GAS-CROMATOGRAFIA
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GAS-CROMATOGRAFIA. ANALISI AMBIENTALI. CONTROLLO QUALITA’. INDUSTRIA. RICERCA. ampia applicabilità. velocità di analisi. bassissima quantità di campione. semplicità operativa. accettabili costi strumentali. elevata efficienza separativa ed identificativa. bassi costi di esercizio.

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GAS-CROMATOGRAFIA

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Presentation Transcript


Gas cromatografia

GAS-CROMATOGRAFIA

ANALISI AMBIENTALI

CONTROLLO QUALITA’

INDUSTRIA

RICERCA

ampia applicabilità

velocità di analisi

bassissima quantità di campione

semplicità operativa

accettabili costi strumentali

elevata efficienza separativa ed identificativa

bassi costi di esercizio

GAS CROMATOGRAFIA


Gas cromatografia

CROMATOGRAFIA DI RIPARTIZIONE

liquido su supporto inerte(GLC)

fase fissa

solido (GSC)

fase mobile

gas di trasporto inerte (carrier)

Il campione viene immesso tramite un iniettore nella colonna, e vi giunge già vaporizzato e miscelato alla fase mobile.

La separazione dei vari componenti avviene a seconda dei loro coefficienti di ripartizione e distribuzione tra le due fasi.

ELUIZIONE

La presenza dei vari componenti è indicata da un rivelatore sensibile alle variazioni chimiche e/o fisiche del flusso in uscita, che vengono convertite in segnale elettrico e registrate sotto forma di cromatogramma

RILEVAMENTO

GC

INIEZIONE


Gas cromatografia

n = 16 (tR/w)2  larghezza alla base

Numero dei piatti teorici

n = 5.54 (tR/w0.5)2  larghezza a metà altezza

Altezza del piatto teorico

HETP = l / n

Tempo morto (tM)

tempo che una sostanza non trattenuta dalla fase fissa impiega per raggiungere il rivelatore

Tempo di ritenzione (tR)

tempo impiegato dal soluto per raggiungere il rivelatore

Tempo di ritenzione corretto (t’R)

tR - tM = t’R

Coefficiente di distribuzione (k)

k = Cs/Cm

Risoluzione dei picchi (Rw)

RW = 2 (tB - tA)/ [W0.5A + W0.5B]

separazione dei picchi RW > 1.5


Gas cromatografia

tempo di ritenzione

tempo morto

tempo di ritenzione corretto

tR

Intensità

tM

t’R

Tempo


Gas cromatografia

GASCROMATOGRAFO

Termostato

Termostato

Termostato


Gas cromatografia

INERTE

PURO

ANIDRO

A CALDO

A FREDDO

  • sostanze termolabili

GAS DI TRASPORTO (CARRIER)

INTRODUZIONE DEL CAMPIONE

  • split : va in colonna solo una percentuale prefissata del campione.

  • splitless: il campione diluito viene inserito completamente nell’iniettore.

  • Nella colonna a 40-50°C esso condensa, raccogliendo anche sostanze in tracce.

  • La rampa di temperatura parte solo dopo che è stato eluito il solvente.

  • on-column: il campione è iniettato direttamente in colonna a bassa temperatura (40-60°C). Il successivo riscaldamento provoca la vaporizzazione


Gas cromatografia

GC IN SPAZIO DI TESTA (HEADSPACE GC-HSGC)

TRAPPOLE CRIOGENICHE

STATICO

DINAMICO

FASI ADSORBENTI

COLONNE

  • silice fusa ricoperta esternamente di poliammide

  • avvolte a spirale (Ø spira > 10 volte Ø interno = flusso lineare)

  • altissima efficienza: 150000 piatti teorici

FORNO

  • velocità di risposta alla programmata di temperatura

  • bassