukan di berbagaiketinggian di puncak. Di dasar puncak, Wb adalah 40 ", sehingga numerikkonstan adalah 42 atau 16. Pada ketinggian setengah, Wh adalah 2,3540 'dan konstan menjadi5,54 (lihat Gambar 3.4)..Independen simbol-simbol yang digunakan, baik pembilang dan penyebutharus diberikan dalam satuan yang sama, dan oleh karena itu, N unitless. Khasbaik waktu retensi dan lebar puncak diukur sebagai jarak pada

32

bagan kromatografi. Atau, keduanya bisa berada di volume baikunit atau unit waktu. Tidak peduli yang dibuat perhitungan, nilai besar untukN menunjukkan kolom efisien yang sangat diinginkan.Untuk puncak kromatogram yang berisi banyak, nilai N bagi individupuncak dapat bervariasi (mereka harus meningkatkan sedikit dengan waktu retensi)

tergantung pada keakuratan pengukuran yang dilakukan. Hal inipraktek umum, namun, untuk memberikan nilai pada kolom tertentu berdasarkanhanya pada satu pengukuran meskipun nilai rata-rata akan lebih baik.

Plat TinggiSebuah parameter yang terkait yang menyatakan efisiensi kolom adalah piringtinggi, H,

dimana L adalah panjang kolom. H memiliki satuan panjang dan lebih baik daripadaN untuk membandingkan efisiensi dari kolom-kolom panjang yang berbeda. Hal ini juga disebutHeight Setara ke Satu Teoritis Plate (HETP), istilah yang

33

dibawa dari terminologi distilasi. diskusi lebih lanjut dapat Hditemukan kemudian dalam bab ini. Sebuah kolom yang baik akan memiliki N besar dan H. Kecil

ResolusiLain ukuran kolom efisiensi adalah resolusi, Rs. Seperti di lainteknik analisis, resolusi istilah digunakan untuk menyatakan derajatpuncak yang berdekatan dipisahkan. Untuk kromatografi, definisi ini,

dimana d adalah jarak antara puncak maksima untuk dua zat terlarut, A danB. Gambar 3.7 mengilustrasikan cara resolusi dihitung. Garis singgungtertarik ke titik infleksi untuk menentukan lebar daripuncak di markas mereka. Biasanya, daerah puncak dekat sama akan memilikilebar puncak yang sama, dan (Wb) A akan sama (Wb) B. Oleh karena itu, persamaan 21 adalahdikurangi menjadi:

Dalam Gambar 3.7, garis singgung hanya menyentuh sehingga d = Wb dan Rs = 1.0. Itulebih besar nilai resolusi, semakin baik pemisahan; dasar lengkap,pemisahan memerlukan resolusi 1.5.Sebenarnya, persamaan 21 dan 22 hanya berlaku bila ketinggiandari dua puncak yang sama, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.7. Untuk rasio lainnyaketinggian puncak, kertas oleh Snyder [2] harus berkonsultasi untuk komputer

Tabel 3.2 berisi ringkasan yang paling penting kromatografidefinisi dan persamaan, dan daftar lengkap simbol dan akronim adalahtermasuk dalam Lampiran I.TEORI RATE

34

Upaya awal untuk menjelaskan band kromatografi perluasan adalahberdasarkan model keseimbangan yang kemudian dikenal sebagai PlateTeori. Sementara itu nilai tertentu, itu tidak berurusan dengan yang nonequilibriumkondisi yang benar-benar ada dalam kolom dan tidak mengatasi penyebabpelebaran band. Namun, pendekatan alternatif menggambarkan kinetikfaktor segera disajikan; itu dikenal sebagai Teori Rate.Persamaan van Deemter AsliMakalah paling berpengaruh menggunakan pendekatan kinetik diterbitkan olehvan Deemter, Klinkenberg, dan Zuiderweg pada tahun 1956 [3]. Ini mengidentifikasi tigaefek yang berkontribusi untuk memperluas band di kolom dikemas; difusi pusaran(A-istilah), difusi molekul longitudinal (B-panjang), ~ d massatransfer dalam fase cair diam (C-panjang). Perluasan adalahdinyatakan dalam tinggi piring, H, sebagai fungsi. av ~ marahkecepatan gas linear, U. Dalam bentuk sederhana, van Deemter Persamaan IS:

Karena tinggi berbanding terbalik plat nomor plat, nilai kecilmenunjukkan puncak-sempit kondisi yang diinginkan. Dengan demikian, masing-masing dari tigakonstanta, A, B, dan C harus diminimalkan untuk memaksimalkan kolomefisiensi.Persamaan GolaySejak kolom tubular atau kapiler terbuka tidak memiliki kemasan, merekapersamaan laju tidak memiliki A-panjang. Kesimpulan ini menunjukkanoleh Golay [4], yang juga mengusulkan istilah baru untuk menangani difusi

35

proses dalam fase gas kolom tabung terbuka. persamaan-Nya memiliki duaC-istilah, satu untuk perpindahan massa dalam fase diam, Cs (mirip dengan van

Deemter), dan satu untuk perpindahan massa dalam fase gerak, CM. Sederhanapersamaan Golay adalah:

B-persamaan jangka waktu 24 account untuk difusi molekuler terkenal.Persamaan yang mengatur difusi molekul,

mana Da adalah koefisien difusi zat terlarut dalam gas pembawa. Tokoh3,8 menggambarkan bagaimana sebuah zona molekul berdifusi dari daerah tinggikonsentrasi dengan konsentrasi yang lebih rendah dengan waktu. Persamaan yang memberitahukita bahwa nilai kecil untuk koefisien difusi diinginkan sehingga difusiseminimal mungkin, menghasilkan nilai kecil untuk B dan untuk H. Secara umum, rendahkoefisien difusi dapat dicapai dengan menggunakan gas pembawa dengan yang lebih besarmolekul berat seperti nitrogen atau argon. Dalam persamaan Golay (persamaan24), istilah ini dibagi dengan kecepatan linear, sehingga kecepatan besar atau aliranjuga akan meminimalkan tingkat kontribusi B-panjang untuk keseluruhan puncakpelebaran. Artinya, kecepatan tinggi akan mengurangi waktu terlarut menghabiskandalam kolom dan dengan demikian mengurangi waktu yang tersedia untuk difusi molekul.C-istilah dalam persamaan Golay berhubungan dengan perpindahan massa zat terlarut,baik dalam fase diam atau dalam tahap selular. Idealnya, cepat solut

penyerapan dan desorpsi akan menjaga molekul terlarut berdekatan danband terus memperluas ke sebuah mimimum.Perpindahan massa dalam fase stasioner dapat dijelaskan dengan mengacu padaGambar 3.9. Dalam kedua bagian dari gambar, puncak atas merupakan

36

distribusi suatu zat terlarut di fase gerak dan puncak yang lebih rendah distribusipada fase stasioner. Sebuah distribusi konstan 2 digunakan dalamcontoh sehingga puncak yang lebih rendah telah dua kali daerah yang atas. Pada kesetimbangan,mencapai distribusi zat terlarut relatif seperti yang ditunjukkan pada bagian (a),tapi sesaat kemudian gas mobile bergerak kurva atas hilirmenimbulkan situasi yang ditunjukkan pada (b). Molekul zat terlarut dalam diamfasa stasioner; molekul-molekul zat terlarut dalam fasa gas telah pindahdepan orang-orang di fase diam sehingga memperbesar zona keseluruhanmolekul. Molekul zat terlarut yang telah bergerak maju sekarang harus partisike dalam fase diam dan sebaliknya bagi mereka yang berada difasa diam, seperti yang ditunjukkan oleh panah. Semakin cepat mereka bisa membuat initransfer, semakin sedikit akan menjadi band perluasan.The Cs-panjang dalam persamaan Golay adalah,

dimana d. adalah rata-rata ketebalan film fase diam cair dan Ds adalah koefisien difusi zat terlarut dalam fasa diam. Untuk meminimalkan kontribusi istilah ini, ketebalan film harus kecil dan difusi koefisien besar. difusi yang cepat melalui film tipis memungkinkan molekul zat terlarut untuk tetap dekat bersama. film tipis dapat dicapai dengan lapisan kecil jumlah cairan di dinding kapiler, tetapi difusi koefisien biasanya tidak dapat dikendalikan kecuali dengan memilih viskositas rendah stasioner cairan. Minimalisasi hasil Cs panjang ketika perpindahan massa masuk dan keluar dari cairan stasioner adalah secepat mungkin. Sebuah analogi akan mempertimbangkan orang melompat masuk dan keluar dari kolam renang, apakah air dangkal, proses dapat dilakukan dengan cepat; jika dalam, tidak bisa. Jika fase diam adalah, solid modifikasi pada C-istilah yang diperlukan untuk menghubungkannya dengan kinetika adsorpsi-desorpsi sesuai. Sekali lagi, semakin cepat proses kinetika, semakin dekat adalah keseimbangan, dan kurang adalah perluasan band. Bagian lain dari Cs-panjang adalah rasio k / (l + kf besar nilai k Hasil dari kelarutan tinggi pada fase stasioner. Rasio ini diminimalkan sebesar nilai besar k, tapi sangat sedikit penurunan terjadi di luar nilai-k sekitar 20. Karena nilai-nilai besar retensi hasil analisis faktor dalam waktu lama, sedikit keuntungan diperoleh oleh k-nilai yang lebih besar dari 20. Perpindahan massa dalam tahap selular dapat divisualisasikan dengan mengacu pada Gambar 3.10 yang menunjukkan profil dari zona terlarut sebagai konsekuensi dari

37

non-turbulen aliran melalui tabung. Pencampuran yang tidak memadai (lambat kinetika) difase gas dapat menghasilkan band memperluas karena molekul zat terlarutdi tengah kolom bergerak mendahului mereka di dinding. Diameter Kecilkolom meminimalkan perluasan ini karena jarak transfer massarelatif kecil. persamaan Golay untuk istilah CM adalah,

mana rc adalah jari-jari kolom.Kepentingan relatif dari kedua istilah C-dalam persamaan laju tergantungterutama pada ketebalan film dan jari-jari kolom. Ettre [5] telah menerbitkan

38

perhitungan untuk beberapa zat terlarut pada beberapa khas 0,32 mm id kolom.Ringkasan perhitungan-Nya diberikan dalam Tabel 3.3 menunjukkan bahwa dalam tipisfilm (0,25 JLm) 95% dari total C-istilah yang timbul dari perpindahan massafase gerak, (CM), sedangkan untuk film tebal (5,0 JLm) hanya 31,5%.

Perpanjangan dari perhitungan-Nya untuk kolom diameter lain menunjukkan bahwa padadiameter lebih kecil (misalnya, 0,25 mm), CMterm kurang mendominasi dan untukdiameter yang lebih besar (misalnya, 0,53 mm) itu adalah sekitar tiga kali lebih besar, hinggasekitar 50%.Sebagai generalisasi, kita dapat menyimpulkan bahwa untuk film tipis «0,2 / Lm), yangC-istilah ini dikendalikan oleh transfer massa dalam fase gerak; untuk film tebal(2-5,0 / Lm), itu dikendalikan oleh transfer massa pada fase stasioner, danuntuk film-film intermediate (0,2-2,0 / Lm) kedua faktor perlu dipertimbangkan.Untuk lebih besar "lebar-menanggung" kolom (lihat Bab 6), pentingnyaperpindahan massa dalam fase gerak adalah jauh lebih besar.Terakhir, kami mencatat bahwa C-istilah dikalikan dengan kecepatan lineardalam persamaan 24, sehingga mereka dapat diminimalkan dengan kecepatan rendah. Lambat kecepatanmemberikan waktu bagi molekul untuk berdifusi masuk dan keluar dari fase cair danuntuk berdifusi di kolom dalam fasa gas mobile.

Handphone Tahap Misa Transfer pada Kolom DikemasSebagai awalnya diusulkan oleh van Deemter et ai., A-istilah ditangani dengan pusarandifusi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 3.11. Jalan difusi tiga molekuldiperlihatkan pada gambar. Semua mulai tiga pada posisi awal yang sama, tetapi merekamenemukan jalur yang berbeda melalui packed bed dan tiba pada akhirkolom, karena jarak perjalanan yang berbeda. Karena tingkat aliran pembawagas konstan, mereka tiba pada waktu yang berbeda dan terpisah dari masing-masinglainnya. Dengan demikian, untuk sejumlah besar molekul, proses difusi pusaranatau hasil efek multi-path dalam memperluas band seperti ditunjukkan.A-istilah dalam persamaan Deemter van adalah,

39

mana dp adalah diameter partikel dikemas dalam kolom dan A adalahfaktor kemasan. Untuk meminimalkan A, partikel kecil yang harus digunakan dan merekaseharusnya akan semakin penuh sesak. Dalam prakteknya, batas bawah pada ukuran partikelditentukan oleh penurunan tekanan di kolom dan kemampuan untukpak seragam partikel sangat kecil. ukuran Mesh sekitar 100/120 adalah com-

mon. "rentang Kecil dalam ukuran juga mempromosikan kemasan yang lebih baik (A minimal), sehingga1001120 adalah berbagai mesh lebih baik daripada mengatakan 80/120.Karena persamaan van asli Deemter tidak termasuk panjang CM, sebuahpersamaan van diperpanjang Deemter yang meliputi panjang A dan CMtermtelah diusulkan [6]. Sebuah versi sederhana dari persamaan diperpanjang adalah:

dimana w adalah faktor hambatan bagi tempat tidur dikemas (fungsi dari padatdukungan). Persamaan ini telah menemukan penerimaan umum meskipun beberapa orang laintelah diusulkan dan dibahas pada bagian berikutnya.Juga harus dicatat bahwa B-istilah dalam Deemter van aslipersamaan termasuk faktor tortuositas, 'Y, yang juga rekening untuk alamtempat tidur penuh sesak. Tidak ada faktor seperti di B-istilah untuk membuka tabungkolom, tentu saja.

Persamaan Rate lainmodifikasi tambahan untuk persamaan van Deemter asli telahdiusulkan oleh pekerja lain. Misalnya, orang dapat berargumentasi bahwa difusi pusaran(A-jangka) adalah bagian dari massa transfer fase mobile (orang-istilah CM) ataudigabungkan dengan itu. Giddings [7] telah sepenuhnya membahas perpindahan massa danlebih suka istilah digabungkan menggabungkan difusi eddy dan transfer massa untukmenghasilkan persamaan baru.Lain telah menetapkan persamaan laju yang akan melayani GC dan LC[8]. Sebuah diskusi yang menarik banyak meringkas pekerjaan ini telahditerbitkan oleh Hawkes 9 []. persamaan ringkasan Nya dalam bentuk yang sama sepertiGolay's, tetapi kurang spesifik. Referensi dapat dikonsultasikan untuk informasi lebih lanjut.

Van Deemter PlotKetika persamaan laju diplot (H vs u), van disebut Deemter Plotmengambil bentuk hiperbola nonsymmetrical, ditunjukkan pada Gambar 3.12. Sebagaiyang diharapkan dari suatu persamaan di mana satu istilah yang dikalikan dengankecepatan sementara yang lain dibagi dengan itu, ada minimum dalam kurva-ankecepatan optimal yang memberikan efisiensi tertinggi dan terkecilpiring tinggi.

40

Ini adalah logis untuk mengasumsikan kromatografi yang akan dilakukan pada(Optimum) diwakili oleh kecepatan minimum di kurva karena hasilpuncak paling perluasan. Namun, jika kecepatan dapat meningkat,analisis waktu akan berkurang. Akibatnya, chromatographers telah mengabdikanwaktu mereka untuk memanipulasi persamaan van Deemter untuk mendapatkankinerja terbaik untuk analisis waktu terpendek. Dengan memeriksa relatifpentingnya istilah individu secara keseluruhan persamaan di Gambar 3.12,satu melihat bahwa kemiringan ke atas sebagai kecepatan meningkat datang sekitar darikontribusi yang semakin meningkat dari istilah-C. Oleh karena itu, perhatian yang paling memilikiterfokus pada meminimalkan mereka, sebuah topik yang akan dibahas segera.Sedangkan tingkat teori adalah konsep teoritis, itu adalah satu berguna dalam praktek.Hal ini umum untuk memperoleh plot van Deemter untuk kolom seseorang dalam rangka

untuk mengevaluasi dan kondisi operasi. Sebuah terlarut dipilih dan menjalankan isotermal pada berbagai laju aliran, yang lupa untuk memberikan waktu yang cukup untuk keseimbangan tekanan setelah setiap perubahan. Nomor pelat dievaluasi dari setiap kromatogram dengan menggunakan persamaan 19 dan kemudian digunakan untuk menghitung piring tinggi (persamaan 20). Ketinggian plat nilai diplot versus linear kecepatan (diperoleh dengan persamaan 15). Kecepatan minimum adalah juga tercatat sebagai sebagai kemiringan kurva pada kecepatan yang lebih tinggi. Perbandingan antara kolom akan membantu dalam pemilihan kolom yang terbaik. Van Deemter persamaan jarang digunakan untuk menghitung H.

41

Ringkasan dari Persamaan Laju Deemter van dan GolayMari kita menyimpulkan diskusi ini dengan mempertimbangkan hanya dua tingkat persamaan-satuuntuk kolom tabung terbuka dan satu untuk kolom dikemas. Yang pertama adalahdiwakili oleh persamaan Golay:

dan yang terakhir oleh persamaan Deemter diperpanjang van;

nilai mereka dalam meningkatkan kinerja kromatografi diringkas dalambagian berikut.

Implikasi PraktisKembali ke saran sebelumnya kami yang chromatographers mencari carauntuk meminimalkan kedua H dan waktu analisis, mari kita bandingkan efek dari carriergas pada persamaan laju untuk kolom kapiler. Satu dapat memilih untuk mengoptimalkanefisiensi kolom (nomor pelat) atau waktu analisis. Untuk diberikankolom, gas molekul berat yang lebih tinggi akan menghasilkan lebih banyak piring sejakyang difusivitas terlarut diminimalkan (B-istilah). Nitrogen, memiliki tinggiberat molekul, menunjukkan minimum yang lebih rendah H.Jika seseorang ingin mengoptimalkan kecepatan analisis, Namun, lebih baikmemilih gas pembawa ringan, seperti helium, atau hidrogen. Mengacu pada Gambar3,13, orang melihat nitrogen yang memiliki perusahaan H minimal dengan kecepatan gas linear12 Ern / detik. The minimum untuk helium dan hidrogen terjadi pada sekitar 20 dan40 em / detik, masing-masing. Jika semua gas dijalankan pada H minimum, nitrogen akanpiring menghasilkan sekitar 15% lebih, tetapi pada waktu analisis 3,3 kali lebih lamadari hidrogen.Akhirnya, kita harus memeriksa kemiringan kurva luar minimumdalam Gambar 3.13. Kita melihat bahwa hidrogen, gas ringan, memiliki terkecil

42

lereng. Ini berarti bahwa dengan meningkatnya laju aliran hidrogen, kecilkerugian pada kolom efisiensi dapat diimbangi dengan keuntungan besar dalam kecepatananalisis ". Jika kita dapat memilih panjang kolom untuk mengoptimalkan pemisahan yang diberikan,carrier gas ringan akan menyediakan piring maksimum per detik,dan dengan demikian analisis tercepat kali.Seperti telah kita lihat, C-istilah mendominasi dengan kecepatan tinggi dan kolomoptimasi dicapai dengan mengoptimalkan mereka. Faktor apa yang berkontribusi untuksebuah C dioptimalkan panjang? Yang paling penting adalah ketebalan film yang haruskecil. Komersial kolom yang tersedia dengan film 0,1 p, m meskipun0,25 p, film m lebih umum. Sementara film tipis memberikan efisiensi tinggidan baik untuk tinggi-senyawa mendidih, harus diingat bahwamereka hanya bisa mengakomodasi ukuran sampel yang sangat kecil.diameter kolom Kecil diinginkan (r kecil, dalam jangka-CM), terutamajika dilapisi dengan film tipis. Kolom komersial terkecil adalah 0,10 mmdiameter (i.d.). Sekali lagi, ukuran sampel yang kecil diperlukan. Juga, kami

telah mencatat bahwa hidrogen adalah gas pembawa yang lebih disukai untuk cepat,analisis efisien, namun, perawatan khusus harus diambil untuk digunakan dan terjamin keamanannya.Untuk kolom dikemas, tipis film, kolom yang sempit, dan helium atau hidrogengas pembawa juga diinginkan untuk operasi yang efisien. Ketebalan filmtidak dapat diukur dengan mudah, dan sebagai alternatif, persen menurut beratnyafase cair biasanya diberikan. cakupan ini tergantung pada permukaanwilayah dan kepadatan dukungan solid; beberapa beban diberikan setaradalam Bab 5 (Tabel 5.3). Jika cairan stasioner terlalu sedikit diterapkan pada padatdukungan, sebagian akan tetap terbuka dan tidak dilapisi, biasanya menghasilkanadsorpsi yang tidak diinginkan dan tailing. Biasanya kolom dengan o.d. dari 1/8inchadalah yang terkecil yang tersedia secara komersial, meskipun disebut micropackedkolom 0.75mm i.d. (O.d. 1/6-inch) tersedia untuk beberapa tahap.Selain itu, partikel harus seragam ukuran kecil (misalnya 100-120

43

mesh) dan seragam ketat dan dikemas dalam kolom. inertness Thedari dukungan yang solid sangat penting dan dibahas dalam Bab 5.

Sebuah Redefinisi H

Sekarang kita telah terkait tinggi piring, H, untuk variabel-variabel pentingdalam persamaan laju, hal ini mungkin berguna untuk melihat dari perspektif lain.Konsep berasal dari plat tinggi teori penyulingan di mana kolomdigambarkan sebagai mengandung piring atau "teoritis" piring. Setiap lempengmenempati ruang tertentu (tinggi) di kolom penyulingan, atau, jika adaada piring fisik, setiap tahap kesetimbangan itu dianggap sebagai salah satuplat teoritis. Jadi, tinggi piring adalah ketinggian kolom didudukioleh satu piring. Dalam kromatografi kami telah melanjutkan penggunaan istilah-istilahdan ada teori piring yang memperlakukan kromatografi kolom sebagaimeskipun isinya piring teoritis. Namun, kami diskusi tentang lajuteori telah mengembangkan konsep tinggi piring sebagai tingkat puncakmemperluas untuk terlarut saat melewati kolom. Jadi, lebihistilah yang tepat mungkin kolom dispersivity atau tingkat band pelebaran.Bahkan, definisi lain-Nya,

wher cr ~ adalah varians atau kuadrat dari standar deviasi yang mewakililebar puncak, dan L mengacu pada panjang (atau jarak) gerakansuatu zat terlarut.. A ~ unde lebih baik standingof makna H dapat diperoleh dengan combinmgbeberapa persamaan disajikan sebelumnya, dimulai dengan definisi Hsama dengan PBB. Mengganti definisi N (persamaan 19), kita mendapatkan:

Sekarang kita menyamakan persamaan 32 dan 33:

dan memecahkan,

Akibatnya, makna dari L untuk situasi ini (GC) merupakan retensiwaktu, dan konsep H untuk GC yang terbaik dinyatakan sebagai:

atau varians (lebar puncak) per satuan waktu, atau, mengatur:

Persamaan 37 memberikan kita defintion H yang juga menyediakan jawaban ataspertanyaan tentang sejauh mana puncak memperluas selama kromatografiproses: lebar puncak, dinyatakan dalam (T, sebanding dengan akar kuadratwaktu retensi. Jadi, pada kolom tertentu, suatu zat terlarut dengan retensiwaktu dua kali yang lain akan memiliki lebar puncak 1,4 kali (square root2) lebar lainnya. Atau, bila menggunakan satu terlarut untuk membandingkan duakolom yang berbeda hanya dalam panjang, lebar puncak zat terlarut di

44

kolom lagi akan akar kuadrat dari rasio panjang mereka, kalilebar pada kolom lebih pendek.

ATAS PENCAPAIAN DARI SEPARAnONKita telah melihat bagaimana sebuah zona analit menyebar atau memperluas saat melewatikromatografi kolom. Mungkin kelihatannya zona ini memperluasbertindak bertentangan dengan niat kami untuk zat terlarut terpisah dan bisa mencegahkromatografi dari menjadi efektif. Hal ini kontraproduktif, tetapi tidaktidak mencegah kita dari mencapai pemisahan dengan kromatografi.Pertimbangkan persamaan yang disederhanakan untuk resolusi disajikan di awalbab ini:

Meskipun benar bahwa lebar puncak, di sini diwakili oleh Wb, meningkat sebagaiakar kuadrat dari panjang kolom, L, jarak antara dua puncak, d,meningkat secara langsung dengan L. Jadi,

resolusi sebanding dengan akar kuadrat dari panjang kolom.Efek ini ditunjukkan secara grafis dalam Gambar 3.14, dimana d dan Wb adalahberkomplot melawan L. Pada beberapa nilai L, ditandai dengan garis putus-putus, dmenjadi lebih besar dari Wb dan pemisahan dicapai. kesimpulan kami adalah bahwakromatografi bekerja, dan selama dua zat terlarut memiliki beberapa perbedaandalam konstanta distribusi mereka, itu harus mungkin untuk memisahkan mereka jikakolom dapat dibuat cukup lama. Artinya, proses kromatografi adalahefektif meskipun menghasilkan puncak perluasan. Dalam prakteknya, tentu saja,satu jarang menggunakan kolom panjang meningkat sebagai satu-satunya metode untuk mencapaipemisahan.

45

3. Stationary Phases

Dari dua keputusan penting dalam membuat analisis kromatografi gas,memilih kolom terbaik (biasanya fase terbaik stasioner) adalah lebihpenting. Yang lain, memilih suhu kolom, kurang pentingkarena suhu dapat dengan mudah diprogram melalui berbagainilai untuk menemukan nilai optimum. (Lihat Bab 9.)Bab ini membahas jenis fase stasioner, mereka klasifikasi,mereka aplikasi, dan kriteria yang digunakan dalam memilih cairan yang tepatfasa untuk pemisahan tertentu. Dengan kolom dikemas, pemilihanfase diam adalah kritis, tetapi kurang begitu untuk kolom tabung terbuka karenaefisiensi yang lebih tinggi. Masing-masing bab mengabdikan diri untuk masing-masingjenis kolom dua, dan bab ini lebih relevan untuk dikemas kolom(Bab 5).

PEMILIHAN KOLOM ABagian ini menyangkut dasar ilmiah untuk memilih fase diam,tapi pertama-tama kita harus mengakui bahwa ada cara lain untuk memilih kolom GC.Cara termudah dan tercepat adalah dengan meminta seseorang yang tahu. Orang itu mungkinbekerja di laboratorium atau di gang. Jika ada chromatographer berpengalamanterdekat atau dapat diakses untuk Anda, Anda tidak perlu ragu-ragubertanya.Ada juga rumah pasokan kromatografi dengan informasi lengkap,banyak yang sudah diterbitkan-beberapa di katalog mereka. Semakin,

aplikasi data sedang dibuat tersedia dalam bentuk komputerisasi. Chrompacktelah memproduksi CD-ROM yang disebut CP-SCANVIEW dan sebuah disketdisebut CP-SCAN yang mengandung lebih dari 1250 aplikasi GC dan LC. Merekajuga meletakkan data-data ini di situs Web mereka di Internet seperti yang J & WIlmiah, yang telah membuat sastra aplikasinya yang tersedia pada web.Ajukan pertanyaan-pertanyaan; memberikan aplikasi apotik mereka panggilan.Cara lain adalah untuk membuat pencarian pustaka. GC adalah dewasailmu pengetahuan; itu sangat mungkin bahwa GC telah diterapkan kejenis sampel sudah ada lebih dari 100.000 GC publikasi. Denganakses siap Kimia Abstracts on-line, seorang ilmuwan sastra berpengalamanharus dapat datang dengan saran untuk membantu Anda.Sebuah pilihan ketiga adalah pergi ke laboratorium dan membuat percobaan beberapa berjalan. Beberapakolom yang baik dan kondisi khas yang disarankan pada Tabel 4.1. Dengan mereka,Anda dapat dengan mudah membuat lari cepat kepramukaan pada sampel baru Anda.

KLASIFIKASI TAHAPAN statis selama GLC

Dalam Bab 1, tercatat bahwa fase diam dapat berupa cairanatau padat. Cairan yang lebih umum dan menimbulkan subklasifikasi yangdikenal sebagai kromatografi gas-cair, GLC. Padat dan kromatografi gas-padat,GSC, akan dibahas nanti dalam bab ini.Untuk menggunakan cairan sebagai fase diam di GC, beberapa cara harusditemukan untuk menahan cairan di dalam kolom. Untuk kolom dikemas, cairandilapisi pada dukungan solid, dipilih untuk daerah permukaan yang tinggi dan inertness.

46

Dukungan dilapisi kering-dikemas ke dalam kolom seketat mungkin.Untuk kolom tubular terbuka (OT) atau kapiler, cairan dilapisi padabagian dalam kapiler. Untuk membuatnya lebih baik mematuhi, fase cair seringcross-linked luas dan kadang-kadang resin ke menyatupermukaan silika. Lihat Bab 6 untuk rincian lebih lanjut.

Fase Cair PersyaratanRatusan cairan telah digunakan sebagai fase stasioner karena hanyapersyaratan adalah tekanan uap yang rendah, stabilitas termal, dan jika mungkin,

telah melakukan proses seleksi yang rumit dan beberapa skema klasifikasidiperlukan untuk menyederhanakannya. . '.Beberapa contoh akan membantu untuk menggambarkan efek dari o polanty? seleCtIVI ~ y,Agar efektif sebagai fase diam, cairan yang dipilih harus berinteraksi dengankomponen sampel yang akan dianalisis. Apotek aturan praktis"Seperti larut seperti" menunjukkan bahwa kutub cair harus digunakan untuk menganalisiskutub analit dan cairan untuk analit nonpolar nonpolar. Gambar 4.1 menunjukkan ~pemisahan campuran pestisida pada dua kolom: sebuah ~ nonpolar E-30dan OV-210b • lebih polar Jelas, pemilihan yang tepat stasionercair sangat penting, dalam hal ini kolom worke baik kutub ~ f? rkutub pestisida. SE nonpolar-30 adalah pelana yang baik ~ mn (efisiensi tinggi)tetapi tidak efektif untuk sampel (faktor pemisahan kecil,; melihatnext section). . "Dalam perbandingan dua fase stasioner yang ekstrim berbeda nces ~dalam polaritas, urutan elusi dapat sepenuhnya terbalik. ~ O ~ exam.p! E, FIg.ure4.2 menunjukkan pemisahan dari empat senyawa yang memiliki titik didih sama

47

di kedua kolom polar, Carbowaxf 20MC, dan non olar ~ c ~ lumn, SE-30[1]. Urutan elusi dibalik. Hasil dari perubahan-fase stasioner

Masalahnya kimia adalah untuk memprediksi perilaku retensi untuk zat terlarut sementara kekurangan sistem yang baik untuk menentukan polaritas. Kita lihat dalam Bab 3 bahwa volume retensi disesuaikan berbanding lurus dengan distribusi konstan Kc 'sehingga bisa menjadi ukuran polaritas, tetapi distribusi konstanta umumnya tidak diketahui. Yang terbaik yang bisa kita lakukan dalam konteks teks singkat ini adalah untuk membahas beberapa prinsip dasar polaritas berdasarkan pada pengetahuan kita tentang gaya antar. Polaritas dan antarmolekul Angkatan Menentukan polaritas fase stasioner adalah rumit dan tidak mudah diukur. Polaritas ditentukan oleh gaya antar yang kompleks dan sulit untuk memprediksi dalam sistem kromatografi. Polaritas dari murni cair dapat ditentukan oleh momen dipol nya. Sifat fisik lainnya, seperti titik didih dan tekanan uap, mencerminkan tingkat antarmolekul pasukan. Sebuah momen dipol besar dan titik didih yang tinggi akan mencerminkan tinggi polaritas dan gaya antarmolekul yang kuat. Namun, parameter ini berhubungan untuk cairan murni, dan di GLC, kami tertarik pada gaya antar antara dua molekul yang berbeda-suatu zat terlarut di negara uap dan cairan fase stasioner. Sistem semacam ini rumit dan tidak mungkin di waktu untuk menghasilkan skala numerik tunggal yang dapat digunakan untuk mewakili

48

semua mungkin interaksi. c Klasik, gaya antarmolekul telah diklasifikasikan sebagai van der Waals gaya (tercantum pada Tabel 4.2) dan ikatan hidrogen. Dari van der Waals pasukan, dispersi hadir antara semua senyawa organik, bahkan nonpolar yang. Akibatnya, dispersi tidak menarik banyak kecuali jika nonpolar hidrokarbon adalah zat terlarut. Induksi dan orientasi memberikan kekuatan selektivitas untuk sistem kromatografi, dan mereka menyebabkan polaritas kami telah membahas. Namun, upaya-upaya untuk memperbaiki ini chromatographers generalisasi polaritas ke parameter yang lebih berguna belum dari banyak nilai praktis. Ikatan hidrogen lebih baik dipahami dan dibuktikan hanya jika salah satu molekul memiliki atom hidrogen terikat pada atom elektronegatif seperti nitrogen atau oksigen. Contohnya adalah alkohol dan amina yang dapat keduanya menyumbangkan dan menerima atom hidrogen untuk membentuk ikatan hidrogen. Lain molekul seperti eter, aldehida, keton, dan ester hanya dapat menerima proton-mereka tidak untuk donasi. Oleh karena itu mereka dapat membentuk ikatan hidrogen hanya dengan donor seperti alkohol dan amina. ikatan hidrogen relativitas

TIV ~ ly kekuatan yang kuat dan mereka ver ~ penting dalam kromatografi; participatmgmolekul biasanya digolongkan sebagai donor ikatan hidrogen dan / atauikatan hidrogen akseptor.Kekuatan ikatan hidrogen juga dapat menyebabkan interaksi yang tidak diinginkan.Zat terlarut mampu ikatan hidrogen dapat menjadi melekat pada dindinginjeksi port, mendukung solid, dan tabung kolom. Seringkali adsorpsimengakibatkan desorptions lambat sehingga menimbulkan puncak nonsymmetrical disebut tailingpuncak. Ini tidak diinginkan dalam bentuk asimetri puncak seringkali dapat dihilangkanderivatizing permukaan oleh gugus hidroksil pada dinding dan pada dukungan solidpermukaan. Silanization dari solid mendukung dibahas dalam Bab 5.Efek gabungan dari semua kekuatan antarmolekul tidak dapat diperlakukan secara teoritisuntuk menghasilkan polaritas "" nilai untuk sebuah molekul tertentu. Sebaliknya, empirispengukuran, dan indeks dihitung dari pengukuran empiris,telah dirancang untuk mewakili polaritas molekul.

Faktor PemisahanFaktor pemisahan, sebuah, adalah parameter mengukur distribusi relatifkonstanta; nilai dapat ditentukan dari suatu kromatogram. Selama duapuncak berdekatan, faktor pemisahan adalah rasio dari mereka relatif disesuaikanvolume retensi

49

didefinisikan sehingga (VR.) 2 adalah puncak eluting kedua. Seperti tercantum dalam persamaan 1,faktor pemisahan ini juga sama dengan rasio faktor retensi ataurasio konstanta distribusi untuk dua puncak. Dengan demikian, itu merupakanrelatif interaksi antara masing-masing zat terlarut dan fase diamdan dapat digunakan untuk mengekspresikan gaya antarmolekul yang relatif dan besarnyakesamaan atau perbedaan. Dalam prakteknya, ia memberitahu kita bagaimana sulitnyaadalah untuk memisahkan kedua zat terlarut-semakin besar nilai dari sebuah, semakin mudahpemisahan. Jika = 1,00, tidak ada kelarutan diferensial dan tidak ada pemisahanmungkin. Untuk meringkas: K; dan k adalah konstanta yang menunjukkan sejauhgaya antarmolekul antara terlarut dan fase stasioner, sedangkanmenyatakan kelarutan diferensial untuk dua zat terlarut pada diberikan stasionertahap.Hubungan antara a dan resolusi yang diberikan oleh persamaan 2.

Dengan menggunakan persamaan ini, dan membuat asumsi masuk akal, dapat dihitungbahwa seorang yang baik, kolom dikemas mampu menyelesaikan puncak dengan a-

nilai sekitar 1,1; kolom kapiler, memiliki nomor plat yang lebih besar yaitudiperlukan untuk resolusi zat terlarut dengan sma ler ~ a-nilai, d? WN untuk kira-kira! 1,02.Meningkatkan pemisahan dapat mempengaruhi accomphshed oleh banyak perubahandari tiga parameter, N, k atau a. Untuk kolom dikemas, adalah seringkaliparameter dengan pengaruh terbesar. Mengubah itu acco ~ ~ sually plished b.ymengubah fase diam dan dengan demikian mengubah polanty tersebut. Yaitumengatakan, jika seseorang memiliki pemisahan buruk pada kolom dikemas, ia / dia biasanyamemilih fase stasioner yang berbeda.Prosedur ini akan bekerja pada kolom PL juga, tapi kolom OT memilikiseperti efisiensi yang tinggi (N-nilai) yang mengubah kolom kurang sering. ItuParameter ketiga, k, dapat ditingkatkan dengan menurunkan suhu kolom,biasanya strategi yang efektif, terutama dengan kolom PL yang beroperasi disuhu yang lebih rendah daripada dibandingkan dikemas kolom. Namun, meningkatkank di atas nilai 10 tidak akan menghasilkan keuntungan banyak dalam resolusi dan retensikali akan lebih panjang.Sangat menarik untuk membandingkan efek pada resolusi perubahan iniparameter. Persamaan 2 dapat diatur kembali untuk menghitung jumlah piringdiperlukan untuk mencapai resolusi 1,0 dengan berbagai nilai-nilai k dan:

Retensi Kovats IndeksUntuk membuat skala polaritas, kita perlu suatu metode yang handal untukmenetapkan dan mengukur perilaku retensi zat terlarut. Parameter

50

seperti volume retensi dan faktor retensi tampaknya cocok,tetapi mereka tunduk pada variabel terlalu banyak. nilai relatif jauh lebih baik,dan satu parameter seperti awalnya didefinisikan oleh Kovats [2] telah dengan baikditerima. Menggunakan serangkaian homolog n-paraffins sebagai standar terhadap

yang disesuaikan volume retensi zat terlarut diukur untuk kepentingan. -Nyapilihan n-paraffins didasarkan tidak hanya pada ketersediaan relatif mereka tetapipolaritas mereka juga sangat rendah dan kebebasan mereka dari ikatan hidrogen.Indeks retensi Kovats, l, memberikan nilai dari 100 kali jumlahkarbon untuk setiap paraffins-n. Jadi, heksana memiliki nilai 600 danheptana 700 pada semua fase cair. Ketika serangkaian hidrokarbon homologadalah dikromatografi, gaya antarmolekul yang relatif konstandan pemisahan dikendalikan terutama oleh perbedaan tekanan uap(Sebagaimana tercermin dalam titik didih). Kromatogram yang dihasilkan menunjukkanhubungan logaritmik antara jumlah karbon dan disesuaikan retensikali, mencerminkan kecenderungan titik didih antara anggotaseri homolog. Hubungan linear dipamerkan ketika log dariretensi disesuaikan waktu (atau volume) diplot versus indeks Kovats sebagaiditunjukkan pada Gambar 4.3.Untuk menemukan indeks Kovats untuk terlarut diberikan pada fase diam yang diberikan,beberapa anggota dari seri homolog parafin yang dikromatografidan diplot. Kemudian zat terlarut dijalankan di bawah kondisi yang sama dan yang Indeksnilai ditentukan dari grafik. Cara terbaik adalah jika paraffins dipilih braketvolume retensi analit itu. Jika laju alir dijaga konstan selamapengumpulan data ini, kemudian disesuaikan waktu retensi dapat diplot.Atau, index dapat dihitung dari persamaan 4,

dimana u subskrip berdiri untuk analit yang tidak diketahui dan x dan (x + 1)berdiri untuk jumlah karbon di paraffins eluen sebelum dansetelah analit, masing-masing.

51

Indeks Kovats telah menjadi metode yang populer untuk pelaporan data GC, mengganti parameter retensi mutlak. McReynolds [3] telah diterbitkan PU ~ buku referensi indeks konsisten diri untuk ~ 350 zat terlarut pada 77 stasioner fase pada dua suhu. Dari data tersebut dapat dilihat bahwa Kovats indeks suhu sangat tidak tergantung dan yang berdekatan anggota. dari seri apapun homologus akan memiliki nilai indeks ~ diff cincin oleh sekitar 100 ~ ~ mt. Dengan menggunakan pendekatan ini, seseorang dapat memperkirakan yang dn ~ ~ x untuk kimia apa pun jika indeks untuk satu anggota senes homolog yang dikenal. Sementara paraffins mewakili seperangkat standar universal untuk menetapkan indeks, seri homolog lainnya telah digunakan dalam industri partic Lar ~ mana seri lain yang umumnya digunakan [4]. Sebagai contoh, empat indeks sistem baru-baru ini telah dibandingkan untuk mencirikan asam nitrogen dan obat netral [5]. The alkylhydantoins dan alkylmethylhydantoins berbalik keluar menjadi standar indeks yang paling layak untuk retensi senyawa dipelajari. Rohrschneider-McReynolds Konstanta Mari kita kembali ke diskusi kita mengenai penentuan polaritas fase stasioner dengan mulai contoh menggunakan Kovats retensi indeks. Dari McReynolds [3] kita menemukan bahwa toluen memiliki retensi Kovats indeks 773 pada fase squalane nonpolar dan 860 di lebih polar dioctylphthalate. Perbedaan dalam indeks, 87, menyediakan mengukur polaritas relatif dari peningkatan dioctylphthalate relatif terhadap squalane. Perbedaannya dapat ditunjuk sebagai l1.I. Rohrschneider [6] mengusulkan daftar lima bahan kimia yang dapat digunakan sebagai probe test (seperti toluena terlarut) untuk membandingkan indeks retensi pada squalane (nonpolar standar universal) dan setiap fase cair lainnya. -Nya pilihan yang tercantum di bawah ini (probe McReynolds 'juga terdaftar).

52

Semua lima pesawat kini berjalan di squalane dan pada fase diam yangpolaritas yang akan ditentukan, dan satu set nilai lima AI ditentukan.Masing-masing berfungsi untuk mengukur sejauh mana interaksi antarmolekul antaraprobe dan fase diam, dan bersama-sama mereka memberikan mengukurdari polaritas fase diam. keterangan lebih lanjut tentang prosedurdapat ditemukan di koran oleh Supina dan Rose [7].Pada tahun 1970 McReynolds [8] pergi satu langkah lebih jauh. Dia beralasan sepuluhprobe akan lebih baik dari lima dan bahwa beberapa dari lima asli harusdigantikan oleh homologs lebih tinggi. Hal ini ternyata bahwa sepuluh probe dansepuluh maka nilai indeks terlalu banyak. Kebanyakan kompilasi dari RohrschneiderMcReynoldsdaftar nilai hanya 5. Tabel 4.4 memberikan nilai AI selama 13 stasionerfase.Apakah McReynolds jumlah penggunaan dalam menentukan polaritas? Pengaturan inidi Tabel 4.4 adalah sesuai dengan nilai peningkatan rata-ratalima nomor dan jelas menunjukkan bahwa peningkatan polaritas sebagai salah satu turunmeja. Tapi seberapa banyak? Itu adalah dimana sistem jatuh pendek. Siapapunnilai dapat menunjukkan interaksi sangat kuat. Sebagai contoh, tricresylphosphatememiliki nilai yang sangat tinggi untuk n-butanol, menunjukkan bahwaberinteraksi kuat dengan alkohol, mungkin dengan membentuk ikatan hidrogen.Apakah ada kegunaan Sistem McReynolds? Pertimbangkan-OY 202 danOY-21O. Mereka memiliki nilai sama menunjukkan bahwa kedua polimer

53

identik kecuali perbedaan panjang rantai dan viskositas (yang memilikisedikit mempengaruhi polaritas). Jenis perbandingan itu penting pada awalhari GC saat polimer baru dibuat untuk menggantikan pasokan lelahpolimer tua, misalnya OY-210 diganti OF-aku. The McReynoldsnilai diberikan bukti persamaan mereka.Juga, jumlah dari lima nilai McReynolds telah digunakan untuk memverifikasikenaikan polaritas polimer yang mengandung silikon meningkatkan persentasekelompok fenil. Gambar 4.4 menunjukkan plot selama lima polimer silikonpada kolom berikat WCOT leburan silika (kecuali untuk SP,-2.250 yang berasal daridikemas data kolom). Contoh-contoh ini menunjukkan beberapa utilitas untuk metode ini,tapi jelas kita masih kurang alat sederhana untuk memilih yang baik diamfasa untuk pemisahan tertentu.Studi lainBerbagai kelompok pekerja telah berusaha untuk memperbaiki atau memperpanjang empirisMcReynolds data dengan menggunakan berbagai pendekatan teoretis. Palingmengasumsikan bahwa tiga atau empat jenis gaya antarmolekul akancukup untuk mencirikan fase stasioner: Pasukan dispersi, interaksi dipolar,dan satu atau dua jenis ikatan hidrogen. Upaya ini belummemiliki banyak dampak pada proses pemilihan tahap diam dan tidak akanakan dijelaskan lebih lanjut di sini. Untuk informasi lebih lanjut, karya-karya Hartkopf[9], Hawkes [10], Snyder [11], Risby [12], dan Carr [13] dapat dikonsultasikan.

Kegiatan KoefisienAda satu cara yang umum lain untuk mengungkapkan interaksi antaraterlarut dan fase diam dan itu muncul dari pertimbangantermodinamika solusi.Hukum Raoult's menyatakan hubungan antara tekanan uapsolusi di atas, PA dan tekanan uap dari zat terlarut murni, .. PJ,

54

mana XA adalah fraksi mol dari A. Zat terlarut terlarut dianalisis olehGC sering menunjukkan kurang dari perilaku ideal dan mengikuti Hukum Henry yangsebuah proporsionalitas konstan menggantikan tekanan uap zat terlarut murni. Untukmemungkinkan untuk non-idealistis, Hukum Raoult yang dapat dimodifikasi dengan memperkenalkankonsep kegiatan koefisien y:

Jadi kegiatan hubungan koefisien beruang ke gaya antarantara zat terlarut dan pelarut. Jika dapat diukur, juga akan memberikanukuran dari kekuatan ini.Persamaan 7 menunjukkan hubungan antara aktivitas dan koefisiendistribusi konstan, K;

1 (adalah gas konstanta, T adalah temperatur, d; adalah densitas dari stasionerfase, dan (MW) s adalah berat molekul fase diam.Pertimbangkan dua zat terlarut, A dan B, yang dikromatografi. Rasiokonstanta distribusi mereka adalah sama dengan rasio retensi mereka disesuaikanvolume sebagaimana dinyatakan dalam Persamaan 1, dan mensubstitusikan persamaan 7 ke persamaan1 hasil:

Karena mengungkapkan tingkat pemisahan A dan B, persamaan 8 menunjukkanbahwa pemisahan ini tergantung pada dua faktor: rasio uaptekanan (atau titik didih), dan rasio koefisien aktivitas (atau antarmolekulkekuatan-kekuatan antara zat terlarut dan fase diam). Hal ini untuk inialasan bahwa kedua parameter tersebut ditentukan dalam Bab 1 sebagai duavariabel penting dalam mendirikan sistem GC. Ini adalah rasio aktivitaskoefisien yang memberikan GC meningkatkan kemampuan untuk mencapai pemisahan dibandingkan

Salah satu contoh klasik pemisahan dua zat terlarut dengan hampirtitik didih Arne adalah benzena (pb 80,1 ° C) dan cyclohexane(B.P '81,4 ° C). Bahkan meskipun mereka sangat Simi boilin ar ~? poin (~ a. d uaptekanan), mereka dengan mudah dipisahkan oleh GC usmg statlOn sebuah hqU1 ~ ~ ry fasapolaritas yang moderat dan berinteraksi lebih kuat dengan awan-pibenzena daripada yang dilakukannya dengan cyclohexane kurang polar:

Kegiatan koefisien dapat dihitung dari data GC menurut persamaan10:

55

di mana V adalah volume retensi tertentu (volume retensi bersih pada O ° Cdan per gram fase diam). Jika b: nzene dan y.clohexan ~ ~. Adalahdikromatografi dinonylphthalate pada 325 K, koefisien aktivitas merekaditemukan untuk masing-masing 0,52 dan 0,82 [14] dan 1,6 = = 0.82/0.52.Benzene adalah saldo lebih dari cyclohexane oleh dinonylphthalate kutubkarena interaksi yang lebih besar yang antarmolekul. Sementara aktivitas koefisientidak biasanya ditentukan untuk tujuan ini, jelas bahwa mereka adalahberlaku berarti untuk mengekspresikan interaksi antarmolekul di Gc.

LIQUID stationary TAHAPAN (GLC)Squalane telah dibahas sebagai fase cair dianggap memilikipolaritas sedikit. Ini adalah hidrokarbon jenuh dengan bentuk ~ l ~ <: 30 H6z;strukturnya ditunjukkan pada Gambar 4.5. suhu batas atas Its IS hanya125 ° C, sehingga parafin yang lebih besar, Apolane 87, dengan rumus Cs7H176 seringdigunakan sebagai pengganti meskipun sedikit lebih polar (lihat Tabel 4.4).

Silikon Polimerpolimer silikon memiliki kestabilan suhu yang baik dan diubah silikonpolimer sekarang mendominasi fase cair yang umum digunakan. Berbagaipolaritas dapat disediakan dengan mengubah persentase kelompok kutub, untukcontoh fenil dan kelompok cyanopropyl. Yang paling polar adalah sebuah dimethylsiliconestruktur yang ditunjukkan pada Gambar 4.6; itu dijual di bawah namaOY-1 dan OY-101 oleh Ohio Valley Specialty Kimia, yang pertama menjadisebuah permen karet dan yang kedua cairan. Keduanya termasuk dalam daftar lengkapsilikon fase pada Lampiran VI."Dari konstanta McReynolds (Tabel 4.4), dapat dilihat bahwa OY-1dan OY-101 telah dasarnya polaritas yang sama dan sedikit lebih polardari Apolane 87. Sebagai kelompok metil digantikan oleh lebih polarkelompok fenil dan cyanopropyl, polaritas meningkat dengan dibuktikan olehMcReynolds meningkatkan konstanta. Tabel 4.5 daftar beberapa sebutan alternatifyang digunakan untuk polimer dengan produsen lain.

Pase Umum LainBahkan ini daftar panjang polimer silikon tidak memenuhi kebutuhansemua chromatographers yang mencari cairan dengan polaritas yang lebih tinggi dan / atau lebih tinggisuhu operasi. Serangkaian polimer polietilen telah memenuhibeberapa kebutuhan polaritas yang lebih tinggi karena bahan-bahan tersebut dapat hidrogenobligasi. Struktur polimer ini diberikan pada Gambar 4.7. The perkiraan

56

berat molekul diberikan sebagai nilai numerik pada nama. Untukcontoh Carbowax 20m ® memiliki berat molekul 20,000; itu adalah yang tertinggi

berat molekul yang tersedia secara komersial dan dapat digunakan sampai dengan 225 ° C dikemas kolom dan 280 ° C dalam beberapa berikat kolom kapiler. Serangkaian polimer silikon carborane (lihat Gambar 4.8). Telah dirancang terutama untuk kerja suhu tinggi. Mereka pertama kali disintesis pada tahun 1964 oleh Olin Kimia dan dijual dengan nama dagang Dexsil.v Dexsil300 ® adalah yang paling polar, setelah semua kelompok metil pada rantai. Hal ini dapat digunakan sampai untuk 400 ° C. Fitur Alat Tulis Phases Untuk alasan praktis, adalah diinginkan untuk hanya memiliki jumlah minimum kolom yang akan memecahkan masalah yang paling sering seseorang pemisahan. Buka kolom tubular sangat efisien yang lebih sedikit dari mereka yang biasanya diperlukan, tetapi itu adalah umum untuk memiliki dua menjadi empat tahap yang berbeda dan beberapa film yang berbeda ketebalan dan panjang. informasi yang lebih spesifik diberikan dalam masing-masing masing-masing bab pada kolom kapiler dan dikemas. Memilih Alat Tulis Fase Cair Hal ini jelas dari pembahasan sebelumnya bahwa tidak ada sistem yang mudah digunakan memiliki telah ditemukan untuk membimbing proses seleksi. Tentu saja kita tidak dapat mengandalkan McReynolds konstanta saja. Peribahasa sederhana yang umum digunakan adalah salah satu yang kami mulai bagian ini-"seperti larut seperti." Yang mengatakan, memilih salah satu kolom nonpolar untuk campuran nonpolar dan kolom polar untuk campuran kutub. Pengecualian terhadap generalisasi ini terjadi ketika salah satu upaya untuk memisahkan zat terlarut yang mirip seperti isomer, Sebagai contoh, semua isomer xylene kurang lebih nonpolar dan memiliki titik didih yang sama. Sebuah stasiun-nonpolar

57

er fase tidak akan memuaskan untuk pemisahan mereka karena mereka tidakbanyak bervariasi baik titik didih atau polaritas. Untuk menonjolkan kecilperbedaan polaritas membutuhkan fase diam polar seperti DB-lilin. ®Gambar 4.9 menunjukkan pemisahan yang baik pemisahan ini menantang.Setelah aturan polaritas umum dan menggunakan kolom dikemas, ringandimuat (5%), kolom empat kaki, 2 mm id, OV-lol akan menjadi pilihan yang baikuntuk sampel nonpolar dan Carbowax serupa 20m ® kolom untuk kutubsampel. Antara dua ekstrim, salah satu polimer silikon tentang intermedietpolaritas (seperti OV-17) dapat digunakan. Kemasan khusus lainnyadibahas dalam Bab 5.Untuk kolom tubular membuka pilihan fase diam jauh lebih kecilkritis. Sebuah film tipis (0,25 # Lm) metil silikon kolom l5 meter (OV-lol)

58

akan baik untuk skrining umum. Serupa, tetapi lebih polar silikonpolimer (misalnya cyano-derivatif, OV-225 atau OV-275) akanlebih baik untuk sampel lebih kutub. Kolom kapiler yang setara dari Carbowax20m ® (seperti DB-Wax ®) adalah pilihan yang logis juga, meskipun inikolom yang mudah teroksidasi dan memiliki daya tahan yang berguna yang relatif singkat.Sebuah pertimbangan terakhir dalam memilih fase cair keterbatasan suhu.Pada ujung atas, suhu tercapai dimana tekanan uapcairan terlalu tinggi dan berdarah dari kolom memberikan latar belakang yang tinggidetektor sinyal. Pada temperatur tinggi seperti umur pendek dan kolomkromatografi adalah miskin karena berdarah. Tabel dari umum cairfase dalam bab ini telah termasuk batas-batas suhu atas untukfase ketika digunakan dalam kolom dikemas. Batas kolom tabung terbukamirip-biasanya sedikit lebih tinggi jika terikat pada kolom. Suhu rendahbiasanya batas titik beku atau suhu transisi gelaspolimer. Contoh klasik adalah "Carbowax '20m yang padat disuhu ruang dan mencair sekitar 60 ° C, batas suhu yang lebih rendah.

SOLID stationary TAHAPAN (GSC)

Padatan digunakan dalam GSC secara tradisional berjalan di kolom dikemas, subjekbab berikutnya. Namun, daftar padatan umum diberikan dalam Tabel 4.6.Seperti mendukung padat digunakan dalam GLC, padatan ini seharusnya kecilukuran partikel dan seragam-misalnya rentang 80/100 mesh.Beberapa makanan padat telah dilapisi pada dinding dalam kapilerkolom dan disebut mendukung kolom dilapisi tubular atau Scot terbuka.Informasi lebih lanjut tentang mereka yang termasuk dalam Bab 6.

4. Dikemas Kolom dan inlet

Semua pekerjaan awal dalam kromatografi gas dilakukan pada kolom dikemasdan instrumen komersial pertama diterima hanya dikemas kolom. Kemudian,ketika membuka kolom kapiler tubular ditemukan, hanya satu produsen(Perkin-Elmer) diproduksi mereka, sehingga sebagian besar chromatographers terusdikemas menggunakan kolom. Akibatnya, banyak literatur awal hanya melaporkandikemas kolom perpisahan. Hari ini, diperkirakan bahwa lebih dari 80%dari semua analisis yang dibuat pada kolom kapiler.Kedua jenis kolom yang cukup berbeda yang masing-masing akandibahas dalam bab tersendiri. Persyaratan instrumental jugaagak berbeda, sehingga sistem inlet masing untuk setiap jenis termasukdi tiap bab.Dikemas kolom biasanya terbuat dari baja stainless dan luar

59

diameter 1 / 4 atau 1 / 8 inci dan panjang 2 sampai 10 kaki. Untuk aplikasiinertness membutuhkan lebih besar, bahan alternatif telah digunakan termasukkaca, nikel, polimer fluorocarbon (Teflon "), dan baja yang dilapisi dengankaca atau Teflon ", Tembaga dan aluminium yang mudah lunak untuk mudahpembengkokan, tetapi tidak dianjurkan karena reaktivitas mereka.

SOLID DUKUNGUntuk kolom dikemas, fase cair stasioner dilapisi pada dukungan solidyang dipilih untuk daerah permukaan yang tinggi dan inertness. Banyak bahan

telah digunakan, tapi yang dibuat dari tanah diatome (Chromosorbw)telah ditemukan untuk menjadi yang terbaik. Sifat-sifat dari jenis utama terdaftarpada Tabel 5.l.Permukaan bumi mendukung diatome sering terlalu aktifuntuk sampel GC kutub. Mereka mengandung bebas hidroksil-kelompok yang dapat membentuktidak diinginkan ikatan hidrogen dengan molekul terlarut dan menyebabkan tailing puncak.Bahkan bahan yang paling inert (putih Chromosorb W ®) perlu asamdicuci (ditunjuk AW) dan silanized untuk membuatnya masih lebih [lembam 1].Beberapa reagen silanizing khas adalah dimethyldichlorosilane (DMDCS) danhexamethyldisilazane (HMDS). Mendukung putih dinonaktifkan diketahuidengan nama seperti Supelcoporrs, Chromosorb W-Hp ®, Gas Cr Q II ®,dan Q ® Anachrom. Salah satu kelemahan dari penonaktifan adalah bahwa ini mendukungmenjadi hidrofobik, dan pelapisan mereka dengan cairan polar dapat stasionersulit.Seperti tercantum dalam Bab 3, kisaran sempit partikel kecil menghasilkan lebih banyakkolom efisien. Ukuran partikel biasanya diberikan sesuai dengan berbagai mesh,ditentukan oleh ukuran pori dari saringan yang digunakan untuk penyaringan (lihat Tabel5.2). pilihan umum untuk GC adalah 80/100 atau 100/120 mesh.Jumlah fase cair dilapisi pada dukungan solid bervariasi dengandukungan dan dapat berkisar antara 1 menjadi 25%. Tabel 5.3 menunjukkan bahwa 15% cairfase pada ® p Chromosorb adalah setara loading menjadi hampir dua kali jumlah(25,7%) pada Chromosorb W ® karena perbedaan mereka dalam kerapatan dan permukaan

60

daerah. Chromosorb G ® hanya bisa menampung sejumlah kecil cairan (biasanya3-5%).beban rendah lebih baik untuk efisiensi tinggi dan tinggi senyawa mendidih,dan beban tinggi yang lebih baik untuk sampel besar atau volatile zat terlarut-gasmisalnya. Solusi dari fase stasioner dibuat di dalam suatu pelarut yang mudah menguap,dicampur dengan dukungan yang solid, dan menguap untuk menghapus pelarut. Ituakhir materi, bahkan mereka dengan 25% fase diam cair (pada ChromosorbP ®) akan muncul kering dan akan mudah pak ke kolom.

LIQUID TAHAPAN Alat TulisHampir setiap cair nonvolatile ditemukan di sebuah laboratorium kimia umumtelah diuji sebagai fase stasioner mungkin. Akibatnya, adaadalah fase cair terlalu banyak tercantum dalam katalog pemasok komersial "(biasanyasekitar 200 dari mereka). Masalahnya adalah untuk membatasi daftar panjang tahap keyang akan memecahkan beberapa masalah yang paling analitis. Untuk mengakhiri ini beberapa pekerjatelah menerbitkan daftar mereka dari fase pilihan. Beberapa pilihan-pilihan initercantum pada Tabel 5.4. Secara umum, mereka menyertakan kolom nonpolar seperti

metil silikon, beberapa polaritas menengah, sebuah silikon yang sangat polarseperti OV-275, dan Carbowax polyglycollike ",Sebuah pertimbangan sekunder adalah jumlah yang dibutuhkan untuk fase diammantel dukungan solid. Tabel 5.1 tercantum batas atas untuk beberapa mendukung.Batas bawah biasanya jumlah minimum yang akan memberikan lengkap

61

cakupan permukaan dukungan, jumlah yang bergantung pada permukaandaerah (juga tercantum pada Tabel 5.1). Namun, pelapis seragam sulitterutama untuk cairan mencapai kutub, dan persentase minimum biasanyaditentukan oleh trial and error.Pertimbangan ketiga adalah panjang kolom, tetapi tidak penting jika instrumen tersebut,an mampu suhu diprogram (lihat Bab 9). Kolompanjang biasanya pendek (1 sampai 3 meter) untuk kenyamanan dalam kemasan baikdan penanganan.Memilih kolom terbaik (fase cair) untuk sampel yang diberikan telah dibahasdalam Bab 4, tapi referensi yang berguna menyediakan hampir 200 contoh aktualpemisahan pada kolom dikemas telah tersedia baru-baru ini oleh Supelco[2]. pemasok lain juga memberikan informasi aplikasi.

SOLID stationary TAHAPAN (GSC) padatan adsorben seperti gel silika umum dan alumina digunakan di GSC, tetapi sebagian besar padatan digunakan sebagai fase stasioner telah dikembangkan untuk spesifik

aplikasi di GSC. Tabel 4.6 tercantum beberapa dari mereka dan bab ini akan menggambarkan beberapa pemanfaatan bersama mereka. Sebuah pemisahan khas gas tetap pada gel silika ditunjukkan dalam Gambar 5.1. Meskipun bentuk puncak dan nomor plat yang agak baik dalam contoh ini, banyak makanan padat yang digunakan dalam GSC menghasilkan bentuk miskin (biasanya tailing) dan mengecewakan efisiensi. Catatan udara yang tidak dipisahkan menjadi oksigen dan nitrogen pada gel silika. Sangat mudah untuk memisahkan oksigen dan nitrogen dengan menggunakan padatan dikenal sebagai molekul saringan, Zeolit alami dan bahan-bahan sintetis seperti logam alkali aluminoscilicates. Pemisahan klasik pada saringan molekul sintetik adalah ditunjukkan pada Gambar 5.2. Saringan ini diberi nama sesuai dengan mereka perkiraan ukuran pori efektif, misalnya, 5A memiliki 5 A pori-pori dan 13X, 9 A pori-pori. Pemisahan oksigen dan nitrogen adalah hampir sama di kedua saringan, tetapi CO mengambil dua kali lebih lama untuk elute dari saringan Amolecular 5. Carbosievesv adalah tipikal dari padatan yang telah dibuat untuk GC, dalam hal ini kasus dengan pirolisis dari polimer prekursor yang menghasilkan karbon murni mengandung pori-pori kecil dan berfungsi sebagai saringan molekul. The Carbosieves '"akan terpisah oksigen dan nitrogen dan dapat diganti untuk saringan molekul hanya dijelaskan. Mereka juga menemukan gunakan untuk pemisahan berat molekul rendah hidrokarbon dan formaldehida, metanol dan air. Lainnya nama dagang adalah Ambersorbv dan Carboxen '".

62

Lain kelas grafitisasi adsorben karbon jelaga karbon yangadalah nonporous dan spesifik dan terpisah molekul organik sesuaiuntuk struktur geometris dan polaritas. Seringkali mereka juga ringan dilapisi denganfase cair untuk meningkatkan kinerja dan meminimalkan tailing. Tokoh5,3 menunjukkan pemisahan khas dari campuran pelarut. Satu umum perdagangannama untuk materi-materi ini adalah Carbopackw,Pada tahun 1996 Hollis [3] disusun dan dipatenkan polimer berpori yangtelah dipasarkan di bawah "nama dagang Porapak ', ini memberikan solusi yang baikterhadap masalah memisahkan dan menganalisis air dalam pelarut polar. Karenakecenderungan kuat untuk hidrogen-ikatan, air biasanya ekor pada kebanyakan burukfase stasioner, tapi Porapakv memecahkan masalah seperti yang ditunjukkan pada Gambar 5.4.

63

Awalnya ada lima polimer yang berbeda, yang ditunjuk melalui T Pdi kepolaran meningkat, sekarang ada delapan versi. Air sangat elutescepat pada Porapak P dan Q membuat mereka ideal untuk aplikasi yangdimana air dinyatakan akan mengganggu senyawa dari bunga. PorapakQ ® juga dapat digunakan untuk memisahkan oksigen dan nitrogen pada -78 ° C. Sebuah kompetitifserangkaian polimer yang dijual dengan "nama dagang Chromosorb 'CenturySeri. Untuk contoh lebih lanjut dari aplikasi berkonsultasi dengan literatur yang tersediadari rumah pasokan kromatografi (lihat Lampiran VIII).

GAS ANALYSIS

Analisis gas adalah salah satu aplikasi utama kolom dikemas GSC. Karakteristik kolom dikemas yang membuat mereka ideal untuk gas analisis adalah: adsorben * memberikan daerah permukaan yang tinggi untuk interaksi maksimal dengan gas yang mungkin sulit untuk mempertahankan atas fase stasioner cair;

64

* Besar sampel dapat diakomodasi, menyediakan deteksi absolut lebih rendah batas; * Beberapa kolom dikemas GCS dapat dikonfigurasi untuk dijalankan di bawah ambien suhu yang juga akan meningkatkan retensi dari gas zat terlarut; * Unik kombinasi dari beberapa kolom dan / atau valving yang membuatnya mungkin untuk mengoptimalkan sampel tertentu. Gambar 5.5 menunjukkan satu aplikasi seperti untuk gas minyak serpih. katup gas sampling juga umum pada instrumen ini. A umum konfigurasi adalah katup 6-port yang ditunjukkan pada Gambar 5.6. Hal ini dioperasikan dalam satu dari dua posisi: satu untuk mengisi loop sampel dan satu untuk "menyuntik" sampel. Ada dasarnya tidak memiliki volume mati dengan sampel gas katup dan pengulangan sangat baik. Katup dapat ditampung dalam oven terpisah untuk menjamin reproducible kuantitatif sampling. Tekanan sampel dalam katup penting bagi akurat kuantisasi. Namun, jika loop sampel pada tekanan ambien dan inlet kolom pada tekanan tinggi yang diperlukan untuk analisis, yang agak baseline pergeseran besar sering diamati seperti tampak pada Gambar 5.7. Akibatnya, loop sampel sering terisi dalam tekanan yang lebih tinggi untuk menghilangkan masalah ini. Atau, kolom dapat dioperasikan pada tekanan konstan, bukan arus konstan yang lebih umum. Katup juga dapat digunakan untuk beralih ke kolom mencapai konfigurasi unik untuk pemisahan tertentu. Peninjauan oleh Willis [4] berisi banyak berbeda valving pengaturan. Backflushing juga dapat dicapai dengan tepat valving dan ini adalah teknik yang umum digunakan dalam analisis gas. Gas chromatographs digunakan untuk analisis gas biasanya dipasang dengan thermal detektor konduktivitas (TCD), yang bersifat universal, stabil, dan menengah sensitif dan biasanya dijalankan dengan gas pembawa helium. Karena yang paling panas Detektor konduktivitas yang berbeda dan memiliki dua elemen aktif, baik

65

66

elemen dapat digunakan untuk pengaturan kolom khusus termasuk dualkolom operasi.Salah satu jenis sampel yang tidak dapat dianalisis dengan Ted dan heliumpembawa gas hidrogen dalam campuran gas. Hidrogen's konduktivitas termalsangat dekat dengan helium bahwa bentuk puncak sering tidak teratur-biasanyadengan W-bentuk dan hasil kuantitatif sehingga tidak mungkin [5]. Itukonduktivitas termal dari campuran biner dari helium dan hidrogen bukanfungsi linear sederhana. Lebih diskusi dan beberapa solusi yang mungkin untuk inimasalah dapat ditemukan dalam monografi Thompson [6].Ketika sebuah detektor yang lebih sensitif adalah diperlukan, TCD tidak memadai danyang FID seringkali tidak memuaskan karena tidak universal. Dalam situasi ini,seperti mungkin terjadi dalam analisis gas lingkungan, salah satu ionisasi lainnyadetektor adalah lebih baik. Ada tersedia secara komersial ionisasidetektor yang telah memenuhi kebutuhan ini [7].

67

Lubang UNTUK SAMPEL CAIR DAN SOLUSI

Contoh pengantar untuk cairan pada kolom dikemas seringkali dilaksanakandengan microsyringe melalui septum silikon menutup diri seperti yang ditunjukkan padaGambar 5.8. Dalam gambar ini, kolom berbaris colinearly dengan tabung suntikjarum menyediakan salah satu dari dua mode injeksi mungkin: on-kolom atauflash penguapan.Untuk operasi on-kolom, kolom diposisikan seperti yang ditunjukkan pada Gambar5,8 dengan kolom kemasan mulai dari posisi hanya dicapai olehjarum. Ketika jarum suntik didorong sejauh mungkin akan masuk ke pelabuhan, perusahaanisi akan diserahkan ke bagian pertama dari kolom packing-idealnyapada wol kaca kecil plug digunakan untuk menyimpan kemasan dalam kolom. Sanayang analit akan diserap ke kolom atau menguap tergantung pada

mereka relatif distribusi konstanta. Untuk sebagian besar sampel, sebagian besarsampel akan masuk ke dalam fase diam (lihat perhitungan pada Bab3); maka nama pada kolom. Ketika membeli kolom komersial untukon-kolom injeksi, perlu untuk menentukan panjang kolom yangharus dibiarkan kosong sesuai dengan persyaratan geometrik hanyadibahas. Sebuah alternatif lain adalah dengan menggunakan liner pra-kolom yang dapat digantiatau dibersihkan bila kotor.Pada konfigurasi kedua, kolom ditempatkan sedemikian rupa sehingga ujung depan(Dan packing nya) nyaris meluas ke port injeksi dan tidak dapatdicapai dengan jarum suntik. Efisien sampling untuk konfigurasi inimengharuskan sampel menguap dengan cepat (penguapan flash) ketika disuntikkanke pelabuhan. Operasi ini difasilitasi oleh pemanasan injeksiport ke suhu di atas titik didih sampel untuk memastikanpenguapan cepat. Salah satu kelemahan yang mungkin dari metode ini adalah bahwasampel mungkin akan bersentuhan dengan dinding panas pelabuhan dandapat mengalami dekomposisi termal. Untuk alasan ini, lapisan kaca inertsering dimasukkan ke port injeksi.GCS kolom Dikemas hampir selalu dioperasikan pada arus konstangas pembawa. Sebuah katup untuk tujuan ini adalah penting untuk suhu diprogrambekerja. operasional arus konstan yang lebih disukai untuk konduktivitas termaldetektor seperti yang dijelaskan dalam bab detektor (Bab 7).

SPECIAL COLUMNS

68

termasuk untuk analisis tertentu yang tidak dapat dengan mudahdicapai dengan kemasan biasa dan orang-orang dengan dimensi yang tidak biasaseperti kolom microbore disebut.KHUSUS Kolom82 Dikemas Kolom dan inletGambar. 5.8. Sederhana port injeksi untuk injeksi on-kolom.Aplikasi KhususAda beberapa fase stasioner yang telah dirancang untuk memberikankhusus selektivitas untuk analisis sulit. Beberapa tercantum pada Tabel 5.5.Telah ditemukan bahwa pencampuran cairan beberapa tahapan yang berbeda dalam satukolom akan menghasilkan selektivitas berbanding lurus dengan jumlahbagian dicampur bersama [12/08]. Biasanya tidak masalah jika fasedisimpan terpisah dalam kolom atau dicampur bersama. Seorang yang sedikit bergunatercantum pada Tabel 5.5. Beberapa tersedia secara komersial, misalnya, merekadigunakan dalam metode EPA untuk analisis limbah cair. Karena fleksibilitas ini tidak dapatmudah dicapai dengan kolom kapiler, kemasan merupakan salah satu campurankeuntungan unik dari kolom dikemas.Sebagai aturan umum, sampel yang sangat asam atau sangat dasar sulituntuk kromatograf karena reaktivitas tinggi dan hydrogenbonding kuat.Untuk mengatasi dampak ini telah menjadi umum untuk menambahkan kecilJumlah (1-2%) modifier ke fase cair untuk menutupi yang paling aktif

situs. Sebagai contoh, natrium atau kalium hidroksida digunakan untuk menonaktifkankemasan yang digunakan untuk dasar seperti senyawa amina dan asam fosfat untuksenyawa asam seperti asam bebas dan fenol.kolom khusus lainnya yang tercantum dalam Tabel 5.5.Most yang tersedia secara komersialdi kolom dikemas. kemasan kiral yang lain adalah penting; merekalebih sering digunakan pada kolom kapiler dan itu dibahas dalam Bab10.Microbore KolomKolom meningkatkan kinerja sebagai diameter kolom menurun, tetapi sangatdiameter kecil merupakan kasus khusus karena kesulitan packingdan penurunan tekanan tinggi hasil itu. Dikemas dalam kolom dengan diameter750 mikrometer secara komersial tersedia untuk beberapa tahap. Merekadigunakan ketika sebuah kompromi antara kolom dikemas normal dan normalkolom tubular terbuka diperlukan. Beberapa contoh adalah: (a) untuk mencapai keduanyaefisiensi tinggi dan kapasitas sampel yang tinggi, (b) untuk contoh yang sangat mudah menguap;(C) untuk kecepatan yang lebih besar daripada yang dimungkinkan dengan kolom dikemas

69

normal; atau(D) untuk memperoleh keuntungan selektivitas dari suatu pengepakan campuran.

UPGRADE untuk kolom kapilerSementara kolom dikemas lebih disukai untuk beberapa analisis, kolom kapilerlebih efisien dan lebih disukai untuk penggunaan umum. Tua, dikemas-kolomchromatographs gas dapat dipasang di lapangan untuk menerima kolom kapiler,sehingga mereka di upgrade biaya minimal.

Perubahan utama yang dibutuhkan adalah instalasi ~ capillar: r. . d penambahan gas make-up untuk detektor. Kit iniInjector h KNI durpose tersedia dari rumah pasokan lab, dan sebuah McMurtrey. tg t] P13 menggambarkan pembangunan yang buatan sendiri. The EAS ~ est [con'Pada saya'S dari dikemas untuk lebar kolom-kolom membosankan [14]; Jennings [15]English Version. . th. Aku 'telah dibahas secara rinci prosedur. The convers ~ IS SIMP eh e ra, sebagaisebuah ml.n 'Imum, semua orang perlu beberapa alat kelengkapan dan tubing. Theseflcolum.ns.areuseable dengan detektor konduktivitas termal [16] serta ionisasi amedetektor.

and Inlets

kolom kapiler diperkenalkan pada tahun 1959, tetapi tidak digunakan secara luas sampaisekitar tahun 1980, setelah itu mereka terus tumbuh dalam popularitas. Hari ini, diperkirakanbahwa lebih dari 80% dari semua aplikasi yang berjalan pada kolom kapiler.kolom kapiler hanya kolom yang tabung terbuka. Artinya, merekatidak diisi dengan bahan paking. Sebaliknya, sebuah film tipis fase cairmelapisi dinding dalam. Seperti telah dibahas sebelumnya, kolom tersebut benar disebut"Berbentuk tabung terbuka (OT) kolom." Sejak tabung terbuka, perlawanannya terhadap aliransangat rendah, dan panjang panjang, sampai 100 meter yang mungkin.Ini panjang panjang memungkinkan pemisahan sangat efisien komplekssampel campuran. Gambar 6.1 adalah kromatogram khas dari teks standarcampuran pada OT silika 30-m menyatu. Perhatikan simetris puncak tajamdiperoleh untuk senyawa polar, asam, dan dasar.JENIS PL KolomKolom kapiler yang asli, yang diciptakan dan dipatenkan oleh Dr Marcel Golay[1], terdiri dari tabung dengan lapisan tipis fasa cair dilapisi padadi bawah permukaan. Hal ini tepat disebut kolom dinding dilapisi tabung terbukaatau WCOT, yang ditunjukkan pada Gambar 6.2. tabung ini dapat terbuat dari leburan silika, kaca,atau stainless steel. Hampir semua kolom kapiler komersial sekarang dibuatdari leburan silika.

70

Wall-kolom kapiler dilapisi memberikan resolusi tertinggi semua gas kromatografi kolom. Tubing diameter internal 0.10,0.20,0.25,0.32, dan 0,53 mm secara komersial tersedia. panjang biasanya bervariasi dari 10-50 meter, walaupun 100 meter kolom telah digunakan sesekali dan secara komersial tersedia. panjang kolom Long, bagaimanapun, memang membutuhkan analisis panjang kali. Film ketebalan lapisan bervariasi dari 0,1 sampai 5.0micrometers. film tipis memberikan resolusi tinggi dan analisis cepat, tetapi mereka telah membatasi sampel kapasitas. film tebal memiliki kapasitas sampel yang lebih tinggi, tetapi menunjukkan lebih rendah resolusi dan biasanya digunakan untuk hanya senyawa sangat fluktuatif. Jenis lain dari kolom kapiler diperlihatkan pada Gambar 6.3, di Skotlandia atau kolom dukungan berlapis tubular terbuka, di sebelah kiri, dan plot atau , Lapisan berpori kolom tabung terbuka, di sebelah kanan. kolom Scot mengandung lapisan teradsorpsi dukungan solid sangat kecil (seperti "Celite ') dilapisi dengan fase cair. Scot kolom dapat menyimpan lebih banyak fase cair, dan memiliki lebih tinggi sampel kapasitas ketimbang film tipis umum untuk kolom WCOT awal.

71

Namun, dengan pengenalan teknik cross-linking, stabil tebal film yang mungkin untuk kolom WCOT, dan kebutuhan untuk kolom Scot telah menghilang. Sebuah kolom Scot sedikit yang masih tersedia, tetapi secara komersial hanya di tubing stainless steel. kolom plot berisi lapisan berpori yang solid adsorben seperti alumina, saringan molekuler, atau Porapak '". kolom plot sangat cocok untuk analisis gas tetap cahaya dan senyawa volatile. Seorang yang baik Contohnya adalah pemisahan kripton, neon, argon, oksigen, nitrogen, dan xenon pada kolom plot molekul saringan seperti tampak pada Gambar 6.4. Alur kolom mewakili «kecil 5%) namun berbagi penting dari GC kolom pasar.

or COLUMN TUBING

Banyak jenis kolom tubing termasuk kaca, tembaga, nilon, dan stainlessbaja telah digunakan, namun leburan silika sejauh ini merupakan hari paling populer.

Stainless steel diperkenalkan pada awal GC kapiler, namun itu sangat tidak efisien dan terlalu aktif untuk senyawa yang sangat reaktif seperti sebagai steroid,, amina dan asam bebas. kolom Glass, sayangnya, yang rapuh. silika Fused diperkenalkan di 95 1979 [2] dan hari ini di% dari seluruh kapiler kolom yang dijual terbuat dari leburan silika. silika Fused fleksibel dan mudah

72

menangani. Itu juga merupakan bahan tubing paling inert tersedia dan mudah menghasilkan resolusi tinggi kolom. Energi permukaan leburan silika cocok baik dengan tegangan permukaan silikon fase cair. silikon Tahapan "Basah" tubing dengan sangat baik, menghasilkan film tipis yang sangat seragam dan sangat kolom efisien. silika Fused dibuat oleh reaksi SiC4 dan uap air di api. Produk ini, Si02 murni, mengandung hidroksil sekitar 0,1% atau silanol kelompok pada permukaan dan kurang dari 1 ppm kotoran (Na, K, Ca, dll). Tinggi kemurnian leburan silika bertanggung jawab atas sangat inert sifat kimia. A suhu kerja dari sekitar 18o O ° C diperlukan untuk melunakkan dan menggambar menyatu silika ke dimensi kapiler. kolom silika Fused diambil pada mahal mesin canggih dengan menggunakan teknologi serat optik canggih. silika Fused memiliki kekuatan tarik tinggi dan paling kromatografi kolom memiliki dinding yang sangat tipis, sekitar 25 mikrometer. Hal ini membuat mereka fleksibel dan mudah untuk menangani. Dinding tipis, bagaimanapun, adalah tunduk pada korosi yang cepat dan kerusakan, bahkan saat terkena atmosfer laboratorium normal. Oleh karena itu, sarung pelindung tipis polimida diterapkan untuk bagian luar slang seperti muncul dari oven gambar. Lapisan ini polimida, yang menggelapkan dengan usia, melindungi leburan silika dari kelembaban atmosfer. Inilah polimida lapisan yang membatasi kolom silika paling fusi maksimumoperasi suhu 360 ° C (jangka pendek 380 ° C). Untuk h

KEUNTUNGAN Kolom OT

Tabel 6.1 menjelaskan mengapa kolom kapiler yang begitu populer. Karena mereka tabung terbuka, ada penurunan tekanan sedikit di antara mereka; sehingga panjang panjang, misalnya 60 meter, dengan mudah dapat digunakan. Dikemas kolom, di sisi lain, yang erat dikemas dengan dukungan yang solid, menghasilkan penurunan tekanan yang lebih besar dan panjang panjang membuat praktis. Sebuah panjang kolom dikemas khas adalah dua meter. kolom kapiler mungkin akan dilapisi dengan fasa, cair tipis seragam karena halus permukaan leburan silika itu, inert, yang menghasilkan tinggi efisiensi, biasanya 3.000 sampai 5.000 pelat teoritis per meter. Penuh sesak kolom, di sisi lain, telah lebih tebal, sering tidak seragam film, dan hanya menghasilkan 2.000 piring per meter. Dengan demikian, total yang tersedia di piring lama kolom kapiler berkisar dari 180.000 menjadi 300.000, sementara dikemas kolom biasanya hanya menghasilkan 4.000 piring dan menunjukkan resolusi lebih rendah. Gambar 6.5 menunjukkan kromatogram dari sampel yang sama pada yang penuh dan kolom kapiler. Di atas adalah pemisahan dikemas-kolom AROCHLOR ® 1260, komersial campuran senyawa polychlorinated biphenyl. twometer A kolom dari dua milimeter, id, kaca digunakan dengan menangkap elektron detektor. Kromatogram ini menunjukkan sejumlah sepiring sekitar 1.500, dan kita amati sekitar 16 puncak dengan sampel ini. Kromatogram bawah menunjukkan contoh yang sama berjalan di 50 meter kolom kapiler. Karena kolom kapiler memiliki kapasitas yang relatif rendah, sampel menguap terpecah, sehingga hanya satu bagian pada 31 memasuki kolom. The "split injeksi" teknik memungkinkan jumlah yang sangat kecil

73

sampel harus disuntikkan dengan cepat. kromatogram ini menunjukkan resolusi lebih baik, lebih dari 65 puncak, dan analisis yang lebih cepat-52 menit dibandingkan dengan 80 menit untuk kolom dikemas. Arochlorv jelas sangat kompleks campuran, dan bahkan kolom ini kapiler resolusi tinggi dengan 150.000 piring tidak menyelesaikan semua puncak.

KOLOM SELEKSILima parameter kritis untuk kolom kapiler adalah: 1) diameter;2) panjang kolom, 3) ketebalan film; 4) fase stasioner komposisi; dan5) laju alir. Setiap akan dibahas secara singkat.

Kolom Internal Diameter, i.d.Internal diameter kolom untuk rentang leburan silika 100-530 mikrometer(0,10-0,53 mm). Beberapa kaca kapiler memiliki diameter internal bahkan lebih besar.Satu-ratus mikrometer kolom, baris salah satu dari Tabel 6.2, terbataskapasitas sampel, dan tidak cocok untuk analisis jejak. Kemudahan operasijuga terbatas karena kapasitas sampel yang sangat terbatas. I.d. ini kecilkolom memiliki efisiensi yang sangat baik dan membuat analisa cepat (lihat Gambar 6.6).,tapi teknik sampling khusus dan data kecepatan tinggi diperlukan sistemuntuk mewujudkan potensi mereka sepenuhnya.kolom kapiler Banyak internal diameter 250 atau 320 mikrometer,baris dua dari Tabel 6.2. s i.d. ini 'merupakan kompromi terbaikantara resolusi, kecepatan, kapasitas sampel, dan kemudahan operasi. Iniadalah kolom referensi terhadap yang semua diameter internal lainnyadiukur.

74

Lima-ratus-dan-tiga puluh-mikrometer atau "widebore" kolom, terlihat ditiga baris dari Tabel 6.2, kerugian menunjukkan dalam resolusi dibandingkan dengan analitis

kolom kapiler. Keterbatasan ini adalah offset pada aplikasi yang paling oleh mereka meningkatkan kapasitas dan kemudahan operasi. Sebagai contoh, langsung di kolom injeksi jarum suntik adalah mungkin, seringkali memberikan hasil yang lebih baik daripada kuantitatif

dikemas kolom. Widebore ini atau "megabore" kolom juga menunjukkan baik kecepatan analisis.

Kolom Panjang Plat nomor, N, berbanding lurus dengan panjang kolom, L; semakin lama kolom, pelat lebih teoritis, semakin baik pemisahan. Resolusi, R, Namun, hanya sebanding dengan akar kuadrat dari panjang kolom. Ini berarti bahwa jika panjang kolom adalah dua kali lipat, nomor plat dua kali lipat, tetapi resolusi hanya meningkat sebesar akar kuadrat dari dua, atau 41%.

75

Retensi waktu, TR, juga sebanding dengan panjang kolom, begitu lama kolom dapat menyebabkan memperlambat waktu analisis. Tapi ketika resolusi tinggi sangat penting, panjang kolom yang diperlukan. Dengan mengacu pada Tabel 6.3, kolom yang 60 meter panjang disarankan untuk produk-produk alam seperti rasa dan aroma-in Bahkan, untuk setiap sampel dengan lebih dari 50 komponen. Ingat, bagaimanapun, bahwa analisis kali akan lama. Untuk analisis cepat sampel sederhana, kolom singkat sekitar sepuluh meter harus digunakan. Hanya resolusi moderat adalah mungkin, namun kecepatan analisis dapat mengesankan. Gambar 6.6 menunjukkan analisis cepat pada onemeter sangat singkat,, film tipis-kolom kapiler. A 50 mm i.d. kolom digunakan dengan rasio split 50011. Catatan resolusi dasar dari benzena, toluena, dan o-xilena dalam waktu kurang dari tiga detik! Sedang kolom panjang 25 atau 30 meter direkomendasikan untuk sebagian besar aplikasi. Mereka memberikan kompromi yang baik antara resolusi dan kecepatan analisis.

Ketebalan Film

Sebuah ketebalan film standar sebesar 0,25. Urn adalah titik awal yang wajar. Itumerupakan kompromi antara resolusi tinggi dapat dicapai dengan tipis

film dan kapasitas tinggi yang tersedia dengan film tebal. kapasitas tinggi berarti yang tidak hanya dapat jumlah sampel yang lebih besar ditampung, tetapi biasanya teknik injeksi juga sederhana. Dengan film JLm 0,25, suhu operasi praktis dapat digunakan dengan perhatian minimal untuk kolom berdarah, karena kolom berdarah sebanding dengan jumlah fase cair dalam kolom. Akhirnya, dengan ketebalan film, kolom tersebut dapat dioptimalkan untuk kecepatan tinggi menggunakan laju aliran cepat atau tinggi resolusi menggunakan laju aliran lambat. film tebal (1,0 JLm atau lebih) yang dimungkinkan saat ini karena peningkatan teknik menghubungkan lintas fase cair, dan juga ke inert lebih menyatu , Silika permukaan. Cross-linking teknik akan dibahas nanti dalam bab ini. tebal film tersebut menunjukkan peningkatan retensi contoh komponen-penting untuk senyawa atsiri. Selain itu, kapasitas yang tinggi memungkinkan injeksi sampel yang lebih besar, hal ini dapat menjadi penting ketika spektrometer massa atau Fourier mengubah-inframerah spektrometer yang akan digunakan untuk analisis berikutnya. Penurunan efisiensi adalah satu kelemahan dari film tebal. Jadi, lebih besar panjang mungkin diperlukan untuk mengimbangi angka yang lebih rendah mereka piring. Juga,

76

suhu operasi yang lebih tinggi diperlukan untuk elute senyawa dari tebal film. suhu yang lebih tinggi, pada gilirannya, menghasilkan lebih tinggi berdarah tarif dan / atau lebih

kebisingan. Juga, karena kolom berdarah adalah sebanding dengan jumlah cairan tahap dalam kolom, film berdarah lebih tebal lakukan. Gambar 6.7 adalah aplikasi film khas tebal, pemisahan alam komponen gas menggunakan kolom 50 meter. Ketebalan film lima mikrometer dari polydimethylsiloxane, resin. Catatan resolusi yang sangat baik metana, etana, propana, dan n-butana: puncak satu, dua, tiga, dan empat. Kolom ini cocok untuk senyawa atsiri tetapi tidak harus digunakan untuk sampel berat molekul tinggi, karena akan memerlukan berlebihan

suhu tinggi dan waktu analisis yang panjang, Catatan, misalnya, bahwa benzena(Puncak 14) membutuhkan waktu 20 menit untuk elute bahkan pada 140 ° C.Keuntungan utama film tipis, yang didefinisikan sebagai kurang dari 0,2 JLm, tinggiefisiensi dan, karenanya, resolusi yang lebih tinggi. Jadi lebih pendek dapat kolomdigunakan untuk berbagai aplikasi (lihat kembali Gambar 6.6).. Selain itu, lebih rendahsuhu operasi dapat digunakan, memberikan kolom kurang berdarah.

Alat Tulis Fase Cair

Fase cair untuk kolom kapiler yang sangat mirip dengan yang digunakan untuk dikemas kolom. Dalam kedua kasus fase cair harus menunjukkan selektivitas yang tinggi, sebuah, untuk senyawa dari bunga. Selain itu, mereka harus mampu operasi pada suhu tinggi dengan kolom minimal berdarah. Ini khususnya penting untuk detektor sensitif seperti FID, ECD, dan MS yang digunakan untuk analisis jejak. Tabel 6.4 daftar fase cair paling sering digunakan untuk kedua dikemas dan kolom kapiler. Pada dasarnya, ada dua jenis fase cair di digunakan saat ini. Salah satunya adalah polimer siloxane, yang OV-1, SE-30, DB-1 (100% metil Polisiloksan) dan OV-17, OV-275, DB-1701, DB-710 (campuran Polisiloksan metil, fenil, dan cyano) yang paling populer. Yang lainnya fase cair yang umum adalah polietilen glikol (Carbowax 20m, Superox '" dan DB-lilin ®). Skema struktur dari kedua Polisiloksan dimetil dan polietilen sebuah fase cair glikol diberikan dalam Bab 4. Namun ada, satu perbedaan antara kolom dikemas dan fase cair kolom kapiler: kapiler

77

fase kolom secara luas cross-linked. Dengan memanaskan baru disiapkan kolom kapiler pada suhu tinggi (tanpa kolom aliran) metil yang bentuk kelompok-kelompok radikal bebas yang siap lintas-link ke formulir yang lebih stabil, tinggi berat molekul fase gusi. Bahkan ada beberapa ikatan kimia dengan kelompok silanol pada permukaan leburan silika. Ini cross-linked dan ikatan kimia fase suhu lebih stabil, tahan lama dan dapat dibersihkan dengan membilasnya dengan pelarut ketika dingin. Kebanyakan komersial kapiler kolom adalah cross-linked.

Carrier Gas dan Laju Alir

Van Deemter plot yang ditampilkan dalam Bab 3, dan mereka menggambarkan efekkolom laju aliran pada perluasan band, H. Ada laju alir optimaluntuk minimal band pelebaran. Dengan kolom dikemas, dan juga dengankolom film tebal megabore, nitrogen adalah gas pembawa pilihan sejakvan Deemter istilah B (difusi longitudinal dalam fasa gas) mendominasi.Nitrogen yang lebih berat daripada helium meminimalkan istilah B dan menghasilkanlebih efisiensi.Dalam kolom kapiler, bagaimanapun, terutama yang dengan film tipis, hidrogenadalah gas carrier yang paling baik (lihat Gambar 3.12). Dengan kolom kapilerefisiensi (N) biasanya lebih dari cukup dan penekanannya pada

78

kecepatan. Jadi, kolom kapiler biasanya dijalankan pada aliran lebih cepat dari yang optimal tingkat di mana istilah CM, perpindahan massa dalam fase gerak, mendominasi. Hidrogen memberikan analisis yang jauh lebih cepat dengan kerugian minimal di efisiensi karena memungkinkan difusi lebih cepat dalam fase gerak dan meminimalkan CM istilah dalam persamaan Golay. Sebagai contoh, lihat kembali ke kromatogram cepat dalam Gambar 6.6 di mana hidrogen gas pembawa digunakan pada 5 kali lebih cepat dari laju alir optimal. Analisis ini berkecepatan tinggi adalah tidak mungkin dengan kolom dikemas atau bahkan film tebal kolom kapiler. , Inlet kapiler SISTEM

kolom kapiler memiliki persyaratan yang sangat ketat untuk injeksi sampel: The profil injeksi harus sangat sempit (cepat suntikan) dan kuantitas

79

harus sangat kecil, biasanya kurang dari 1 mikrogram. Sebuah khas 25-m kapiler kolom mengandung sekitar 10 mg fase cair, dibandingkan dengan 2-3 g untuk 6-ft dikemas kolom. Hal ini menjelaskan mengapa sampel yang sangat kecil harus disuntikkan; itu perlu untuk menghindari "over-loading" kolom. puncak kapiler biasanya sangat sempit, seringkali memiliki lebar puncak dari beberapa detik, suntikan sehingga sangat cepat diperlukan untuk meminimalkan band memperluas dari injeksi lambat. Ada banyak teknik injeksi digunakan dalam kapiler GC, bahkan seluruh buku telah ditulis tentang topik [3], tetapi di sini kita hanya akan membahas teknik yang paling umum.

Split Injeksi

Split injeksi adalah yang tertua, paling sederhana, dan mudah untuk menggunakan teknik injeksi. Prosedur ini melibatkan suntik 1 sakit sampel dengan jarum standar ke dalam port injeksi panas yang berisi kapal kaca dinonaktifkan. Itu sampel dengan cepat menguap, dan hanya sebagian kecil, biasanya 1-2%, dari uap masuk kolom (lihat Gambar. 6.8). Sisanya menguap sampel dan besar aliran gas pembawa membagikan melalui split atau katup pembersihan. Ada beberapa keuntungan untuk membagi suntikan. Teknik ini sederhana karena operator hanya untuk mengontrol rasio split yang dilakukan oleh pembukaan atau penutupan perpecahan (pembersihan) katup. Jumlah sampel diperkenalkan ke kolom sangat kecil (dan mudah dikontrol), dan laju alir sampai titik split cepat (jumlah kolom dan ventilasi baik tingkat aliran). Hasilnya adalah highresolution perpisahan. Keuntungan lainnya adalah bahwa "rapi" sampel dapat diperkenalkan, biasanya dengan menggunakan rasio split yang lebih besar, sehingga tidak perlu untuk mencairkan sampel. Keuntungan terakhir adalah bahwa "kotor" sampel dapat diperkenalkan dengan memasang plug dari wol kaca dinonaktifkan dalam inlet liner untuk menjebak nonvolatile Senyawa. Salah satu kelemahan adalah bahwa jejak analisis terbatas karena hanya pecahan sampel masuk kolom. Akibatnya, splitless atau on-kolom teknik injeksi direkomendasikan untuk analisis jejak.

Kelemahan kedua adalah bahwa proses pemecahan kadang-kadang mendiskriminasikanterhadap tinggi berat molekul zat terlarut dalam sampel sehingga sampel

80

masuk kolom tidak respresentative sampel disuntikkan.Splitless InjeksiSplitless injeksi menggunakan hardware yang sama dengan injeksi split (Gambar 6.9), tetapikatup split awalnya ditutup. Sampel diencerkan dalam pelarut volatile(Seperti heksana atau metanol) dan 1-5 sakit disuntikkan di suntik dipanaskanpelabuhan. Sampel ini menguap dan perlahan-lahan (aliran laju sekitar 1 mLimin)membawa ke kolom dingin di mana baik sampel dan pelarut yang kental.Setelah 45 detik, katup membuka split (laju alir sekitar 50 mLlmin),dan setiap uap meninggalkan sisa di pelabuhan injeksi dengan cepat menyapu keluar darisistem. membersihkan Septum sangat penting dengan suntikan splitless.Kolom sekarang diprogram suhu, dan awalnya hanyavolatile pelarut menguap dan dibawa melalui kolom. Sementara initerjadi, yang analit sampel sedang memfokuskan kembali menjadi band sempitresidu pelarut. Pada beberapa waktu kemudian, ini analit yang menguap olehkolom panas dan dikromatografi. Resolusi tinggi ini lebih tinggimendidih analit diamati.Keuntungan yang besar dari injeksi splitless adalah sensitivitas meningkat lebih darisplit. sampel lebih Biasanya 20 - 50 kali lipat memasuki kolom danHasil analisis jejak ditingkatkan untuk lingkungan, farmasi, atausampel biomedis.

Splitless memiliki beberapa kelemahan. Hal ini memakan waktu, Anda harus mulai dengan kolom dingin, dan Anda harus program suhu. Anda juga harus encer sampel dengan pelarut mudah menguap, dan mengoptimalkan baik awal kolom suhu dan waktu pembukaan katup split. Akhirnya, splitless injeksi tidak cocok untuk senyawa atsiri. Untuk kromatografi baik puncak pertama dari bunga harus memiliki titik didih 30 ° C lebih tinggi daripada pelarut. Lain lubang Tiga jenis lubang kapiler "injeksi langsung," "pada kolom" dan "dingin di-kolom." injeksi langsung melibatkan penyuntikan sampel kecil (Biasanya 1 sakit atau lebih kecil) ke dalam kapal uap gelas mana dilakukan langsung ke kolom. On-kolom berarti memasukkan tepat sejajar jarum ke dalam kolom kapiler, biasanya 0,53-mm-id megabore, dan membuat suntikan di dalam kolom. Kedua teknik ini membutuhkan tebal film dan kolom kapiler dengan diameter lebar dengan lebih cepat dari biasanya aliran

81

Harga (-10 mLlmin). Bahkan dengan resolusi tindakan pencegahan ini tidak sebagai baik seperti split atau injeksi splitless. Keuntungan bisa lebih baik jejak analisis dan kuantisasi baik. Kedua resolusi tinggi dan hasil kuantisasi baik dari dingin pada kolom- suntikan. Contoh cair disuntikkan ke dalam kapal inlet baik dingin atau dingin kolom. Injector dingin dengan cepat dipanaskan dan sampel menguap dan dilakukan melalui kolom. Minimal dekomposisi sampel diamati. Untuk senyawa termolabil, dingin di-kolom adalah teknologi injeksi terbaik

nique. Sayangnya, penyuntik ini adalah aksesori mahal saat inidan tidak umum digunakan. Satu aplikasi, ditunjukkan dalam Gambar 6.10, adalahpemisahan amina yang dingin injeksi on-kolom adalah [optimal 4].

82

Dengan beberapa pengecualian, sebagian besar digunakan dalam GC detektor diciptakan khusus untuk teknik ini. Pengecualian utama adalah konduktivitas termal detektor (TCD, atau katharometer) yang sudah ada sebelumnya sebagai penganalisis gas ketika GC mulai, dan spektrometer massa (atau detektor selektif massa, MSD) yang disesuaikan untuk menerima volume besar dan cepat pemindaian tingkat diperlukan untuk puncak GC. Baru-baru ini, teknik spektroskopi lainnya seperti IR dan emisi plasma atom telah digabungkan ke efluen dari gas chromatographs, menjabat sebagai GC detektor. Secara total, mungkin ada lebih dari 60 detektor yang telah digunakan dalam Gc. Banyak dari "diciptakan" detektor didasarkan pada pembentukan ion per satu cara atau lain, dan dari jumlah ini, detektor ionisasi nyala (FID) telah menjadi yang paling populer. Detektor yang paling umum adalah tercantum pada Tabel 7.1; orang-orang yang sangat selektif begitu ditunjuk dalam dua kolom. Dalam salah satu buku awal detektor, David [1] dibahas delapan detektor secara rinci (lihat Tabel 7.1) dan selusin sebentar lain, menunjukkan bahwa 20 detektor adalah yang paling populer di tahun 1970-an. Baru-baru ini, Hill dan McMinn [2] telah mengedit sebuah buku yang menggambarkan dua belas detektor yang mereka anggap yang paling penting dalam Gc kapiler. Scott baru buku tentang kromatografi detektor [3] mencakup FID, NPD, dan detektor fotometri dalam satu bagian, jenis ionisasi argon (termasuk la ionisasi dan ECD) di bagian kedua, dan jenis katharometer (termasuk TCD, Gade, dan radiometrik) dalam ketiga. Sebuah detektor sedikit yang benar-benar selektif dijelaskan

dalam buku yang diedit oleh Sievers [4]; itu sangat khusus dan ditujukan terutamauntuk analisis unsur. Ini dan lainnya referensi pada Tabel 7.1 dapatberkonsultasi untuk informasi lebih lanjut.Dalam bab ini, FID, TCD, dan detektor penangkapan elektron (ECD)akan tampil karena mereka adalah tiga detektor yang paling banyak digunakan. Abeberapa yang lain dari Tabel 7.1 akan dijelaskan secara singkat, di samping itu,kombinasi GC dan MS sangat penting yang diperlakukan secara terpisah dalamBab 10. Pertama, beberapa klasifikasi dan sifat umum

83

akan dibahas dalam rangka untuk menyediakan kerangka kerja yang komprehensif untukbab ini.

CLASSIFikasi DARI DETEKTOR

Dari lima sistem klasifikasi tercantum di bawah ini, tiga yang paling pentingyang dibahas dalam bagian ini, dua lainnya cukup jelas. Termasukdalam daftar adalah klasifikasi untuk FID, TCD, dan ECD.

Antara detektor mereka yang mengukur konsentrasi analit dalam gas pembawa dibandingkan yang secara langsung mengukur jumlah absolut analit terlepas dari volume gas pembawa. Catatan dalam contoh pertama dalam daftar di atas bahwa TCD dan ECD konsentrasi dan jenis dan FID adalah laju aliran massa jenis. Salah satu konsekuensi dari perbedaan ini adalah bahwa puncak wilayah dan ketinggian puncak dipengaruhi oleh perubahan tarif aliran gas pembawa. Untuk memahami penyebab perbedaan ini dalam jenis detektor, pertimbangkan efek pada sinyal TCD jika arus benar-benar berhenti. Detektor sel tetap diisi dengan konsentrasi tertentu analit dan yang termal konduktivitas terus diukur pada tingkat konstan. Namun, untuk laju aliran massa seperti detektor FID di mana sinyal timbul dari pembakaran sampel, berhenti sama sekali di tingkat aliran akan menyebabkan pengiriman analit untuk detektor untuk berhenti dan sinyal akan turun ke nol. Gambar 7.1 menunjukkan pengaruh laju alir menurun di puncak dari dua jenis detektor: untuk jenis konsentrasi, daerah meningkat dan tinggi yang tidak berubah, karena massa jenis laju aliran, ketinggian puncak berkurang dan daerah tersebut tidak berubah. Akibatnya, data kuantitatif diperoleh pada laju aliran yang berbeda akan terpengaruh. Meskipun variasi ini dapat dihilangkan dengan menggunakan standar atau regulator arus elektronik, sering kasus bahwa tingkat aliran akan berubah selama menjalankan individu bila kromatograf yang sedang dioperasikan pada tekanan konstan selama suhu diprogram operasi (seperti, misalnya, berikut split / sampling injeksi splitless). Untuk alasan ini, operasi di flowmay konstan diperlukan untuk kuantitatif GC analisis suhu terprogram, dan mudah dicapai hari ini dengan menggunakan pengendali arus elektronik. Untungnya, jika ada yang melakukan analisis kuantitatif dengan suhu diprogram pada tekanan konstan dengan FID, daerah puncak tidak akan terpengaruh. Perbedaan kinerja memiliki dua konsekuensi lainnya. Pertama-tama, sulit untuk membandingkan sensitivitas dari kedua jenis detektor

84

karena sinyal mereka memiliki unit yang berbeda; perbandingan yang lebih baik antara kuantitas minimum yang terdeteksi memiliki satuan massa untuk kedua jenis. Dan kedua, perbandingan yang valid antara jenis detektor memerlukan spesifikasi dari laju alir dan konsentrasi. Operasi dari semua detektor dioptimalkan ketika volume internal mereka kecil, sejak band memperluas dengan demikian diminimalkan. Namun, konsentrasi detektor memiliki volume sel di mana deteksi yang terjadi dan besarnya itu volume pentingnya khusus. Misalkan volume sel konsentrasi detektor adalah begitu besar sehingga seluruh sampel bisa terdapat dalam satu sel volume. Bentuk puncak yang dihasilkan akan sangat diperluas dan terdistorsi. Perkiraan dapat dibuat dari persyaratan volume sel yang ideal, karena lebar puncak dapat dinyatakan dalam satuan volume (lebar dasar, 4a, dimana x-axis itu dalam satuan mL). Sebuah puncak kecil dari sebuah kolom kapiler mungkin lebar sekecil 1 detik, yang merupakan volume 0,017 mL (17 sakit) pada laju alir 1 Mumin. Jika volume detektor adalah sama atau lebih besar, puncak seluruh bisa terkandung di dalamnya pada satu waktu dan puncak akan sangat luas. Sebuah detektor ideal untuk situasi ini harus memiliki volume secara signifikan lebih kecil, katakanlah 2 sakit. Bila hal ini tidak mungkin, make-up gas dapat ditambahkan ke kolom limbah untuk menyapu sampel melalui detektor lebih cepat. Obat ini akan sangat membantu untuk laju alir massa detektor tapi kurang begitu untuk detektor konsentrasi. Dalam kasus terakhir ini, membuat gas melemahkan-up sampel, menurunkan konsentrasi serta

menghasilkan sinyal-bukan solusi yang memuaskan dalam beberapa ~ cas s. Akibatnya,detektor konsentrasi harus memiliki volume yang sangat kecil Jika mereka harusberhasil digunakan untuk Gc kapiler. Make-up gas juga dapat digunakan denganmereka, tetapi pada penurunan risiko sinyal.

Universal vs Selektif

Detektor kategori ini mengacu pada nomor atau persentase analit yangdapat dideteksi oleh sistem tertentu. Sebuah detektor mendeteksi secara teoritis universalsemua zat terlarut, sedangkan tipe selektif menanggapi jenis tertentu atau kelassenyawa. Ada yang berbeda derajat dasarkan ~ selecti; yang FID. tidak

85

sangat selektif dan mendeteksi semua senyawa organik sedangkan IS sangat ECDselektif dan hanya mendeteksi spesies yang sangat elektronegatif, seperti halogencontainingpestisida.Kedua jenis detektor memiliki kelebihan. Detektor universal adalahdigunakan bila seseorang ingin memastikan semua zat terlarut eluen terdeteksi. Inipenting bagi penapisan kualitatif sampel baru dengan komposisi yangtidak diketahui. Di sisi lain, detektor selektif yang telah ditingkatkansensitivitas untuk kelas kecil senyawa dapat provid.e analisis jejak. untukbahwa kelas bahkan di hadapan senyawa lain konsentrasi yang lebih tinggi.Hal ini dapat menyederhanakan sebuah kromatogram kompleks dengan mendeteksi hanya beberapasenyawa ini, dan selektif "mengabaikan '." ~ Ia beristirahat. Sebagai contoh.,FPD selektif yang dapat mendeteksi hanya hutan-contammg senyawa sulfur mapuncak hidrokarbon dalam bensin atau sampel bahan bakar jet.

Merusak vs, tak rusak

tak rusak-jenis detektor diperlukan jika analit terpisah adalahharus direklamasi untuk analisa lebih lanjut, seperti, misalnya, ketika identifikasi adalahyang akan dilakukan dengan menggunakan instrumen tambahan. Salah satu cara untuk memanfaatkan destruktifdetektor dalam situasi seperti ini akan membagi aliran limbah cair dan mengirimhanya bagian dari ke detektor, mengumpulkan sisanya untuk analisis.

KARAKTERISTIK DETEKTOR

Karakteristik detektor yang paling penting adalah sinyal yang dihasilkannya, dariTentu saja, tapi dua karakteristik penting lainnya adalah kebisingan dan waktu yang konstan.Dua yang terakhir akan dibahas pertama untuk memberikan latar belakangdiskusi tentang sinyal.

KebisinganNoise adalah sinyal yang dihasilkan oleh detektor karena tidak ada sampel. Itudisebut juga latar belakang dan muncul di baseline. Biasanyadiberikan dalam satuan yang sama dengan sinyal detektor normal. Idealnya,. baselinetidak harus menunjukkan kebisingan, tapi fluktuasi acak melakukan Anse dari

komponen elektronik dari amplifier yang dibuat, dari nyasar sinyal dalam lingkungan, dan dari kontaminasi dan kebocoran. Sirkit desain dapat menghilangkan kebisingan beberapa; perisai dan landasan dapat mengisolasi detektor dari lingkungan; dan pretreatment sampel dan murni kromatografi gas bisa menghilangkan beberapa suara dari kontaminasi. Definisi kebisingan digunakan oleh ASTM (American Society sebelumnya untuk Pengujian dan Material) digambarkan pada Gambar 7.2. Dua garis sejajar ditarik antara maxima puncak ke puncak dan melampirkan minimum kebisingan, diberikan dalam mV dalam contoh ini. Selain itu, angka menunjukkan jangka panjang kebisingan atau drift terjadi selama 30 menit. Jika memungkinkan, yang sumber dari kebisingan dan drift harus ditemukan dan dieliminasi atau diminimalkan , Karena mereka membatasi sinyal minimum yang dapat dideteksi. Beberapa saran untuk mengurangi kebisingan dapat ditemukan dalam referensi 6. Rasio sinyal terhadap kebisingan adalah karakteristik nyaman

86

kinerja detektor. Hal menyampaikan informasi lebih lanjut tentang batas bawah deteksi daripada suara saja. Biasanya, sinyal terkecil dapat dikaitkan dengan analit adalah salah satu yang sinyal-to-noise rasio atau SIN, adalah 2 atau lebih. Sebuah rasio SIN dari 2 ditunjukkan pada Gambar 7.3, dapat dilihat bahwa ini tentu saja merupakan nilai minimum untuk membedakan puncak dari kebisingan latar belakang. Sharp spike yang melebihi suatu SIN dari 2 tidak boleh diartikan sebagai puncak seperti ini sering timbul dari kontaminasi dan mewakili berbagai jenis detektor ketidakstabilan.

komponen elektronik dari amplifier yang dibuat, dari nyasar sinyal dalam lingkungan, dan dari kontaminasi dan kebocoran. Sirkit desain dapat menghilangkan kebisingan beberapa; perisai dan landasan dapat mengisolasi detektor dari lingkungan; dan pretreatment sampel dan murni kromatografi gas bisa menghilangkan beberapa suara dari kontaminasi. Definisi kebisingan digunakan oleh ASTM (American Society sebelumnya untuk Pengujian dan Material) digambarkan pada Gambar 7.2. Dua garis sejajar ditarik antara maxima puncak ke puncak dan melampirkan minimum kebisingan, diberikan dalam mV dalam contoh ini. Selain itu, angka menunjukkan jangka panjang kebisingan atau drift terjadi selama 30 menit. Jika memungkinkan, yang sumber dari kebisingan dan drift harus ditemukan dan dieliminasi atau diminimalkan , Karena mereka membatasi sinyal minimum yang dapat dideteksi. Beberapa saran untuk mengurangi kebisingan dapat ditemukan dalam referensi 6. Rasio sinyal terhadap kebisingan adalah karakteristik nyaman

87

kinerja detektor. Hal menyampaikan informasi lebih lanjut tentang batas bawah deteksi daripada suara saja. Biasanya, sinyal terkecil dapat dikaitkan dengan analit adalah salah satu yang sinyal-to-noise rasio atau SIN, adalah 2 atau lebih. Sebuah rasio SIN dari 2 ditunjukkan pada Gambar 7.3, dapat dilihat bahwa ini tentu saja merupakan nilai minimum untuk membedakan puncak dari kebisingan latar belakang. Sharp spike yang melebihi suatu SIN dari 2 tidak boleh diartikan sebagai puncak seperti ini sering timbul dari kontaminasi dan mewakili berbagai jenis detektor ketidakstabilan.

Sinyal

Output sinyal detektor atau kepentingan khusus bila suatu analitterdeteksi. Besarnya sinyal ini (tinggi puncak atau daerah puncak) adalahproporsional dengan jumlah analit dan merupakan dasar untuk kuantitatifanalisis. Its karakteristik sangat penting karena analisis kuantitatif

88

adalah aplikasi penting bagi Gc. Spesifikasi sinyal untuk didefinisikanadalah sensitivitas, pendeteksian minimum, berbagai linier, dan jangkauan dinamis.

KepekaanKepekaan detektor, S, sama dengan sinyal output per unit konsentrasiatau per unit massa suatu analit dalam gas pembawa. Satuan sensitivitasdidasarkan pada pengukuran luas puncak dan berbeda untuk dua utamadetektor klasifikasi, konsentrasi dan laju alir massa [8].Untuk jenis detektor konsentrasi, kepekaan dihitung per unitkonsentrasi analit dalam fasa gas mobile,

dimana A adalah luas puncak terpadu (dalam satuan seperti saya / min), E adalah puncaktinggi (dalam mV), C adalah konsentrasi analit dalam gas pembawa (dalammg / mL), Wis massa masa kini analit (dalam mg), dan Fe adalah pembawalaju alir gas (dikoreksi ") dalam mL / menit. dihasilkan dimensi untuksensitivitas detektor konsentrasi mV mL / mg.Untuk detektor laju alir massa jenis, sensitivitas dihitung per unitmassa analit dalam fasa gas mobile,

dimana M adalah laju aliran massa analit memasuki detektor (dalam mg!sec), Wis massa analit (dalam mg), daerah puncak adalah di ampere-detik,dan tinggi puncak dalam ampere. Dalam hal ini, dimensi untuk sensitivitasadalah ampere-sec/mg atau coulomb / mg. Seperti disebutkan sebelumnya, perbedaan diunit sensitivitas antara dua jenis detektor membuat perbandingansensitivitas sulit.Gambar 7.6 memperlihatkan plot sinyal detektor untuk konsentrasi versusTed, detektor jenis konsentrasi. Kemiringan garis ini adalah detektorsensitivitas menurut persamaan 1. Sebuah detektor lebih peka akankemiringan yang lebih besar dan sebaliknya. Karena berbagai konsentrasi sampelsering meluas sampai ke beberapa kali lipat, plot ini biasanya dibuat

89

Seperti terlihat di ujung atas grafik, linieritas hilang dan akhirnyasinyal gagal meningkat dengan peningkatan konsentrasi. Fenomenaakan dibahas kemudian dalam bagian tentang linieritas.

Minimum pendeteksian

Titik terendah pada Gambar 7.6, mewakili batas bawah yang dapatterdeteksi, telah dipanggil oleh berbagai nama seperti minimum terdeteksikuantitas (MDQ), batas deteksi (LOD), dan detectivity. The IUPAC[8] telah mendefinisikan pendeteksian minimum, D, sebagai,

dimana N adalah tingkat kebisingan dan S adalah sensitivitas sebagai hanya didefinisikan. Perhatikan bahwapembilang dikalikan dengan 2 sesuai dengan definisi dibahassebelumnya bahwa sinyal terdeteksi harus dua kali tingkat kebisingan. Unitdari pendeteksian adalah mg / mL untuk detektor jenis konsentrasi dan mg / detikuntuk jenis laju aliran massa.Jika pendeteksian minimum adalah dikalikan dengan lebar puncakpuncak analit yang diukur, dan jika unit yang tepat digunakan,hasil nilai yang memiliki satuan mg dan merupakan massa minimumyang dapat dideteksi chromatographically, memungkinkan untuk dilusi darisampel yang dihasilkan dari proses tersebut. Beberapa menyebutnya nilai MDQ. Dengan demikian,

itu adalah ukuran yang mudah digunakan untuk membandingkan batas deteksi antara detektor dari berbeda jenis. Sebuah istilah yang terkait adalah batas kuantisasi (LOQ) yang harus di atas LOD itu. Sebagai contoh, pedoman ACS pada analisis lingkungan [9] menetapkan bahwa LOD harus tiga kali SIN dan sepuluh kali LOQ SIN tersebut. Definisi dari USP adalah sama dan juga menyatakan bahwa LOQ seharusnya tidak kurang dari dua kali LOD itu [10]. lembaga lain mungkin memiliki pedoman lainnya, tapi semua prihatin dengan kebutuhan yang sama untuk menentukan deteksi dan batas kuantisasi, dan hubungan di antara mereka. Mereka tidak sama.

Range Linear

Garis lurus pada Gambar 7.6 melengkung off dan menjadi nonlinier di tinggi konsentrasi. Hal ini menjadi perlu untuk menetapkan batas atas linieritas dalam rangka untuk mengukur rentang linier. Sejak Gambar 7.6 sering diplot pada skala log-log, penyimpangan dari linieritas dapat diminimalkan dan kurva adalah tidak baik digunakan untuk menunjukkan penyimpangan. Sebuah plot yang lebih baik adalah salah satu kepekaan versus konsentrasi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.7. Berikut konsentrasi analit dapat pada skala log untuk mendapatkan berbagai macam sedangkan sumbu y (sensitivitas) dapat akan linear. Menurut spesifikasi ASTM, batas atas linieritas adalah konsentrasi analit yang berhubungan dengan sensitivitas sebesar 95% dari sensitivitas maksimum diukur. Garis putus-putus atas pada gambar adalah

90

yang ditarik melalui titik yang mewakili sensitivitas maksimum, dan garis putus-putus adalah 0,95 lebih rendah dari nilai tersebut.

Setelah menetapkan kedua ujung rentang linear, detectivity minimumdan batas atas, rentang linier didefinisikan sebagai hasil bagi mereka:

Karena kedua istilah diukur dalam satuan yang sama, rentang berdimensi linear.Jelas, nilai besar yang diinginkan untuk parameter ini.Rentang linier tidak harus bingung dengan rentang dinamis yangditunjukkan pada Gambar 7.6 sebagai mengakhiri pada titik di mana kurva tingkatoff dan tidak menunjukkan sinyal semakin meningkat dengan peningkatan konsentrasi.Batas atas rentang dinamis akan lebih tinggi dari batas atasrentang linier yang merupakan konsentrasi atas di mana

RingkasanSpesifikasi dan seleksi karakteristik ini sangat detektorpenting, terutama untuk analisis kuantitatif (lihat Bab 8). Seorang yang baikdiskusi tentang memilih pengaturan detektor yang tepat, meringkas banyakbahan dari bagian ini telah diterbitkan baru-baru ini oleh Hinshaw [11].

DETECfOR ionisasi nyala (Flo)

Flo adalah GC detektor yang paling luas digunakan, dan merupakan contoh dari detektor ionisasi diciptakan khusus untuk Gc. Kolom effluen dibakar dalam api oxy-hidrogen skala kecil yang menghasilkan beberapa ion dalam proses. Ion-ion dikumpulkan dan membentuk sebuah arus kecil yang menjadi sinyal. Ketika tidak ada sampel dibakar, harus ada ionisasi kecil, kecil saat ini (10-14 a) yang timbul dari kotoran dalam persediaan hidrogen dan udara. Jadi, Flo adalah detektor tipe properti khusus dengan karakteristik sensitivitas tinggi. Desain Flo tipikal ditunjukkan pada Gambar 7.8. Kolom effluen dicampur dengan hidrogen dan menyebabkan tip burner kecil yang dikelilingi oleh

91

aliran udara yang tinggi untuk mendukung pembakaran. Sebuah alat penyala disediakan untuk remote pencahayaan dari nyala api. Elektroda kolektor bias relatif sekitar 300 V ke ujung api dan arus dikumpulkan diperkuat oleh impedansi tinggi sirkuit. Karena air yang dihasilkan dalam proses pembakaran, detektor harus dipanaskan sampai setidaknya 125 ° C untuk mencegah kondensasi air dan tinggi mendidih sampel. FIOs Kebanyakan berjalan pada 250 ° C atau lebih panas. Mekanisme pasti dari ionisasi api masih belum diketahui. Sternberg et al. [12] mempresentasikan teori awal dan Sevcik et al. [13] telah disajikan diskusi yang lebih baru. Flo yang merespon semua senyawa organik yang terbakar dalam nyala api oxy-hidrogen. sinyal ini sebanding dengan kandungan karbon, sehingga menimbulkan ke sama apa yang disebut per karbon aturan. A

publikasi baru-baru ini tampaknya untuk mengkonfirmasi bahwa alasan respon konstan faktor ini disebabkan oleh konversi seluruh atom karbon dalam organik metana terlarut ke dalam proses pembakaran Flo [14]. Jadi, semua hidrokarbon harus menunjukkan respon yang sama, setiap atom karbon. Ketika heteroatoms seperti oksigen atau nitrogen yang hadir, tetapi, penurunan faktor. nilai respon relatif sering ditabulasikan sebagai nomor karbon yang efektif, ECN, misalnya, metana memiliki nilai 1.0, etana, 2.0, dll Tabel 7.2 daftar nilai ECN eksperimental dan teoritis untuk beberapa sederhana organik senyawa [15]. Jelas faktor respon yang diperlukan untuk baik kuantitatif analisis (lihat Bab 8 untuk beberapa nilai bobot respons). Untuk operasi yang efisien, gas (hidrogen dan udara) harus murni dan bebas dari bahan organik yang akan meningkatkan ionisasi latar belakang. laju aliran mereka harus dioptimalkan untuk desain detektor tertentu (Dan pada tingkat lebih rendah, yang analit tertentu). Seperti ditunjukkan dalam Gambar 7.9, yang laju alir hidrogen berjalan melalui sensitivitas maksimum untuk setiap operator laju alir, yang terjadi optimum pada tentang laju aliran kolom. Untuk kolom tubular terbuka yang memiliki arus sekitar 1 ml / menit, make-up gas ditambahkan ke gas pembawa untuk membawa total sampai sekitar 30 ml / menit. Hidrogen dapat digunakan sebagai gas pembawa, tetapi perubahan arus gas (a

92

sumber terpisah hidrogen masih diperlukan) dan desain detektor adalah dibutuhkan [16] selain tindakan keselamatan yang harus diambil.

Laju aliran udara kurang kritis, dan nilai dari 300-400 MLImin sudah cukup bagi kebanyakan detektor, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7.10.Senyawa organik tidak mengandung karbon tidak terbakar dan tidakterdeteksi. Yang paling penting tercantum pada Tabel 7.3. Paling signifikanantara orang-orang yang tercantum adalah air, senyawa yang sering menghasilkan buruk ekorpuncak. Ketiadaan air puncak izin FID yang akan digunakan untukanalisis sampel yang mengandung air karena tidak ikut campur dalamkromatogram ". Khas aplikasi termasuk kontaminan organik dalam air,anggur dan minuman beralkohol lainnya, dan produk makanan.Daftar pada halaman 116 meringkas karakteristik FID. -Nyakeuntungan adalah sensitivitas yang baik, sebuah linieritas besar, kesederhanaan, ketidakrataan,dan kemampuan beradaptasi terhadap semua ukuran kolom.

93

Detektor ionisasi nyala (Flo) Karakteristik1. MDQ-IO-LLG (-50 ppb)2. Respon-senyawa organik saja, tidak tetap gas atau air3. Linieritas-c-ltr'-c-baik4. Stabilitas-baik, sedikit efek aliran atau perubahan suhu5. Suhu batas-400 ° C6. Carrier gas nitrogen atau helium

DETEKTOR KONDUKTIVITAS THERMAL (TCD)

Hampir semua instrumen GC awal dilengkapi dengan konduktivitas termal detektor. Mereka tetap populer, terutama untuk dikemas kolom dan analit anorganik seperti HzO, CO, coz, dan Hz (lihat Bab 5). The TCD adalah detektor diferensial yang mengukur konduktivitas termal dari analit dalam gas pembawa, dibandingkan dengan konduktivitas termal murni gas pembawa. Dalam detektor konvensional setidaknya dua rongga sel yang diperlukan,

94

walaupun sel dengan empat rongga lebih umum. Rongga yang dibor menjadi balok logam (baja stainless biasanya) dan masing-masing berisi resistensi kawat atau filamen (kawat panas yang disebut). Filamen yang baik yang dipasang di pemegang, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 7,11, atau diadakan secara konsentris dalam silinder rongga, desain yang memungkinkan volume sel harus diminimalkan. Mereka terbuat dari tungsten atau tungsten paduan-renium (disebut WX filamen) resistensi tinggi. Filamen digabungkan ke dalam rangkaian Jembatan Wheatstone, yang klasik metode untuk mengukur resistensi (Gbr. 7.12). Sebuah arus DC lewat melalui mereka untuk panas mereka di atas suhu blok sel, menciptakan sebuah diferensial suhu. Dengan gas pembawa murni melewati keempat unsur-unsur, rangkaian jembatan adalah seimbang dengan "nol" kontrol. Ketika analit elutes, konduktivitas termal dari campuran gas di dua sampel rongga menurun, suhu filamen mereka meningkat sedikit, menyebabkan perlawanan filamen untuk meningkatkan sangat, dan jembatan menjadi -yang tidak seimbang tegangan berkembang di sudut-sudut yang berlawanan dengan

95

jembatan. tegangan itu dijatuhkan di sebuah pembagi tegangan (yang disebut attenuator) dan kemudian seluruh atau sebagian diumpankan ke recorder, integrator, atau sistem data lain. Setelah analit sepenuhnya eluen, konduktivitas termal dalam rongga sampel kembali ke nilai semula dan jembatan kembali untuk menyeimbangkan. Semakin besar pemanasan arus diterapkan pada filamen, semakin besar suhu diferensial dan semakin besar sensitivitas. Namun, tinggi filamen suhu juga mengakibatkan kehidupan filamen lebih pendek karena kecil pengotor oksigen mudah mengoksidasi kabel tungsten, akhirnya menyebabkan mereka untuk gelandangan keluar. Untuk alasan ini, sistem GC harus bebas dari kebocoran dan dioperasikan dengan gas pembawa oksigen bebas. Jembatan Wheatstone dapat dioperasikan pada tegangan konstan atau konstan saat ini, tetapi sebuah rangkaian yang lebih rumit dapat digunakan untuk menjaga konstan temperatur filamen. Dengan demikian, kontrol detektor dapat menetapkan pengaturan arus, tegangan, temperatur, atau perbedaan suhu (i1D, tergantung pada jenis tertentu dari kontrol. Mengontrol suhu filamen

96

untuk menjaga jumlah konstan nulling Jembatan, tidak seperti sirkuit sederhana yang secara langsung mengukur jembatan tidak seimbang. Nulling menyediakan lebih besar rentang linier, amplifikasi yang lebih besar, batas deteksi rendah, dan lebih sedikit noise [17]. Seperti disebutkan sebelumnya dalam bab ini, volume sel kecil yang diinginkan untuk setia reproduksi bentuk puncak dan kepekaan yang lebih besar. Biasanya, TCD sel-sel sudah volume sekitar 140 sakit yang sangat bagus untuk kolom dikemas atau lebar membosankan kapiler. Penggunaannya dengan kapiler sempit belum menjadi rutin, tetapi sel-sel yang tersedia dengan volume ke 20 sakit dan beberapa penelitian telah menunjukkan bahwa kromatogram yang baik dapat diperoleh di beberapa kasus [18, 19]. gas Make-up biasanya diperlukan bila kolom kapiler digunakan dengan TCDs. Sebuah sel yang sangat kecil telah dilakukan oleh sebuah etsa NL volume pada chip silika untuk instrumen mikro-GC. produsen lain menggunakan volume kecil (5 sakit) tunggal-sel TCD; dalam operasinya gas dua stream (contoh dan referensi) yang lulus bergantian melalui sel di frekuensi 10 kali per [detik 5]. Gas pembawa digunakan dengan TCD harus memiliki konduktivitas termal (TC) yang sangat berbeda dengan sampel yang akan dianalisis, sehingga sebagian besar umum digunakan gas helium dan hidrogen yang memiliki TC tertinggi nilai [20]. Hal ini dapat dilihat dari nilai-nilai relatif yang tercantum dalam Tabel 7.4 bahwa semua gas lainnya serta memiliki cairan dan padatan jauh lebih kecil nilai TC. Jika nitrogen digunakan sebagai gas pembawa, seseorang dapat mengharapkan untuk mendapatkan puncak biasa bentuk, seringkali dalam bentuk W karena inversi puncak parsial [21]. Itu efek yang sama terjadi jika seseorang berusaha untuk menganalisis hidrogen menggunakan helium sebagai gas pembawa [22]. Tabel 7.4 juga mengandung beberapa nilai relatif untuk respon eksperimental sampel terdaftar. Meskipun respon TCD tidak berhubungan langsung dengan nilai TC, jelas faktor kalibrasi yang diperlukan untuk kuantitatif analisis, sama seperti untuk FID.

Ringkasan karakteristik Ted diberikan dalam daftar berikut ini.. TCDadalah detektor, kasar universal dengan sensitivitas yang moderat.

Konduktivitas Thermal Detector (TCD) Karakteristik1. MDQ-10-9g (-10 ppm)2. Respon-semua senyawa3. -Linieritas e-ltr '4. Stabilitas yang baik5. Carrier gas helium6. Suhu batas-400 ° C

Penemuan ECD (untuk GC) umumnya dikaitkan dengan Lovelock,berdasarkan publikasi pada 1961 [23]. Ini adalah detektor selektif yang menyediakansensitivitas sangat tinggi bagi mereka senyawa yang "menangkap elektron." Initermasuk bahan halogenasi senyawa seperti es ~ pestici dan, akibatnya,menggunakan salah satu utamanya adalah dalam analisis residu pestisida.

97

Ini adalah detektor ionisasi-jenis, tapi tidak seperti kebanyakan detektor kelas ini,sampel terdeteksi dengan menyebabkan penurunan dalam tingkat ionisasi. Ketikaanalit tidak hadir, beta 63Ni radioaktif memancarkan partikel seperti yang ditunjukkandalam persamaan (5):

Ini berbenturan partikel bermuatan negatif dengan gas pembawa nitrogen danmenghasilkan lebih banyak elektron (persamaan 6):

analit elektronegatif adalah eluen dari kolom dan memasuki detektor,ia menangkap beberapa elektron bebas dan berdiri saat ini menurunmemberikan puncak negatif:

Ion-ion negatif yang terbentuk mempunyai mobilitas lebih lambat daripada elektron bebas dan tidak dikumpulkan oleh anoda. Hubungan matematis untuk proses ini mirip dengan bir Hukum (Digunakan untuk menjelaskan proses penyerapan untuk radiasi elektromagnetik). Dengan demikian, tingkat penyerapan atau menangkap sebanding dengan konsentrasi dari analit itu. Beberapa nilai respon relatif diberikan dalam Tabel 7,5 [24]; selektivitas tinggi untuk bahan halogenasi dapat dilihat dari data-data ini. Gas pembawa yang digunakan untuk dapat ECD nitrogen sangat murni (seperti ditunjukkan dalam mekanisme disajikan) atau campuran metana 5% pada argon. Ketika digunakan dengan kolom kapiler beberapa gas make-up biasanya diperlukan, dan yang nyaman untuk digunakan nitrogen murah sebagai make-up dan helium sebagai gas pembawa. Skema dari ECD tipikal ditunjukkan pada Gambar 7.13. 63Ni ditampilkan sebagai yang emitor beta meskipun tritium juga telah digunakan; nikel biasanya

98

disukai karena dapat digunakan pada suhu yang lebih tinggi (sampai dengan 400 ° C) dan memiliki aktivitas yang lebih rendah (dan lebih aman). Telah terbukti bahwa peningkatan kinerja diperoleh jika diterapkan tegangan berdenyut daripada diterapkan secara terus menerus. Sebuah pulsa gelombang persegi sekitar - 50 V diterapkan pada frekuensi yang mempertahankan arus yang konstan apakah atau tidak analit yang ada di dalam sel; akibatnya frekuensi denyut adalah lebih tinggi bila analit yang hadir. The ESD berdenyut memiliki MDQ rendah dan akibatnya rentang linier yang lebih besar. Contoh residu pestisida analisis di tingkat femtogram ditunjukkan pada Gambar 7.14.

Salah satu kelemahan dari ECD adalah kebutuhan untuk menggunakan sumber radioaktifyang mungkin memerlukan lisensi atau setidaknya pengujian radiologi biasa. A ~ neinovasi adalah ECD dioperasikan dengan debit berdenyut (~ DD) ~ jadi th t Initidak memerlukan sumber radioaktif [25]. detektor ini IS komersialtersedia dan juga dapat dioperasikan sebagai detektor ionisasi helium bawahkondisi yang berbeda.The ESD adalah salah satu detektor yang paling mudah terkontaminasi dan merugikandipengaruhi oleh oksigen dan air. Ultra murni, gase.s kering, fr.eed ~ m darikebocoran dan contoh yang bersih diperlukan. Bukti kontaminasi biasanya ISa noi ~ baseline y atau puncak yang negati kecil: e dips sebelum er ~ af a.ndpuncak masing-masing. Membersihkan kadang-kadang dapat accomphshed oleh Pera l ~? N? Denganhidrogen gas pembawa pada suhu tinggi untuk membakar impunties, tapipembongkaran sering diperlukan.Daftar di halaman 123 memberikan karakteristik ECD. I.n ringkasan,itu adalah detektor sensitif dan selektif untuk matenals halogenasi tapi satuyang mudah terkontaminasi dan lebih rentan terhadap masalah.

99

Ringkasan Karakteristik ECD1. MDQ-1o-9 untuk 1o-12g2. Respon-sangat selektif3. Linieritas-1W sampai 10 "4. Stabilitas-wajar

DETEKTOR LAIN

Tabel 7.1 mendaftarkan detektor utama yang tersedia secara komersial dan dalamumum digunakan. Deskripsi singkat dari beberapa dari mereka termasuk di sini, danGambar 7.15 menunjukkan perbandingan rentang linier banyak dari mereka.

Ketika detektor ini diciptakan oleh Karmen dan Giuffrida pada tahun 1964 [26] itudikenal sebagai detektor ionisasi nyala alkali (AFID) karena terdiri darisebuah FlD yang ditambahkan sebutir garam logam alkali. Sebagaimana telah lanjutanberkembang, namanya juga telah berubah dan telah dikenal sebagai termionikdetektor ionisasi (TID), detektor api termionik (FTD), sebuah termionik

100

spesifik detektor (TSD), dllPada dasarnya, Karmen dan lain-lain telah menemukan bahwa FID menunjukkan selektifsensitivitas yang lebih tinggi bila garam logam alkali hadir di sekitar darinyala. Dalam konfigurasi saat ini, sebutir cesium rubidium atau garamdipanaskan dengan listrik di wilayah di mana terjadi ionisasi nyala. Sementara

mekanisme ini belum dipahami dengan baik, detektor tidak menunjukkan peningkatan detectivity untuk-fosfor, nitrogen dan beberapa halogen yang mengandung zat.

Photoionization Detector (PID)

Ini detektor tipe ionisasi juga telah melalui beberapa desain kencan kembali ke 1960. Dalam bentuknya yang sekarang, sebuah lampu ultraviolet (misalnya, 10,2 eV) memancarkan energi foton cukup tinggi untuk mengionisasi langsung banyak senyawa organik. Ion-ion yang dihasilkan dikumpulkan dan diperkuat untuk membentuk sinyal. Jenis terkait detektor menggunakan api untuk menghasilkan foton energi tinggi yang menghasilkan ionisasi sampel. detektor ini disebut ionisasi debit detektor (DID). Ini menemukan aplikasi dalam analisis gas tetap rendah tingkat dari dapat ditentukan dengan TCD.

Flame Detector Photometric (FPD)

Flame fotometri diadaptasi untuk digunakan dengan jenis api FID untuk digunakan dalam GC pada tahun 1966. Aplikasi untuk analisis organik terutama untuk senyawa belerang (Di 394 nm) dan senyawa fosfor (pada 526 nm) sebagai ditemukan residu pestisida dan polusi udara.

Gas Density Saldo (Gade)

Detektor ini, yang diciptakan oleh Martin dan James [27] pada tahun 1956, adalah tidak secara luas digunakan namun masih tersedia secara komersial dan memiliki beberapa unik karakteristik. Hal ini dapat digunakan untuk analisis kuantitatif tanpa kalibrasi jika kepadatan analit dikenal karena itulah prinsip pada yang didasarkan. Hal ini juga dapat digunakan untuk menentukan berat molekul analit jika analisis dilakukan dalam dua gas pembawa yang berbeda [28].

101

Detektor Mass Selective (MSD)

spektrometer massa dapat digunakan sebagai detektor GC. Mereka harus memiliki kompatibel karakteristik dan benar digabungkan ke kromatograf tersebut. Beberapa dari mereka yang disebut sebagai detektor selektif massa (MSD), yang menunjukkan bahwa mereka dianggap detektor GC, namun teknik gabungan dapat juga disebut GC / MS, yang menunjukkan kopling dua instrumen analisis. Apa pun namanya, penggunaan spektrometer massa dengan gas kromatograf adalah sangat kuat, berguna, dan populer kombinasi, dan itu diperlakukan secara lebih rinci dalam Bab 10. Untuk informasi lebih lanjut tentang ini dan detektor lainnya pada Tabel 7.1, berkonsultasi referensi yang diberikan dalam tabel.

102

Analisis Kuantitatif

Gas cromatography dapat digunakan untuk baik kualitatif dan kuantitatifanalisis '. Karena itu IS lebih bermanfaat untuk analisis kuantitatif, sebagian besar inicha ~ ter .. s dikhususkan untuk topik itu, namun ia dimulai dengan sekilasanalisis kualitatif.ANALISIS KUALITATIFparameter kromatografi ~ e digunakan untuk analisis kualitatif adalah retentron yangvolume atau beberapa parameter yang berhubungan erat. Namun, karena retensiparameter tidak dapat memastikan identitas puncak, biasanya untuk beberapa massa~ ~ Pectr meter (MS) ke GC (GC-MS) untuk analisis kualitatif. GC-MSIS sehingga banyak digunakan yang dibahas secara rinci dalam Bab 10. Tabel 8.1 daftar metode yang paling umum digunakan untuk analisis kualitatifdi Gc. Referensi 1 adalah ringkasan yang baik dari ini dan metode lainnya.Retensi Parameter~ R waktu itu tarik f? Ra diberikan terlarut dapat digunakan untuk identitasnya jikaOllo ~ ~ ~ n colu mg ~ ~ anabl s disimpan konstan: panjang, fasa diam danITS ketebalan (pembebanan cairan), suhu, dan tekanan (pembawa aliran gas

rate). Sebagai contoh, perhatikan bahwa sampel tidak diketahui menghasilkan kromatogram ditunjukkan pada Gambar 8.1a. Jika seseorang ingin tahu yang mana dari komponen itu n-alkohol, serangkaian standar n-alkohol dapat dijalankan dalam kondisi yang sama menghasilkan kromatogram seperti Gambar 8.1b. Sebagai ditunjukkan dalam gambar, orang-orang puncak yang retensi kali persis sama dengan yang standar dapat diidentifikasi sebagai alkohol n-. Proses ini hanya akan bekerja jika komponen-komponen yang tidak diketahui ini alkohol. Prosedur ini tidak akan efektif jika jumlah senyawa mungkin adalah besar volume retensi tidak karakteristik itu. Karena ada lebih dari 30.000 senyawa organik yang umum digunakan, dengan kromatografi gas dengan sendirinya tidak dapat digunakan untuk mengidentifikasi senyawa tunggal dari antara kelompok besar. kali Retensi merupakan ciri khas dari sistem GC, tetapi mereka tidak unik, sehingga waktu retensi GC tidak dapat digunakan untuk konfirmasi kualitatif. Namun, volume retensi relatif lebih reproducible dari individu volume retensi, sehingga data kualitatif harus dilaporkan pada kerabat

103

dasar. Indeks retensi disebabkan Kovats (lihat Bab 4) telah menjadi metode yang handal untuk pelaporan data retensi. Jika sebuah parameter retensi yang akan digunakan untuk identifikasi kualitatif atau klasifikasi, yang Kovats retensi indeks adalah metode yang bagus untuk memilih.

Detektor selektif dan Dual Detektor

Selektif GC detektor kadang-kadang dapat digunakan untuk membantu mengidentifikasi kelas senyawa yang mereka menunjukkan sensitivitas yang tinggi. Daftar detektor di Bab 7 dapat dikonsultasikan untuk informasi lebih lanjut dan referensi.

Lebih menarik. Adalah menggunakan dua detektor yang berbeda secara paralel padakeluar dari saluran deteksi GC-kolom yang disebut dual. Detektordipilih harus memiliki perbedaan besar dalam sensitivitas untuk kelas yang berbedasenyawa. Bot ~ sinyal dicatat secara bersamaan menghasilkan paralelkromatogram seperti yang ditunjukkan pada Gambar 8.2. Identifikasi dapat dibuat

104

oleh pemeriksaan kromatogram (Gambar 8.3) atau dari rasio daridetektor tanggapan. Yang terakhir ini sering karakteristik kelas senyawa.Gambar 8.4 menunjukkan bahwa rasio dari data pada Gambar 8.3 jelasmembedakan antara paraffins, olefin, dan aromatic dalam contoh ini.Ketika dikombinasikan dengan indeks retensi, rasio dapat menyebabkan identifikasidari homolog tertentu dalam kelas tertentu.

Off-line Instrumen dan Pengujian

Pada prinsipnya, orang bisa mengumpulkan efluen dari kolom GC dan mengidentifikasipada berbagai instrumen yang cocok. Sebuah setup sederhana untuk mengumpulkan limbah dalamperangkap dingin ditunjukkan pada Gambar 8.5. Sampel yang terjebak bisa ditransferuntuk suatu instrumen untuk identifikasi (MS, FTIR, NMR, UV), dikenakanmikro, atau bereaksi dengan pereaksi kimia untuk menghasilkan karakteristikderivatif. Umumnya, instrumen yang paling berguna (MS dan FTIR) adalahbiasanya digabungkan on-line.Metode lain yang dapat digunakan untuk identifikasi pirolisis, derivatization,dan berat molekul kromatograf. Referensi untuk metode inidiberikan dalam Tabel 8.1.

On-line Instrumen

GC-MS telah disebutkan sebagai metode utama untuk kualitatifanalisis (lihat Bab 10). Teknik komplementer adalah identifikasiFourier Transform inframerah digabungkan untuk kromatografi gas (GC-FTIR).

105

Peningkatan sensitivitas metode Fourier Transform data penanganantelah contnbuted sangat besar manfaatnya.Interface IR dua yang umum digunakan adalah pipa cahaya [8] dan apa yang disebutisolasi matriks [9]. Pada metode sebelumnya, kolom efluen dilewatkanmelalui sel gas dipanaskan IR (pipa cahaya), dan yang terakhir, itu kentaldan beku ke dalam matriks yang cocok untuk analisis oleh IR [10].

106

Karena IR adalah tak rusak, adalah mungkin untuk pasangan baik IR danMS dengan kromatografi gas yang sama, produksi GC-FfIR-MS. Khususpersyaratan dan beberapa aplikasi telah diuraikan [8, 14].

QUANTITATIVE ANALYSIS

Membuat pengukuran kuantitatif selalu disertai dengan kesalahan danmenuntut pemahaman dari detektor (lihat Bab 7) dan sistem data(Lihat Bab 2). Sampling, persiapan sampel, instrumen dan metodevalidasi, dan jaminan mutu adalah bagian penting dari proses.analisis Trace, yang menjadi semakin populer, mensyaratkan bahwa semua

langkah-langkah dalam analisis dilakukan dengan hati-hati. Sebagai contoh pedomanyang umum di jejak analisis, laporan Kimia AmerikaSub-komite Masyarakat Lingkungan Kimia Analitik dapat dikonsultasikan[15]. Ini membahas masalah data akuisisi dan evaluasi kualitas data.Sebuah tinjauan singkat dari metode analisis statistik untuk menangani kesalahandiberikan di sini, diikuti oleh diskusi singkat tentang kesalahan khas. Lalu, umummetode analisis yang disajikan.

Statistik Perhitungan KuantitatifKesalahan pengukuran dapat diklasifikasikan sebagai penentuan atau tak tentu.Yang terakhir adalah acak dan dapat diperlakukan secara statistik (statistik Gaussian);adalah mantan tidak, dan sumber kesalahan acak harus ditemukandan dieliminasi.Distribusi kesalahan acak harus mengikuti Gaussian atau normalkurva jika jumlah pengukuran cukup besar. Bentuk Gaussiandistribusi diberikan dalam Bab 3 (Gambar 3.4). Hal ini dapat ditandaibytwo variabel-kecenderungan pusat dan variasi tentang simetrist.!!. e pusat kecenderungan. Dua ukuran kecenderungan sentral mean,X, dan median. Salah satu nilai-nilai ini biasanya diambil sebagai "benar"nilai untuk analisa, walaupun secara statistik tidak ada "benar" nilai tetapibukan yang "paling mungkin" nilai. Kemampuan analis untuk menentukannilai ini yang paling mungkin disebut sebagai akurasi nya.Penyebaran data di sekitar titik tengah biasanya diukur sebagaistandar deviasi, sebuah

107

dimana n adalah jumlah pengukuran. Kuadrat dari standar deviasi disebut variance. Kemampuan analis untuk memperoleh data dengan kecil yang disebut presisi-nya. Presisi dan akurasi dapat direpresentasikan sebagai gambar pada sasaran seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 8.6. Gambar 8.6a menunjukkan akurasi yang baik dan presisi; 8.6b Gambar presisi yang baik tapi akurasi miskin; dan 8.6c Gambar miskin presisi yang akan menghasilkan akurasi yang buruk kecuali sejumlah besar gambar diambil. Itu situasi di Gambar 8.6b menunjukkan bahwa kesalahan menentukan hadir; mungkin gunsight yang tidak sejajar. Dua istilah lainnya yang umum digunakan untuk membedakan dua tipe presisi. Salah satunya adalah pengulangan, yang mengacu pada ketepatan dalam satu laboratorium, oleh seorang analis, dan pada satu instrumen. Yang lainnya adalah reproduktibilitas, yang mengacu pada presisi antara laboratorium yang berbeda dan akibatnya berbeda analis dan instrumen yang berbeda. Kami mengharapkan dan biasanya menemukan reproduksibilitas yang tidak sebaik pengulangan.

Sebuah istilah terkait digunakan oleh Amerika Serikat Pharmacopeia (USP) untuk menentukanreproduktibilitas instrumen kekerasan. Ini menyatakan suatu kondisi pengujian yang ketatketika metode pengujian yang sama digunakan dalam berbagai laboratorium atassuatu periode waktu yang panjang.Dalam sebuah set data, standar deviasi relatif, RSD, membawa informasi lebihdari standar deviasi itu sendiri. Standar deviasi relatif, ataukoefisien variasi seperti yang kadang-kadang disebut didefinisikan sebagai:

Informasi minimum yang biasanya diberikan untuk menggolongkan hasilanalisis masing-masing adalah salah satu dari dua variabel yang telah kita bahas-biasanyamean dan standar deviasi relatif. Tabel 8.2 berisi dua set

108

data yang diperoleh oleh dua analis yang berbeda. Sementara kedua telah memperoleh nilai rata-rata sama, X, kimiawan B memiliki standar deviasi relatif lebih kecil dan karena itu dianggap sebagai analis yang lebih baik atau yang bekerja dengan sistem yang lebih baik. Salah satu langkah dalam semua prosedur kuantitatif adalah langkah kalibrasi. Kalibrasi penting, dan sering kali merupakan faktor pembatas untuk memperoleh ketepatan dalam jejak analisis. Baik kalibrasi dan berhati-hati presisi hasil akurasi yang tinggi. Kesalahan harus dihindari dalam Membuat Pengukuran Dalam analisis kuantitatif, pemisahan dengan kromatografi gas hanya satu langkah dalam prosedur total. Kesalahan yang terjadi pada langkah apapun dapat membatalkan analisis kromatografi terbaik, sehingga perhatian harus diberikan pada semua langkah. Langkah-langkah dalam analisis biasanya meliputi: sampling, sampel persiapan dan hasil pemeriksaan, pemisahan (kromatografi), deteksi analit, analisis data termasuk integrasi kawasan puncak, dan perhitungan. Dengan kemajuan besar dalam instrumentasi GC dan integrasi dalam 20 terakhir tahun, sumber utama dari kesalahan GC biasanya sampling dan sampel persiapan, terutama jika matriks kotor yang terlibat. Dalam pengambilan sampel, tujuannya adalah untuk mendapatkan contoh kecil yang mewakili dari keseluruhan. persiapan Contoh dapat mencakup teknik seperti: penggilingan dan menghancurkan, melarutkan, penyaringan, menipiskan, ekstraksi, berkonsentrasi, dan derivatizing. Dalam setiap langkah perawatan harus dilakukan untuk menghindari kerugian dan kontaminasi. Jika standar internal (dibahas nanti dalam bab ini) digunakan, maka harus ditambahkan pada sampel sebelum memproses sampel dimulai. Pemisahan kromatografi gas harus dilakukan mengikuti nasehat yang diberikan dalam hal ini dan risalah kromatografi lainnya; beberapa tujuan adalah: resolusi yang baik dari semua puncak, puncak simetris, tingkat kebisingan yang rendah, pendek analisis kali, ukuran sampel dalam kisaran linear dari detektor, dll Analisis data dan sistem data yang disajikan dalam Bab 2. Khusus bunga adalah konversi dari sinyal analog ke data digital. Tugas ini dapat dicapai oleh salah satu dari dua cara-integrasi kawasan di bawah puncak atau pengukuran ketinggian puncak. Dengan integrator elektronik saat ini dan komputer, daerah puncak adalah metode paling disarankan, terutama jika ada mungkin perubahan dalam kondisi kromatografi selama menjalankan, seperti suhu kolom, laju alir, atau reproduktibilitas injeksi sampel. Namun, pengukuran ketinggian puncak kurang dipengaruhi oleh puncak tumpang tindih, kebisingan, dan garis miring. Dalam diskusi berikut, semua data akan disajikan sebagai daerah puncak.

109

Metode Analisis Kuantitatif

Lima metode analisis kuantitatif akan dibahas secara singkat, melanjutkan dari yang paling sederhana dan paling akurat kepada orang-orang mampu akurasi yang lebih tinggi.

Normalisasi Area

Seperti namanya, normalisasi daerah benar-benar merupakan perhitungan daerahpersen yang diasumsikan sama dengan berat persen. Jika X adalah tidak diketahuianalit,

mana Ax adalah daerah X dan penyebut adalah jumlah dari semua daerah.Untuk metode ini akurat, kriteria berikut harus dipenuhi:• Semua analit harus eluen.• Semua analit harus terdeteksi.• Semua analit harus memiliki kepekaan yang sama (respon / massa).Ketiga kondisi ini jarang ditemui, namun metode ini sangat sederhana dansering berguna jika analisis semiquantitative sudah cukup atau jika beberapa analitbelum diidentifikasi atau tidak tersedia dalam bentuk murni (untuk digunakan dalampenyusunan standar).

Area Normalisasi dengan Respon FaktorJika standar yang tersedia, pembatasan ketiga dapat dihapus dengan menjalankanstandar untuk mendapatkan faktor respons relatif, f. Satu substansi (dapatmenjadi analit dalam sampel) dipilih sebagai standar, ~ sebuah tanggapanfaktor f, diberikan nilai sewenang-wenang seperti 1,00. Campuran, menurut beratnya, yang dibuatstandar dan analit lainnya, dan mereka dikromatografi. Itudaerah dari dua puncak-As dan Ax untuk standar dan tidak diketahui,masing-diukur, dan faktor respons relatif tidak diketahui,lx, dihitung,

mana wx / ws adalah rasio berat tidak diketahui untuk standar.faktor respons relatif dari beberapa senyawa umum telah diterbitkanuntuk GC detektor yang paling umum, dan beberapa nilai perwakilandari karya awal oleh Dietz [16] diberikan dalam Tabel 8.3 untuk FID danTCD. Nilai-nilai ini ± 3%, dan karena mereka telah diperoleh dengan menggunakan dikemaskolom mereka mungkin mengandung beberapa kolom berdarah. Untuk akurasi tertinggi,orang harus menentukan / nya itu faktor sendiri.Bila sampel tidak diketahui dijalankan, masing-masing wilayah diukur dan dikalikanoleh faktor tersebut. Kemudian, persentase dihitung seperti sebelumnya:

110

Untuk contoh perbandingan.sebuah campuran etanol, heksana, benzen, dan etilasetat dianalisis dengan Ted. Area yang diperoleh diberikan dalam Tabel8,4 bersama dengan faktor tanggapan yang diambil dari Tabel 8.3. Setiap daerahdikalikan dengan faktor tanggapan:

111

Sekarang, setiap wilayah dikoreksi menjadi normal untuk mendapatkan persen, misalnya:

Ini dan nilai-nilai lain yang diberikan dalam Tabel 8.4 yang berisi selesaianalisis (% berat) menggunakan faktor respon.Kesalahan yang terjadi dengan tidak menggunakan faktor respon juga disertakanpada kolom terakhir dari Tabel 8.4. Mereka adalah perbedaan antaradikoreksi% nilai bobot dan (tidak dikoreksi) nilai-nilai daerah dinormalisasi%.Untuk setiap analisis mengingat kesalahan yang sebenarnya akan tergantung pada kesamaanatau perbedaan antara nilai respon individu, tentu saja. Iniperhitungan hanya berfungsi sebagai contoh yang khas.

Standar eksternal

Metode ini biasanya dilakukan secara grafis dan dapat dimasukkan dalamperangkat lunak sistem data. Dikenal dari jumlah analit dari bungadikromatografi, daerah diukur, dan kurva kalibrasi diplot.Jika solusi standar bervariasi konsentrasi, volume harus konstandiperkenalkan pada kolom untuk semua sampel dan standar. Manual injeksibiasanya tidak memuaskan dan batas nilai metode ini. Hasil yang lebih baikdiperoleh dari autosamplers yang menyuntikkan setidaknya satu microliter.Jika kurva kalibrasi tidak dibuat dan sistem data digunakan untuk membuatperhitungan, prosedur yang sedikit berbeda diikuti. Campuran kalibrasidiolah dari standar murni dibuat oleh berat dan dikromatografi.Faktor kalibrasi absolut, sama dengan yang dihasilkan gram per daerah, adalah

disimpan dalam sistem data untuk masing-masing analit. Ketika campuran yang tidak diketahuilari, faktor-faktor ini dikalikan kali wilayah masing masing-masing analitdalam diketahui menghasilkan nilai untuk masing-masing massa analit. Iniadalah prosedur kalibrasi satu titik, dibandingkan dengan kurva multipointdijelaskan sebelumnya, dan agak kurang tepat. Perhatikan juga bahwa kalibrasi inifaktor yang tidak sama dengan faktor respons relatif digunakan dalammetode normalisasi daerah.Standar InternalMetode dan yang berikutnya sangat berguna untuk teknik-teknik yang'Tidak terlalu direproduksi, dan untuk situasi di mana seseorang tidak (atau tidak dapat)kalibrasi kembali sering. Metode standar internal tidak memerlukan tepat atauvolume sampel konsisten atau faktor respon sejak terakhir ini dibangun kemetode, maka, itu baik untuk suntikan manual. Standar dipilihuntuk metode ini tidak dapat menjadi komponen dalam sampel dan dapat tidak tumpang tindihpuncak setiap sampel. Sejumlah diketahui standar ini akan ditambahkan ke masing-masingsample-maka nama standar internal, I.S. LS. harus memenuhi beberapakriteria:• Harus elute dekat puncak bunga, tapi,• Harus diselesaikan baik dari mereka• Harus kimia mirip dengan analit kepentingan dan tidak bereaksidengan komponen-komponen sampel• Seperti standar apa pun, harus tersedia dalam kemurnian tinggi

112

standar tersebut akan ditambahkan ke sampel di tentang konsentrasi yang sama sebagai analit (s) bunga dan sebelum setiap derivatization kimia atau reaksi lainnya. Jika banyak analit harus ditentukan, beberapa internal standar dapat digunakan untuk memenuhi kriteria sebelumnya. Tiga atau lebih campuran kalibrasi yang dibuat dari sampel murni analit (s). Sejumlah dikenal standar internal ditambahkan ke setiap kalibrasi campuran dan tidak diketahui. Biasanya jumlah yang sama standar volumetrically ditambahkan, misalnya, 1,00 mL. Semua daerah diukur dan dirujuk ke daerah dari standar internal, baik oleh sistem data atau dengan tangan. Jika beberapa standar digunakan, grafik kalibrasi seperti yang ditunjukkan dalam Gambar 8.7 diplot mana kedua sumbu adalah relatif terhadap standar. Jika jumlah yang sama dari standar internal ditambahkan ke setiap campuran kalibrasi dan diketahui, absis hanya dapat mewakili konsentrasi, tidak relatif konsentrasi. diketahui ditentukan dari kurva kalibrasi atau dari data kalibrasi di stasiun data. Dalam kedua kasus, setiap variasi dalam kondisi dari satu lari ke yang berikutnya dibatalkan oleh referensi semua data ke standar internal. Metode ini biasanya menghasilkan akurasi yang lebih baik, tetapi tidak membutuhkan langkah-langkah lebih dan membutuhkan waktu lebih lama. Beberapa metode EPA lihat spiking dengan standar disebut sebagai pengganti. Persyaratan pengganti dan alasan untuk menggunakannya sangat mirip dengan standar internal. Namun, pengganti adalah tidak digunakan untuk analisis kuantitatif sehingga dua istilah yang tidak sama dan

113

sangat reproducible sampel volume, batasan dengan suntikan suntik manual. Prinsip metode ini adalah bahwa, sinyal tambahan incremental diproduksi dengan menambahkan standar sebanding dengan jumlah standar ditambahkan, dan proporsionalitas ini dapat digunakan untuk menentukan konsentrasi dari analit dalam sampel asli. Persamaan dapat digunakan untuk membuat diperlukan perhitungan, tetapi prinsipnya lebih mudah dilihat secara grafis. Gambar 8.8 memperlihatkan plot Selain khas kalibrasi standar. Catatan bahwa sinyal hadir bila tidak ada standar ditambahkan; itu merupakan yang asli konsentrasi, yang akan ditentukan. Seperti meningkatkan jumlah standar ditambahkan ke sampel, peningkatan sinyal, menghasilkan garis lurus kalibrasi. Untuk menemukan "asli tidak diketahui" jumlah, garis lurus diekstrapolasi sampai melintasi absis; nilai absolut pada absis adalah konsentrasi yang asli. Dalam praktek, penyiapan sampel dan hasil perhitungan dapat dilakukan dengan beberapa cara berbeda [17]. Matisova dan rekan kerja [18] telah menyarankan bahwa kebutuhan untuk direproduksi suatu volume sampel bisa dihilangkan dengan menggabungkan penambahan standar metode dengan metode standar di situ internal. Dalam kuantitatif analisis hidrokarbon dalam minyak bumi, mereka memilih etil benzena sebagai standar untuk penambahan, tapi mereka menggunakan sebuah puncak tetangga diketahui sebagai standar internal yang mereka direferensikan data. Prosedur ini

114

menghilangkan ketergantungan pada ukuran sampel dan diberikan kuantisasi yang lebih baik dibandingkan dengan metode normalisasi daerah mereka menggunakan.

Ringkasanhasil GC bisa sangat akurat, turun menjadi sekitar 0,1% RSD dalam idealkasus. Beberapa hasil khas ditunjukkan pada Tabel 8.5.

9. Suhu diprogram

diprogram kromatografi gas suhu (PTGC) adalah prosesmcreasmg suhu kolom selama menjalankan GC. Hal ini sangat efektifmetode untuk mengoptimalkan analisis dan sering digunakan untuk skrining barusampel. Sebelum menjelaskan secara terperinci, marilah kita mempertimbangkan efek umumtemperatur pada gas kromatografi hasil.

TEMPERATURE EFFECTS

Suhu merupakan salah satu dari dua variabel yang paling penting dalam GC yang lainmenjadi sifat fase diam. Retensi kali dan retensifaktor penurunan temperatur karena meningkatnya distribusi konstantat ~ mperature-tergantung sesuai dengan Clausius-Clapeyronpersamaan,

the vapor pressure of the solute decreases logarithmically. A decrease invapor pressure results in a decrease in the relative amount of solute in themobile phase, viz, an increase in the retention factor, k, and an increasein retention time.Figure 9.1, a plot of the log of net retention volume versus 1ff for a fewtypical solutes illustrates this relationship. Straight lines are obtained overa limited temperature range in accordance with our prediction based onequation 1. The slope of each line is proportional to that solute's enthalpyof vaporization and can be assumed to be constant over the temperaturerange shown.

115

To a first approximation, the lines in Figure 9.1 are parallel, indicatingthat the enthalpies of vaporization for these compounds are nearly thesame. A closer inspection reveals that many pairs of lines diverge slightly

pada temperatur rendah. Dari pengamatan kita dapat menarik generalisasi yang bergunabahwa pemisahan GC biasanya lebih baik pada suhu yang lebih rendah. Tapimelihat pada kedua zat terlarut, n-oktana dan m-fluorotoluene; garis mereka salib disekitar 140 ° C. Pada suhu itu, 140 ° C, mereka tidak dapat dipisahkan; disuhu yang lebih rendah toluen yang elutes pertama, namun pada temperatur tinggisebaliknya adalah benar. Meskipun tidak umum untuk perintah elusi untuk membalikkan, dapatterjadi, sehingga kesalahan identifikasi puncak. Lihat misalnya pekerjaandari Hinshaw dengan pestisida klor [1].Di bawah ini adalah daftar dari konsekuensi dari peningkatan suhu untuk

peningkatan efek temperature

• Retensi waktu dan penurunan volume retensi• Faktor Retensi menurun• Selektivitas (a) perubahan (biasanya menurun)• Efisiensi (N) sedikit meningkatPengaruh suhu terhadap efisiensi cukup rumit [2] dan tidakselalu meningkat. Biasanya merupakan efek kecil dan kurang penting daripada efekpada kolom termodinamika (selektivitas). Secara keseluruhan, bagaimanapun, suhuefek yang sangat signifikan dan PTGC sangat kuat.

Keuntungan dan kerugian dari PTGC

116

Jika sampel yang dianalisa oleh GC berisi komponen yang tekanan uap(Titik didih) memperpanjang rentang luas, sering tidak mungkin untukpilih satu suhu yang akan cocok untuk menjalankan isotermal. SebagaiMisalnya, mempertimbangkan pemisahan berbagai homologs sepertisampel minyak tanah yang ditunjukkan pada Gambar 9.2a. Sebuah menjalankan isotermal pada 1S0 ° Cpreventskomponen yang lebih ringan «Cs) dari yang sepenuhnya terpisah dan masih membutuhkanlebih dari 90 menit untuk elute yang parafin CI5 yang tampak seperti yang terakhir.Meskipun demikian, ini mungkin suhu isotermal terbaik untuk pemisahan ini.Pemisahan dapat ditingkatkan dengan menggunakan suhu diprogram.Gambar 9.2b menunjukkan menjalankannya diprogram seperti yang suhumulai SO ° C, kurang dari suhu isotermal digunakan pada Gambar 9.2a,dan diprogram pada 8 derajat per menit hingga 2S0 ° C, temperaturlebih tinggi daripada suhu isotermal. Peningkatan suhu selamamenjalankan menurun koefisien partisi dari analit masih dikolom, sehingga mereka bergerak lebih cepat melalui kolom, menghasilkan penurunan retensikali.Beberapa perbedaan utama antara kedua menjalankan menggambarkan keuntungan

mudah menyelesaikan beberapa puncak sebelum puncak Cs sementara meningkatkanjumlah paraffins terdeteksi. Puncak CI5 elutes jauh lebih cepat (dalam waktu sekitar21 menit) dan ternyata bukan puncak terakhir-enam hidrokarbondiamati oleh PTGC. Semua lebar puncak yang hampir sama diPTGC; dalam jangka isotermal, beberapa fronting dibuktikan dalam lebih tinggiboiler. Karena tidak lebar puncak peningkatan PTGC, tinggi badananalit akhir-eluting meningkat (daerah puncak yang konstan), memberikan

117

detectivity lebih baik. Daftar di bawah ini merangkum keuntungan dan kerugiandari PTGc.

3. pemisahan yang lebih baik dari titik didih luas jangkauan4. Improve.d deteksi batas, bentuk puncak, dan presisi, terutama fpuncak atau akhir eluting5. Excellent berarti kolom membersihkanKekurangan1. instrumentasi yang lebih kompleks diperlukan2. Noiser sinyal pada suhu tinggi3. Terbatas jumlah fase cair yang cocok4. Mungkin lebih lambat, mengingat waktu pendinginan. Anoth.er e ~ cukup dari applic.ation dari PTGC untuk mengoptimalkan pemisahanIS s ~ ~ sendiri dalam FIgur 9.3: ~ u ~ Berikut langkah-langkah pemrograman tIple digunakan untuk mendapatkanoptlI ~ Lum pemisahan dalam waktu nnrumum. Modern biasanya programmermenyediakan sebanyak lima ramps suhu.~ Pro menabrak ure ~ suhu operasi yang baik untuk memeriksa sampel baru.A.max mu ~ ~ ~ mount. informasi tentang komposisi sampel ob-tained dalam waktu mirumum. Biasanya satu dapat mengetahui bahwa seluruh sampel telahtelah eluen, seringkali sulit untuk membuat penilaian dengan operasi isotermal.

PERSYARATAN DARI PTGC

Instrumentasi Persyaratan PTGC 1. Kering gas pembawa 2. Suhu programmer 3. Tiga terpisah oven (injektor, kolom, detektor) 4. Arus controller (diferensial pneumatik atau elektronik) 5. kompensasi Dual kolom atau kolom untuk rell10ve drift 6. Cocok fase cair Yang terpenting adalah kemampuan untuk mengendalikan kenaikan suhu diprogram dalam oven kolom sambil menjaga detektor dan port injeksi pada temperatur konstan. Seorang programmer diperlukan suhu elektronik bersama dengan desain oven yang memiliki massa rendah, penggemar volume tinggi, dan ventilasi ke udara luar, juga dikendalikan oleh prograll1mer tersebut. Beberapa berarti biasanya diberikan untuk mengontrol aliran gas pembawa. Dalam dikemas kromatografi kolom, ini biasanya accoll1plished dengan sebuah diferensial

118

aliran katup kontrol pneumatik ditempatkan di garis gas hulu port injeksi. Dalam kromatografi kolom kapiler, regulasi tekanan konstan diperlukan untuk split / sampling splitless dan katup kontrol aliran tidak dapat digunakan. Akibatnya, laju aliran gas pembawa menurun selama suhu diprogram berjalan karena peningkatan viskositas gas. Sejak penurunan tekanan di kolom PL relatif rendah, perubahan dalam aliran Tingkat kurang berat daripada di kolom dikemas. Salah satu solusinya adalah untuk menetapkan awal laju alir diatas nilai optimal dan lebih dekat dengan aliran yang diharapkan tentang 70% jalan melalui program ini. Ini akan menjamin arus yang cukup pada semakin tinggi suhu. Namun, kontrol tekanan elektronik (EPC) adalah tersedia pada beberapa instrumen dan dapat digunakan untuk menjaga konstan aliran dengan meningkatkan tekanan selama [3] run - Persyaratan lainnya ditempatkan pada gas pembawa dan stasioner tahap. Sebagaimana ditunjukkan dalam daftar instrumentasi PTGC, gas pembawa yang digunakan harus menjadi kering untuk mencegah akumulasi air (dan kotoran volatile) pada inlet kolom cool (sebelum memulai menjalankan) sejak fenomena ini akan menghasilkan puncak hantu selama jangka PTGC. Salah satu solusi untuk umum masalah ini adalah dengan memasukkan saringan dryer SA molekul gas di baris sebelum instrumen. Di bawah ini adalah daftar beberapa persyaratan fase cair.

Fase cair yang memenuhi persyaratan dan telah ditemukan bergunadisajikan pada Tabel 9.1. Ingatlah bahwa kolom PL leburan silika yangdilapisi dengan polimida tidak dapat digunakan di atas 380 ° C tanpa menurunkanlapisan.

THEORY OF PTGC

119

Teori PTGC telah sepenuhnya diperlakukan oleh Harris dan Habgood[4] dan oleh [Mikkelsen 5]. Diskusi berikut telah diambil darisederhana namun cukup perawatan oleh Giddings [6].Ketergantungan volume retensi pada suhu digambarkan dalamGambar 9.1. Mari kita menentukan apa kenaikan suhu tersebut diperlukan untukmengurangi volume retensi disesuaikan dengan 50%, yaitu:

Karena rasio retensi disesuaikan volume berbanding terbaliklog dari rasio dari tekanan uap zat terlarut menurut terintegrasibentuk persamaan Clausius-Clapeyron, kita dapat menyimpulkan bahwa,

mana aT adalah perbedaan antara dua temperatur T1 dan T2 • Mengambillogaritma dan menyusun ulang itu, kita peroleh,

Dengan asumsi Trouton's Aturan bahwa: JIITboil = 23 dan temperatur didih227 ° C (5000K) untuk sampel yang khas,

Sebagai perkiraan, lalu, peningkatan suhu 30 ° C akan memotongretensi volume setengah. Pedoman ini juga berguna untuk operasi isotermal.Pengaruh suhu terhadap program migrasi khasanalit melalui kolom ditampilkan pada Gambar 9.4, dimana nilai 30 derajatdigunakan untuk menghasilkan fungsi langkah. Oleh karena itu, tingkat migrasi relatifakan berlipat ganda untuk setiap elusi 30 ° C. Akhir dari kolom tersebut diambil sewenang-wenangseperti yang terjadi pada 265 ° C, seperti ditunjukkan pada gambar. Pada kenyataannya, gerakanyang analit melalui kolom bisa melanjutkan dengan kurva halus (juga

120

ditampilkan dalam fi.gure itu) karena pemrograman suhu akan berangsur-angsur dan tidak bertahap, seperti yang diasumsikan oleh model kita. Jika x diambil sebagai jarak analit ~ ia bergerak melalui kolom dalam yang terakhir ~ O derajat kenaikan, maka satu-setengah x adalah jarak itu pindah 30 sebelumnya derajat, seperempat x pada 30 derajat sebelum iklan yang sebagainya. Jumlah ini fraksi pendekatan 2, yang harus sama dengan 'ke ~ l L panjang kolom (2x = L). Oleh karena itu, analit menempuh perjalanan melalui terakhir ha ~ f. 3 / 4 kolom dalam 30 terakhir ° C, melalui dari kolom dalam 60 ° C dll Awalnya zat terlarut adalah "beku" pada inlet kolom tapi h ' itu b "w en ~ egan.to bermigrasi, laju migrasi dua kali lipat untuk setiap derajat 30 ' m kenaikan suhu. . . Pengoperasian PTGC dapat dibayangkan sebagai berikut: sampel adalah disuntikkan ke akhir kolom dingin, dan komponen-komponennya tetap kental di sana, seperti meningkatkan re perat ~ te ~, yang analit menguapkan dan bergerak turun c ~ lu ~ n dengan harga meningkat. sampai mereka elute. Hal ini untuk ini alasan bahwa teknik injeksi ini tidak begitu penting dalam PTGC dan bahwa semua puncak ave ~ tentang lebar puncak yang sama-mereka mengeluarkan dana yang sama waktu aktif partisi bawah kolom. Untuk suatu varietas? F. operasi othermal easons ~, i ~ sering pilihan dalam wo ~ kp ~ ace. Jika screemng awal dilakukan oleh PTGC, orang mungkin ingin mengetahui yang ~ ~ Apakah suhu September rmal akan menjadi orang yang terbaik untuk digunakan. Giddings memiliki disebut. INI suhu isotermal suhu yang signifikan, 'T. Menggunakan reasomng berdasarkan nilai 30 derajat, ia telah menemukan bahwa

121

dimana T adalah suhu akhir, suhu di mana analit (s)t bunga menjalankan eluen m ~ e PTGC. Jadi, misalnya, eluting terlarut disuhu 225 C pada lari PTGC akan dijalankan isotermal terbaikpada suhu 180 ° C.Tiga variabel penting lainnya adalah laju alir pemrograman tingkatdan panjang kolom. Secara umum, orang tidak bervariasi panjang tetapi menggunakansebuah ~ Colum pendek (dan lo.wer suhu) dan laju aliran relatif tinggi.Tingkat programmmg IS sering dipilih untuk menjadi cukup cepat untuk menghemat waktu tapiSl ~ w cukup untuk mendapatkan pemisahan yang memadai, di suatu tempat antara 4 dan 10 ° C!biarawati. Namun, untuk kolom Perjanjian Lama, satu kelompok pekerja menyimpulkan bahwaTingkat lambat (sekitar 2'soC! menit) dan tingkat aliran tinggi (sekitar 1 mLimin) adalahpr.eferable [7]. Studi lain oleh Hinshaw [1] dari pestisida klorcampuran menemukan bahwa 8 C / mm, lebih baik lebih lambat (ke aku, SOC /min) atau lebih cepat (hingga 30 ° C / mm) harga.

SPECIAL TOPICS

Analisis KuantitatifData yang disajikan dalam bab ini dengan jelas menunjukkan pengaruh PTGC padaukuran dan bentuk dari puncak masing-masing. Hal ini dapat mengakibatkan satu untuk menyimpulkanyang PTGC tidak dapat digunakan untuk analisis kuantitatif. Hal ini tidak terjadi.Mempertimbangkan data yang diberikan dalam Tabel 9.2 untuk analisis suatu sintetiscampuran n-paraffins dianalisis oleh GC PTGC dan isotermal. Mereka menunjukkantidak ada perbedaan yang signifikan antara PTGC dan GC isotermal saat kalibrasidilakukan secara konsisten dengan teknik baik. Modern instrumenmemiliki kemampuan untuk mempertahankan suhu konstan pada detektor bahkanselama operasi suhu diprogram dari kolom, sehingga kuantisasioleh detektor tidak terpengaruh dan independen temperatur kolom.

Cryogenic OperasiBeberapa chromatographs disediakan dengan oven yang dapat dioperasikan di bawah iniAmbient temperatur, sehingga memperluas jangkauan pemrograman suhu.Contoh-contoh dapat ditemukan dalam kajian ekstensif oleh GC cryogenicBrettell dan [Grob 8].TABEL 9,2 Perbandingan Data Kuantitatif KhasGC Suhu TinggiAda alwaysbeen kepentingan dalam mendorong GCto suhu tertinggimungkin. Beberapa instrumen komersial suhu batas atasdi oven kolom dan detektor oven 400 ° C. Beberapa kolom dapat dioperasikanpada suhu tinggi, tetapi kerja telah dilaporkan di mana kolomdiprogram secara rutin sampai dengan 400 ° C. Penelitian ini telah menimbulkanteknik khusus yang disebut GC tinggi suhu, HTGC, yang didefinisikan sebagai suatu rutinitaskolom suhu lebih dari 325 ° C [9].Dalam sebuah percobaan HTGC, kolom OT pendek, ringan dimuat digunakan,sesuai dengan pengetahuan yang ada teori GC. Yang paling sulitaspek HTGC, dan satu yang paling perhatian telah terfokus,merupakan pengantar sampel. split Konvensional / splitless metode untuk kolom PLtidak cocok karena diskriminasi mendidih tinggi komponenyang terjadi dalam proses penguapan. Pada kolom-teknik melakukan pekerjaantetapi menyebabkan kontaminasi besar dari inlet kolom. Diprogram

122

temperatur injeksi (PTV) yang bekerja dengan baik dengan suhu normal-GC telah terbukti ideal untuk HTGC 9 [].Dengan pemrograman injektor setinggi 600 ° C, berat molekul tinggisampel telah dijalankan dengan sukses. Satu kertas baru-baru ini [9] laporan analisa tersebut.SIS dari standar polyethylene dengan berat molekul rata-rata 1000Daltons dan pemisahan sukses dan deteksi karbon 100polimer dengan berat molekul sekitar 1500. Rincian lebih lanjut dapat ditemukanIII makalah ini dan referensi tercantum di dalamnya.

10. Topik Khusus

Bahkan dalam buku pelajaran dasar seperti yang satu ini ada kebutuhan untuk membahas khusustopik seperti GC-MS, pemisahan kiral, persiapan sampel, dan derivatif.Banyak penelitian sekarang ini difokuskan pada teknik-teknik khusus digabungkan untukOC, Yang paling penting adalah GC-MS, singkatan umum untukteknik di mana sebuah kromatograf gas secara langsung digabungkan ke bangku-topspektrometer massa. Spektrometer massa telah disebutkan dalam Bab 7 sebagaisatu khusus GC detektor, di MSD, tetapi mencakup lebih teliti dalambab ini.topik lain yang tercakup secara singkat adalah: pemisahan senyawa kiral,beberapa teknik sampling khusus (headspace dan microextraction fase padat)dan derivatization.

GC-MS

Hari ini diperkirakan terdapat lebih dari 25.000 sistem GC-MS bangku-toppenjualan di seluruh dunia dan tahunan melebihi 2.000 unit per tahun. Apa yang membuatkombinasi begitu kuat dan begitu populer?Seperti yang telah kita catat sebelumnya, GC adalah Tehnik analisis utama untukpemisahan senyawa atsiri. Menggabungkan kecepatan analisis, resolusi,kemudahan operasi, hasil kuantitatif yang sangat baik, dan biaya moderat. Sayangnya,

123

GC sistem tidak dapat memastikan identitas atau struktur dari puncak apapun.Retensi kali berhubungan dengan koefisien partisi (Bab 3), dan sementara

mereka adalah karakteristik dari sebuah sistem yang jelas, mereka tidak unik. GCData saja tidak dapat digunakan untuk mengidentifikasi puncak.spektroskopi Misa di sisi lain merupakan salah satu yang paling informationrichdetektor. Ini hanya membutuhkan mikrogram sampel, tetapi menyediakan databaik untuk identifikasi kualitatif senyawa yang tidak diketahui (struktur,unsur komposisi, dan berat molekul), serta kuantisasi mereka.Selain itu, mudah digabungkan dengan sistem GC.informasi lengkap lebih lanjut tentang GC-MS dapat ditemukan dalam monografterdaftar [1-5], tapi pengantar ke topik berikut.

Instrumentasi

Gambar 10.1 adalah skematik dari sebuah spektrometer massa resolusi rendah khasjenis yang umum digunakan dengan Gc. Karena ukurannya yang kecil, seringdisebut sebagai MS bangku-top.Contoh lubangSebuah inlet sampel memungkinkan untuk pengenalan jumlah yang sangat kecil sampeldari berbagai sumber. Bola gas besar dapat digunakan untuk memperkenalkan gassampel melalui lubang jarum kecil ke sumber ionisasi. An inlet denganseptum akan memungkinkan pengenalan cairan yang mudah, atau larutan padatan; danakhirnya, sistem interlock vakum adalah cara umum untuk pendahuluan

Gambar 10.2 menunjukkan skematis yang digabung dengan sebuah tem sy GC ~ kesistem. Kedua sistem tersebut dipanaskan (200-300 ° C), baik Bit ~ Dengan senyawadalam keadaan uap, dan keduanya membutuhkan sampel kecil (mikro-atau na ~ o-gram).GC dan MS sistem sangat kompatibel. Satu-satunya masalah adalah bahwa

124

Tekanan atmosfer output dari GC harus dikurangi ke kekosongan10-5 ke 10-6 torr untuk masuk MS. Penggabungan antara e ~ t ~ tw harus dilakukandengan penurunan tekanan, dan dicapai Dengan interface.Fi · 10.3A gure menunjukkan antarmuka umum di hari ini u.se .. M, ost Sh GCT-HMIsistem menggunakan kolom kapiler, dan leburan silika tabung ~ permi s yang mer, igefisiensi langsung transfer antara dua ~ ~ ystem. Untuk tingkat aliran kapiler5 mLlmin atau kurang, sebuah antarmuka langsung adalah mungkin. Bench-top GC-MSsistem dengan mudah dapat menangani laju aliran yang rendah, dan ~ y th memberikan yang lebih baiksensitivitas (transfer total sampel) dan pelestarian yang lebih baik dari hasil GC.

Lama GC-MS digunakan sistem kolom dikemas, biasanya 2 mm id, dengan aliran tingkat sekitar 30 mLimin. Sistem ini diperlukan suatu kolom dikemas antarmuka jet pemisah yang ditunjukkan pada Gambar 1O.3B. pemisah ini terdiri dari 2 tabung kaca sesuai dengan jarak kecil (- 1mm) di antara mereka. Sebagian besar gas pembawa (biasanya Dia) masuk dari kolom GC dipompa pergi oleh sistem vakum terpisah. Molekul-molekul sampel yang lebih besar mempertahankan mereka momentum dan lulus preferentially ke kapiler kedua dan ke MS sumber. Contoh pengayaan terjadi dan tekanan atmosfer awal sangat berkurang, yang memungkinkan vakum MS untuk menangani aliran kecil Tingkat. Baik suhu dan permukaan aktivitas jet kaca pemisah harus dikontrol dengan hati-hati baik untuk memaksimalkan transfer sampel dan melestarikan sampel integritas. molekul analit pertama harus terionisasi agar tertarik (atau ditolak) oleh medan magnet atau listrik yang tepat. Ada banyak ionisasi teknik, tapi dampak elektron (EI) adalah yang tertua, paling umum dan sederhana. Sumber ionisasi dipanaskan dan di bawah vakum sehingga sampel yang paling mudah menguap dan kemudian terionisasi. Ionisasi ini biasanya dicapai oleh dampak dari sinar elektron sangat energik (70 ev). Sumber khas secara skematis diperlihatkan pada Gambar 10.4. Efluen dari kolom GC melewati menjadi sumber dipanaskan di vakum ionisasi rendah. Elektron ditarik keluar dari filamen tungsten oleh tegangan kolektor 70 ev. tegangan yang digunakan untuk filamen mendefinisikan energi elektron. Ini elektron energi tinggi pemogokan molekul analit netral, menyebabkan

125

ionisasi (biasanya kehilangan sebuah elec ~ ron) dan. Kain ~ ~ entation. ionisasi initeknik menghasilkan hampir secara eksklusif ion positif:

Alternatif cara untuk mencapai ionisasi ionisasi kimia termasuk(CI), ionisasi kimia negatif (NCI), dan atom ast ~ b ~ mbardment(FAB). Dalam CI, gas metana reagen seperti diakui Ion amber c ~dimana terionisasi, menghasilkan kation yang mengalami reaksi lebih lanjutmenghasilkan ion sekunder. Sebagai contoh:

Ion sekunder (CHt dalam contoh ini) berfungsi sebagai reagen untuk mengionisasisampel lembut. Biasanya proses ini menghasilkan fragmentasi kurang dan lebihspektrum massa sederhana. MS utama puncak yang biasanya adalah hasil (M +1), (M), (M - 1), dan (M + 29), di mana M adalah massa analit yangsedang dipelajari. .Untuk melakukan ionisasi kimia, volume ion spectro.me itu! Er ISbiasanya berbeda dari yang digunakan untuk EI, yang ~ s tekanan operasi yang lebih tinggi(Sebagian karena gas reagen tambahan), dan t ~ et ~ mperature IS rendah.Beberapa jenis molekul juga menghasilkan spektrum Ion baik negatif oleh NCI,menyediakan pilihan lain untuk analisis. H ~ wever, paling atas bangku-GC-MSinstrumen tidak mampu operasi CI.Sebuah perbandingan spektrum EI CI dan ditunjukkan pada Gambar 1.0.5 untuk ortal, sebuahbarbiturat dengan berat molekul 240. Puncak spektrum basis 10 CIadalah 241, yang (diharapkan M + 1) puncak. Ada beberapa? Ada, ~ ~ semuapuncak, tetapi spektrum ini menunjukkan nilai metode CI 10 memberikantugas dari berat molekul. The EI spektrum, di sisi laintangan, menunjukkan ion orangtua sangat kecil dengan puncak utama pada 140 dan 156.Theseion fragmen dapat digunakan untuk membantu dalam penugasan yang structureinformationtidak disediakan oleh CI.

Analisa dan DetektorSetelah ionisasi, partikel-partikel bermuatan yang ditolak dan tertarik oleh muatan?lensa ke analyzer massa. Berikut spesies ion yang dipisahkan oleh mereka

126

massa terhadap rasio biaya (m / z) dengan baik medan magnet atau listrik. Khasmassa untuk analisa GC-MS adalah quadrupoles atau perangkap ion. O! Analyz nya ~ rsadalah: satu-fokus sektor magnetik; double-fokus sektor magnetik (tinggiresolusi, lebih mahal); dan waktu penerbangan. . .Penganalisa massa quadrupole terdiri dari empat hy ~ batang erboh.c di sebelah kanansudut satu sama lain (lihat Gambar 10.6).. Sebuah tegangan DC IS apphed untuk r semua? Ds(Batang berdekatan memiliki tanda berlawanan) dan tanda-tanda tegangan adalah dengan cepat

terbalik. A.radio frekuensi juga diterapkan pada empat batang. Tergantungpada kombinasi frekuensi radio dan potensi arus searahIon rasio hanya satu massa-untuk-biaya akan melewati batang dan mencapaidetektor. Ion dengan rasio mlz lain akan mogok batang dan dimusnahkan.

Penganalisa quadrupole memiliki kelebihan kesederhanaan, ukuran kecil, moderat biaya, dan cepat scanning yang membuatnya ideal untuk sistem GC-MS. Hal ini dibatasi untuk sekitar 2.000 Daltons dan memiliki resolusi rendah bila dibandingkan untuk ganda fokus spektrometer massa. Gambar skematis menunjukkan 10,7 perangkap ion analyzer massa yang dikembangkan secara khusus untuk GC-MS. Ini adalah versi sederhana dari quadrupole

127

di mana cincin elektroda, yang hanya memiliki frekuensi radio diterapkan pada itu, dasarnya berfungsi sebagai monopol untuk menentukan daerah stabil untuk spesies dibebankan di dalam ruang elektroda melingkar. Ada dua topi akhir di bagian atas dan bawah cincin melingkar elektroda. Efluen dari GC memasuki bagian atas topi akhir, beberapa analit yang terionisasi dan kemudian terjebak di lintasan stabil cincin dalam elektroda. Frekuensi radio bisa diubah untuk mengeluarkan berurutan ion dengan rasio mlz dipilih dari perangkap ion dan meneruskannya melalui tutup akhir detektor. Ion perangkap juga sederhana dalam desain, sederhana dalam biaya, dan mampu cepat pemindaian untuk aplikasi GC-MS. Spektrum yang dihasilkan sering berbeda dari Spektrum quadrupole klasik, dan beberapa ion dapat mengalami disosiasi atau tabrakan ion molekul / ion di dalam perangkap. Setelah pemisahan ion-ion yang dihasilkan, detektor, biasanya terus menerus versi dynode dari elektron multiplier, digunakan untuk menghitung ion dan menghasilkan spektrum massa. Seperti detektor yang secara skematis diperlihatkan pada Gambar 10,8. Ion dari pemogokan massa analyzer permukaan semi-konduktif dan merilis kaskade elektron. Ini adalah dipercepat oleh beda potensial lain bagian dari permukaan semi-konduktif mana yang lebih besar riam hasil elektron. Proses ini diulang beberapa kali sampai amplifikasi dari masukan lemah asli diperbesar tentang l-juta kali lipat. Perhatikan bahwa sistem MS seluruh bawah vakum tinggi. Ini adalah penting kebutuhan untuk menghindari hilangnya spesies yang dibebankan oleh tabrakan dengan lainnya ion, molekul, atau permukaan. Spektrum massa hanyalah sebidang kelimpahan ion sebagai fungsi m / z. Di bawah kondisi yang terkendali, rasio ion kelimpahan dan

Penganalisa quadrupole memiliki kelebihan kesederhanaan, ukuran kecil, moderat biaya, dan cepat scanning yang membuatnya ideal untuk sistem GC-MS. Hal ini dibatasi untuk sekitar 2.000 Daltons dan memiliki resolusi rendah bila dibandingkan untuk ganda fokus spektrometer massa.

128

Gambar skematis menunjukkan 10,7 perangkap ion analyzer massa yang dikembangkan secara khusus untuk GC-MS. Ini adalah versi sederhana dari quadrupole di mana cincin elektroda, yang hanya memiliki frekuensi radio diterapkan pada itu, dasarnya berfungsi sebagai monopol untuk menentukan daerah stabil untuk spesies dibebankan di dalam ruang elektroda melingkar. Ada dua topi akhir di bagian atas dan bawah cincin melingkar elektroda. Efluen dari GC memasuki bagian atas topi akhir, beberapa analit yang terionisasi dan kemudian terjebak di lintasan stabil cincin dalam elektroda. Frekuensi radio bisa diubah untuk mengeluarkan berurutan ion dengan rasio mlz dipilih dari perangkap ion dan meneruskannya melalui tutup akhir detektor. Ion perangkap juga sederhana dalam desain, sederhana dalam biaya, dan mampu cepat pemindaian untuk aplikasi GC-MS. Spektrum yang dihasilkan sering berbeda dari Spektrum quadrupole klasik, dan beberapa ion dapat mengalami disosiasi atau tabrakan ion molekul / ion di dalam perangkap. Setelah pemisahan ion-ion yang dihasilkan, detektor, biasanya terus menerus versi dynode dari elektron multiplier, digunakan untuk menghitung ion dan menghasilkan spektrum massa. Seperti detektor yang secara skematis diperlihatkan pada Gambar 10,8. Ion dari pemogokan massa analyzer permukaan semi-konduktif dan merilis kaskade elektron. Ini adalah dipercepat oleh beda potensial lain bagian dari permukaan semi-konduktif mana yang lebih besar riam hasil elektron. Proses ini diulang beberapa kali sampai amplifikasi dari masukan lemah asli diperbesar tentang l-juta kali lipat. Perhatikan bahwa sistem MS seluruh bawah vakum tinggi. Ini adalah penting kebutuhan untuk menghindari hilangnya spesies yang dibebankan oleh tabrakan dengan lainnya ion, molekul, atau permukaan. Spektrum massa hanyalah sebidang kelimpahan ion sebagai fungsi m / z. Di bawah kondisi yang terkendali, rasio ion kelimpahan dan Kemampuan GC-MSGC-MS mengkombinasikan keuntungan kedua teknik: tinggi menyelesaikandaya dan kecepatan analisis GC dipertahankan, sedangkan MS menyediakanbaik identifikasi positif dan analisis kuantitatif sampai ke tingkat ppb.Massa berkisar 1-60 Daltons biasa digunakan untuk sistem biaya rendah, dansampai dengan 1000 Daltons untuk sistem yang lebih mahal. Biaya berkisar dari $ 40Ksampai $ 75K untuk sistem bangku-top sederhana.

Keterbatasan Sistem GC-MSGC-MS instrumen adalah item biaya modal; mereka lebih rumituntuk beroperasi dari GC, dan ada kurangnya operator GC-MS terampil.Beberapa perguruan tinggi melatih siswa pada GC-MSsystems karena kedua kurangnya sistemuntuk tujuan pengajaran dan kurangnya keahlian dosen banyak.

Analisis DataSebuah kromatogram kapiler khas dari sampel hidrokarbon berjalan di GC-MSmemiliki tampilan yang sama seperti itu akan dengan FID (lihat Gambar. 10,9). Perhatikanlebar puncak sempit, biasanya sekitar 1 detik atau kurang di ketinggian setengah. Iniberarti bahwa sistem MS harus memindai puncak GC sekitar 10 kali perkedua untuk mendapatkan spektrum massa baik.Gambar 10,10 menunjukkan mekanisme yang diusulkan untuk fragmentasi nhexane(Puncak pada Gambar 4. 10,9) dalam sumber ion sistem GC-MS. Sebuahpemogokan elektron molekul induk, mendepak satu elektron dan menghasilkanion molekul (m / z = 86). Spesies ini tidak stabil, bagaimanapun, dan

129

cepat terurai menjadi fragmen yang lebih stabil, dalam hal ini m / z 71, 57,43 dan 29 Daltons. Bahwa fragmen dengan kelimpahan tertinggi, mlz = 57,

disebut puncak dasar, dan sistem data plot sebagai 100% dari spektrumskala. puncak lain diplot relatif terhadap basis puncak, dan hasilnya adalahspektrum massa khas n-heksana (lihat Gambar 10,11)..Data dapat digambarkan dalam dua cara; baik sebagai total scan (TIC-Total IonKromatogram) atau sebagai sejumlah kecil ion individu (SIM-DipilihIon Monitoring) karakteristik dari suatu senyawa tertentu (lihat Gambar 10,12)..A total ion kromatogram digunakan untuk mengidentifikasi senyawa yang tidak diketahui. Arentang massa tertentu dipindai-misalnya 4-40 Daltons. Semua puncakdilaporkan sehingga spektrum massa dapat diambil dari komputer dan

130

digunakan untuk mengidentifikasi setiap puncak. Basis data komputer cepat com ~ ar.essetiap spektrum massa tidak dikenal dengan lebih dari 150.000 referensi spektrum m Itsperpustakaan file. Pencocokan spektrum hanya memerlukan beberapa detik dengan. terbarudata sistem, mencapai analisis kualitatif yang diinginkan ', Data aCuIsItIOntingkat yang diperlukan untuk memindai semua ion dalam kisaran yang dipilih IS lambat; sensItIVlty ISterbatas, dan biasanya kuantisasi tidak optimal (terlalu sedikit data P? MTs). .Dalam pemantauan ion dipilih, tetapi, hanya sejumlah kecil Ion (biasanyasebanyak 6) dimonitor. Ada akuisisi data rate lebih cepatselama masa puncak GC (~ 1 detik), sehingga ~ ~ adalah kuantitatif dilebih baik dan sensitivitas sangat ditingkatkan. SIM tidak dapat digunakan untuk kualitatifanalisis (tidak semua massa di-scan), tetapi modus terbaik untuk jejakanalisis senyawa target, sering turun ke tingkat ppb.Sebuah versi terbaru dari perangkap ion [7] memungkinkan untuk dioperasikan sedemikian rupabahwa fragmen asli dari proses ionisasi yang lagi terkenaenergik molekul gas menyebabkan sekunder. fragmentasi dari. itutabrakan-induced disosiasi (CID). Hasil IS mirip dengan yang diperoleholeh spektrometer massa tahap ganda (biasanya disebut sebagai MS / MS), danmemberikan selektivitas lebih tinggi. Mode operasi ini disebut. dipilihreaksi pemantauan (SRM) dan IS tersedia dalam beberapa perangkap yang lebih baru IONGC-MS instrumen.

Kiral ANALISIS DENGAN GC

131

pemisahan kiral baik oleh GC atau HPLC merupakan langkah penting dalam syn itu ~ h.esis,karakterisasi dan pemanfaatan senyawa kiral (obat-obatan, pestisida,rasa, pheremones, dll). Sebagai pemahaman tentang pentingnya kiralitaspada meningkatkan aktivitas biologis, undang-undang yang mengatur chir compou l ~ ~ dsmenjadi lebih luas dan ketat, dan kebutuhan untuk lon ~ resolu tinggiteknik pemisahan meningkat. pemisahan kiral oleh GC kapiler menyediakan

efisiensi yang tinggi, sensitivitas, dan kecepatan analisis, tetapi dibatasi oleh kebutuhan untuk volatilitas. Menggabungkan fase kiral ke Polisiloksan telah mengakibatkan Peningkatan stabilitas suhu. GC pemisahan dari enantiomer dapat dilakukan baik secara langsung (penggunaan a. fase diam kiral, CSP) atau tidak langsung (off-kolom konversi ke diastereomeric derivatif dan pemisahan fase stasioner by.non-kiral). Metode langsung lebih disukai sebagai sederhana dan meminimalkan kerugian dunng kunci sampel preparation.The, tentu saja, adalah untuk menemukan kiral stasioner fase dengan kedua selektivitas dan stabilitas suhu. ada. tiga jenis utama fase stasioner GC kiral:. (1) kiral Turunan asam amino [10/08], (2) senyawa kiral koordinasi logam [11], dan (3) siklodekstrin derivatif [12-14]. Fase siklodekstrin memiliki terbukti paling fleksibel untuk kromatografi gas. KHUSUS METODE SAMPLING Headspace Sampling Sampel yang mengandung bahan nonvolatile masalah hadir untuk chromatogr gas aphy. Non-volatiles tidak dapat disuntikkan ke dalam GC karena mereka akan cepat plug up port injeksi dan dapat merusak kolom GC. Umum sampel persiapan langkah-langkah untuk mengisolasi volatiles dari nonvolatile liqqid sampel-cair ekstraksi matrix.include, ekstraksi fase padat (SPE), fase sohd rmcroextraction (SPME), ekstraksi cairan superkritis (SFE), dan headspace. SPE dan GC SPME untuk dibahas dalam sebuah tinjauan terbaru Artikel oleh Penton [15]. sampling Headspace adalah. pr.obably teknik sederhana dan termudah. A bnef pengantar topik sudah diterbitkan oleh Hinshaw [16], dan lengkap. co ~ erage teori dan praktek baru saja muncul [17]. Itu sampel (cair atau sohd) ditempatkan pada botol tertutup dan dipanaskan sampai yang telah ditetapkan suhu untuk jangka waktu yang tetap. Komponen volatile Parti sampel ~ Ion antara dan fase ~ sebagai sampel, biasanya mencapai eqUlibrum. monomer sisa berdifusi lambat dari beberapa yang sangat crosshnked polimer, waktu yang cukup sehingga harus diizinkan untuk penguapan tersebut dari sampel. . A ~ por ion dari bahan mudah menguap dalam fasa gas (headspace) adalah. Dihapus dan Ke menyuntikkan gas chroma!. Ograph. Teknik transfer paling sederhana adalah kami ~ sebuah ~ panas d gas synnge-ketat dan sampel secara manual dari nyaman wadah (kaleng cat untuk residu pembakaran, botol minuman untuk rasa dan Parfum, dll). Presisi dan akurasi yang lebih baik diperoleh dari headspace otomatis samplers, botol volume w.herefixed adalah thermostated pada suhu dikendalikan suatu kali ~, dan headspace secara otomatis dialihkan ke GC melalui Inert (leburan silika) jalur transfer panas. Dalam Condi dikendalikan

132

headspace konsentrasi analit sebanding dengan yang aslikonsentrasi dalam sampel. Klasik prosedur kalibrasi kuantitatifseperti standar internal, penambahan standar dan standar eksternal dapatdigunakan untuk meningkatkan presisi.

Fase padat Microextraction (SPME)SPME adalah teknik persiapan sampel terbaru untuk melacak analisis GC [18].Ini adalah metode yang sederhana, bebas pelarut yang menggunakan serat nonpolar (biasanyaDimetilpolisiloksan) untuk mengekstrak analit dari matriks kutub (biasanya air).Sebuah serat leburan silika dilapisi dengan film tipis (7, 30, atau 100 /-Lm)fase stasioner. Ukuran kecil dan silinder geometri memungkinkan mudahpenggabungan serat dilapisi ke GC jarum suntik biasa. Yang dilapisiserat terkena sampel matriks atau headspace, dan analit yangteradsorpsi (diekstrak) dari matriks sampel. Setelah serat akan dihapusdari sampel, maka dipindahkan ke inlet dipanaskan sistem GC danyang analit adalah termal desorbed untuk analisis. Teknik ini bekerja dengan baikdengan melacak jumlah analit nonpolar dan semipolar dalam air.Gambar skematis 10,13 menunjukkan dua langkah utama, (ekstraksi)(Adsorpsi; Langkah AC) dari matriks sampel dan (b) desorpsi (Langkah-langkahD-F) ke dalam Gc. Langkah A: jarum suntik dengan serat bagian dalam menembusseptum dari botol sampel. Seringkali sampel adalah matriks cairan, atausolusi dari sampel solid. Langkah B: serat yang kecil diperpanjang darijarum suntik dan direndam dalam larutan untuk waktu yang telah ditetapkan (aduk

membantu) untuk mencapai keseimbangan analit antara serat padat dan cair matriks sampel. Langkah C: serat tersebut ditarik kembali ke dalam lebih mekanis stabil jarum suntik dan dikeluarkan dari botol sampel. Langkah-langkah ini dapat dilakukan secara manual atau secara otomatis oleh autosamplers GC diubah. Langkah D: jarum suntik sekarang menembus septum dari GC dan serat adalah terkena port injeksi dipanaskan di mana terjadi desorpsi termal (Langkah E). serat yang dapat dibiarkan di pelabuhan injeksi selama analisis GC di Untuk membersihkan serat secara menyeluruh untuk jangka berikutnya. F Langkah, serat adalah ditarik kembali di dalam tabung suntik, jarum suntik akan dihapus dari pelabuhan injeksi, dan proses siap untuk sampel berikutnya. Ada beberapa keuntungan dari teknik ini: 1) tidak organik Pelarut

133

digunakan untuk ekstraksi; 2) teknik ini sederhana, dan dalam modus manual, biaya yang kecil; 3) teknik presisi diterima menunjukkan, 10-15% RSD di tingkat jejak (turun sampai 100 ppb). Ada baik nonpolar dan kutub coating yang tersedia. Dimetilpolisiloksan adalah yang paling populer nonpolar satu, dan film 7 JLm tipis yang terbaik untuk tinggi berat molekul analit; film 30 JLm lebih baik untuk midrange (Pestisida), dan 100 JLm film untuk bahan mudah menguap. Efisiensi Ekstraksi tergantung pada banyak faktor: sifat kimia dari analit, sampel matriks dan lapisan polimer, waktu ekstraksi dan temperatur; yang derajat pengadukan dan konsentrasi analit. Langkah desorpsi tergantung terutama pada temperatur port injeksi, volatilitas dari analit, dan ketebalan film. Volatile sampel dapat diekstraksi dengan hanya mengungkapkan serat ke headspace di atas sampel (matriks padat atau cair). Solid sampel dapat ditangani baik oleh teknik headspace atau dengan solusi yang sesuai pelarut. Dalam beberapa kasus, penambahan garam ("pengasinan keluar") meningkatkan efisiensi ekstraksi nonpolars dari larutan air. Gambar 10,14 menunjukkan aplikasi SPME khas. Dua puluh umum pestisida dan standar internal di tingkat 200 ppt di minum air diekstraksi dengan serat 100 polydimethylsiloxane JLm direndam selama 15 menit. di mL air minum 4. Sebuah kajian baru-baru ini [19] dan [buku baru 20] dapat berkonsultasi untuk aplikasi lain.

DERIVATIZATION

Ada banyak alasan untuk melakukan reaksi kimia pada sampel untukbentuk derivatif. Dua alasan yang menguntungkan untuk gas kromatografianalisis adalah: derivatization penyebab sampel nonvolatile menjadi

134

135

136

volatile, atau meningkatkan pendeteksian dari derivatif. Diskusi initerutama menyangkut peningkatan volatilitas yang dapat mencegah kolomfouling, masalah yang umum untuk bio-pemisahan [21]. Selain itu, derivatizationsering memiliki efek sekunder diinginkan sejak derivatif mungkin jugatermal lebih stabil.Beberapa monograf pada derivatization terdaftar dalam Referensi [22-25]bersama dengan beberapa publikasi yang relevan dengan rumah-rumah pasokan laboratorium [26-28].

Klasifikasi ReaksiReaksi untuk memproduksi turunan atsiri dapat diklasifikasikan sebagai silylation,asilasi, alkilasi, dan kompleksasi koordinasi. Contoh pertamatiga jenis termasuk dalam Tabel 10.1 yang diselenggarakan oleh fungsionalkelompok termasuk: asam karboksilat, hidroksil, amina, dan karbonil. Aminamemerlukan pertimbangan khusus bahkan jika mereka stabil. Mereka yang kuat kecenderunganke-ikatan hidrogen sering membuatnya sulit untuk elute mereka dari kolom GC.Akibatnya, sering amina harus derivatized apakah mereka volatileatau tidak. Sebuah review subjek ini telah muncul baru-baru ini [29].Tipe keempat reaksi, kompleksasi koordinasi, digunakan dengan logam,dan reagen khas adalah trifluoroacetylacetone dan hexafluoroacetylacetone[30]. Drozd [31] telah mengkaji bidang ini dan memberikan lebih dari 600 referensidan tidak ada diskusi lebih lanjut yang disajikan di sini.Silylation reaksi sangat populer dan perlu penjelasan lebih lanjut. Aberbagai reagen secara komersial tersedia, dan kebanyakan dirancang untukmemperkenalkan kelompok trimethylsilyl ke analit untuk membuatnya stabil.

reaksi khas adalah satu di antara bis-trimethylsilylacetamide (BSA) dan

Sebuah reagen erat terkait berisi grup trifluoroacetamide dan menghasilkanreaksi yang lebih stabil dengan-produk (bukan derivatif lebih tidak stabil);reagen adalah bis (trimethylsilyl)-trifluoroacetamide (BSTFA). Perintahreaktivitas dari reagen silylation "adalah:

137

Jika-pelarut yang digunakan, biasanya adalah salah satu kutub; basis DMF dan piridinbiasanya digunakan untuk menyerap asam oleh-produk. Suatu katalis asam sepertisebagai trimethylchlorosilane (TMCS) dan pemanasan kadang-kadang diperlukan untukmempercepat reaksi.Metode DerivatizationMetode derivatization dapat dibagi menjadi beberapa kategori: preandpost-kolom metode dan off-line dan metode on-line. Sebagai contoh,pembentukan turunan atsiri untuk GC ini biasanya dibuat off-line dibotol yang terpisah sebelum injeksi ke dalam kromatograf (precolumn). Sanabeberapa pengecualian dimana reagen dicampur dan disuntikkan bersama-sama;derivatization reaksi terjadi di pelabuhan GC injeksi panas (on-line).Precolumn reaksi yang tidak pergi ke penyelesaian akan menghasilkan campuranyang lebih kompleks daripada sampel awal. Akibatnya reagen, kelebihanbiasanya digunakan untuk menggerakkan reaksi untuk penyelesaian, sehingga membuat kelebihandari reagen dalam sampel. Kecuali langkah pemisahan sebelum digunakan,Metode kromatografi harus dirancang untuk memisahkan tambahankotoran. Ketika dilakukan off-line, teknik precolumn dapat digunakandengan reaksi lambat dan dipanaskan untuk memberikan hasil kuantitatif yang lebih baik.Peningkatan detectivity biasanya muncul dari penggabungan suatu kromoforke analit. Dalam GC, salah satu contoh adalah penggabungan ke dalam analit kelompok fungsional yang akan meningkatkan etectivity ya ~ ~ mereka. ~ sele tiveseperti detektor ECD. Tujuan pembentukan turunan ISuntuk meningkatkan batas deteksi atau selektivitas atau keduanya. Contoh lainadalah penggunaan reagen rate deute untuk membentuk turunan yang dapat dengan mudahdibedakan dengan berat molekul tinggi mereka ketika dianalisis dengan GC-MS.

Ringkasan

Derivatization menawarkan satu metode untuk menganalisis sampel relatif nonvolatileGC, tetapi ada orang-orang yang merasa bahwa akan lebih baik untuk melakukananalisis tersebut dengan cara lain, sehingga kita harus memutuskan untuk dirinya sendiri. ~ T sebuahminimum, pembentukan turunan memasukkan langkah tambahan atau langkah-langkah keprosedur analitis, meningkatkan kemungkinan kesalahan tambahan danmemerlukan validasi metode ekstra. . . .Pendirian derivatization menjadi metode analisis kuantitatifdapat difasilitasi dengan menggunakan standar internal (lihat Bab 8). Dikasus itu, standar internal harus ditambahkan ke sampel sebelumderivatization dilakukan.

138

11. Troubleshooting GC Systems

Halaman-halaman berikut ini telah dimasukkan untuk membantu menafsirkan chromatographerpuncak yang berbeda bentuk yang dihadapi dalam kromatografi gas. Ituberbagai kromatogram yang diperoleh adalah hasil dari expenences kita sendiridikombinasikan dengan pencarian literatur menyeluruh.Titik injeksi pada setiap kromatogram ditunjukkan oleh ~ merusak tanda centang padabaseline seperti ditunjukkan pada contoh 1. Sumbu waktu berjalan dari kiri ke kanan(Lihat panah).

139

140

141

142

143

144

145

146

LAMPIRAN II. PEDOMAN UNTUK SELECfING Kolom kapiler I. Panjang A. Peraturan: Gunakan kolom berguna terpendek 1. Hemat waktu 2. Lebih murah

147

3. Mengurangi efek samping (dikurangi waktu tinggal) 4. Jika Rs lebih dibutuhkan, mempertimbangkan mengurangi df dan / atau id II. Internal Diameter A. Megabore (0.53mm id) pilihan ketika pembawa laju alir tinggi yang diinginkan 1. Wikipedia teknik injeksi langsung 2. Primitif tetap termasuk volume mati, titik-titik dingin, aktif bahan, bagian-bagian yang tidak dapat dibersihkan 3. Contoh transfer dari filter penyerap (ruang kepala, SFC, SPE teknik) B. kolom berukuran medium (i.d. 0,25 0.35mm) 1. Umumnya digunakan sebagai kompromi yang baik C. Persempit kolom (0.10mm id) untuk meningkatkan efisiensi pemisahan dan kecepatan 1. panjang pendek menjadi mungkin dan lebih cepat analisis 2. Keterbatasan a. rasio split diperlukan Tinggi (500 / 1) b. Terbatas jejak analisis c. tekanan gas pembawa yang diperlukan Tinggi d. Peralatan dan manipulasi yang lebih kritis III. Ketebalan Film A. Keuntungan dari film tebal 1. Peningkatan retensi; sering penting untuk volatiles; ketebalan film dapat mengganti panjang kolom 2. Peningkatan kapasitas; penting untuk GC / MS atau FTIR 3. Elusi bergeser ke suhu yang lebih tinggi (semua komponen sampel lihat kolom hangat), sehingga mengurangi efek adsorpsi B. Keuntungan dari film tipis 1. Maksimum efisiensi pemisahan 2. Elusi bergeser ke suhu yang lebih rendah (contoh melihat pendingin kolom) 3. Analisis lebih cepat IV. Fase stasioner Mulailah dengan fase nonpolar seperti DB-l atau DB-5 A.. Lebih efisien, lebih inert dan umumnya berguna untuk jenis sampel yang paling. Non-polar karakter menunjukkan kelarutan rendah untuk senyawa polar, sehingga memungkinkan kolom suhu yang lebih rendah untuk digunakan. Ini berarti stabilitas yang lebih baik untuk senyawa termolabil. B. Jika selektivitas lebih besar diperlukan, coba fase lebih polar, OV-1701

V. Carrier-Gunakan Gas H2 atau Dia (lebih cepat daripada N2)A. Kelebihan H2 atas Dia1. Pemisahan efisiensi sedikit lebih tinggi2. Analisis waktu sekitar 50% lebih cepat (isotermal saja)3. Better sensitivitas (puncak tajam)4. Kolom reguI ~ rly berjalan pada suhu yang lebih rendah, sehingga peningkatanresolusi dan hidup lagi kolomB. Keterbatasan1. Potensi bahaya; dapat menyebabkan ledakan jika lebih dari 5% di udaradan percikan. Tidak disarankan, terutama bukan untuk GC / MS.

148

LAMPIRAN III. GC: CARA MENGHINDARI MASALAH

I. Carrier Gas A. Gunakan gas kemurnian tinggi, minimal 99,9%; 99,999 untuk GC-MS. B. Gunakan scrubber saringan molekul pada gas semua silinder untuk menghapus H20 dan metana. C. Penggunaan scrubber O2 on line gas pembawa sangat penting bagi elektron menangkap detektor; direkomendasikan untuk suhu tinggi kapiler kolom. D. Gunakan Dia (atau H2) untuk TCD. N2 tidak sensitif (juga memberikan baik + dan - puncak). Gunakan Dia atau N2 untuk FID. Gunakan tulang kering, Orfree N2 untuk ECD. E. Tahu Deemter van (atau Golay) plot untuk kolom Anda. Ii memilih. adalah 12, 20, dan 40 em / detik untuk N2, H2 Dia dan masing-masing. H vs II. Mengukur harian II (menyuntikkan metana). Ii = L (cm) / TM (melihat). II. Penyuntik A. Dikemas Kolom-kolom digunakan pada-penyuntik; inert lagi, suhu yang lebih rendah dari inlet dipanaskan off-kolom. Gunakan hanya bagian kecil silanized wol kaca. Jangan pak beberapa inci pertama (lihat Anda manual) dari kolom untuk memungkinkan ruang untuk jarum. Gunakan terendah mungkin masuk suhu yang menghasilkan band paling perluasan. B. Kolom kapiler 1. Split-split dalam kisaran 20 / 1 sampai 200 / 1. Sebuah titik awal yang baik 50 / 1. split rasio rendah memberikan sensitivitas yang lebih baik, tapi akhirnya mengarah pada resolusi rendah. Untuk katup gas sampel, pembersihan dan perangkap, dan antarmuka SFE meningkatkan rasio split sampai R; dimaksimalkan. Gunakan teknik injeksi cepat, sebaiknya dengan sebuah autosampler. 2. Splitlessa. Encerkan sampel dalam pelarut heksana seperti volatile, iso-oktan, atau metilen klorida. b. Mengatur suhu kolom di b.p. pelarut. c. Menyuntikkan perlahan, 1-5 sakit, "jarum panas" teknik. d. suhu mulai program; split katup terbuka setelah 1 menit. III. Kolom A. Beli kolom baik dari produsen terpercaya. Jangan mencoba untuk menyimpan beberapa dolar. Periksa semua kolom secara teratur. Anda Jalankan tes campuran; mengukur N, ex, k, dan R; B. Bersihkan kolom secara teratur. Cara terbaik untuk membersihkan kolom: 1. Panggang keluar semalam; 2. Potong 10 pertama mereka setidaknya sebulan sekali. 3. Jika perlu, keluarkan kolom, bilas dengan pelarut (hanya terikat fase), kering juga, instal ulang dan kondisi perlahan-lahan. Ingat: Kinerja Buruk sampel tidak selalu berarti kolom sangat buruk; menjalankan pemeriksaan standar pada kolom.

C. Kolom kapiler1. Panjang-mulai dengan 25 juta; kolom pendek lebih cepat, kolom lagimemiliki lebih banyak piring (tapi lambat). Hal ini lebih baik menggunakan thinfilm,ld kecil, dan ukuran sampel kecil untuk meningkatkan efisiensi kolom.2. l.d.-mulai dengan 250 atau 320 J.tm. Megabore (530 J.tm) tidak sebagai

149

efisien; 100 J.tm memerlukan sangat kecil, suntikan sangat cepat.3. Gas pembawa digunakan atau H2 Dia; N2 terlalu lambat.4. dr-mulai dengan 0,2 atau 0,5 J.tm. Tebal film untuk bahan mudah menguap, tetapibiasanya kurang efisien.IV. DetektorA. Selalu gunakan gas pembawa yang tepat, salah kemurnian tinggi.B. Gunakan scrubber untuk menghapus H20 dan hidrokarbon ringan.C. Jika perlu, gas menggunakan make-up. Penting untuk ECD dan TCD; seringmeningkatkan sensitivitas dengan FID.D. Jauhkan detektor panas; menghindari kondensasi sampel.

LAMPIRAN IV. PERHITUNGAN DARI RASIO UNTUK SPLIT SPLITINJEKSI pada kolom PL

Pertama, mengukur laju alir keluar split lubang menggunakan flow meter yang cocok(Sabun film flow meter atau flow meter elektronik). Lalu, menyuntikkan microliter 5sampel metan dan merekam waktu retensi.Hitunglah kecepatan linier rata-rata gas pembawa,

dimana L = panjang kolom di em. dan TM adalah waktu retensi untuk metanadalam hitungan detik. Satuan untuk kecepatan linear rata-rata biasanya cm / s.Untuk mengkonversi ke kecepatan laju aliran, FC, kecepatan harus dikalikanoleh luas penampang kolom:

Mengalikan dengan 60 akan mengkonversi unit untuk mLlmin.Akhirnya, menghitung rasio split:Rasio = Split laju alir / kolom laju alirJika kedua nilai-nilai di mLlmin, unit akan membatalkan.

150

151

LAMPIRAN VII. BEBERAPA FAKTOR KOREKSI TEKANAN (j)

LAMPIRAN VIII. DAFTAR BEBERAPA kromatografi PENAWARAN RUMAH

1. Alltech Associates, Inc2051 Chicago menuju Waukegan RoadDeerfield, IL 60015847-948-8600

152

2. Chrompack, Inc1130 Route 202Raritan, NJ 08869800-526-3687

3. J & W Ilmiah91 Jurang Blue RoadFolsom, CA 95630-4714916-985-7888

4. Restek Corporation110 Benner CircleBellefonte, PA 16823-8812800-356-1688

5. Inc SupelcoSupelco ParkBellefonte, PA 16823800-359-3041

Plus produsen alat seperti:

1. Hewlett-Packard CompanyKelompok Produk AnalitikP.O. Box 9000San Fernando, CA 91341-9981

2. Perkin Elmer-761 Avenue UtamaNorwalk, CT 068593. Varian Analitik Instrumen

Hanson Way 811, B111Palo Alto, CA 94303-1031

LAMPIRAN IX. SUMBER LAINNYABeberapa Buku Terbaru (lihat juga referensi bab)1. Baugh, PJ, Kromatografi Gas: Pendekatan Praktis, Oxford Univ. Tekan, 1994.2. Braithwaite, A., dan Smith, FJ, Metode kromatografi, edisi kelima, Chapman danHall, 1996.3. Fowlis, IA, Kromatografi Gas, edisi kedua, Seri ACOL, Wiley, Chichester, 1995.4. Grant, DW, Kromatografi Gas kapiler, Wiley, New York, 1996.5. Grob, RL, Ed., Modern Praktik Kromatografi Gas, edisi ketiga, Wiley, NewYork, 1995.6. Hinshaw, JV, dan Ettre, LS, Pengantar Kromatografi Kolom Terbuka-Tubular Gas,Advanstar, Cleveland, 1994.7. Rood, D., Sebuah Panduan Praktis untuk Pemeliharaan, Pemeliharaan, dan Pemecahan Masalah dari kapilerSistem kromatografi gas, edisi kedua, Huthig, Heidelberg, 1995., 8. Scott, RPW, Teknik, dan Praktek Kromatografi, Dekker, 1995.

153

154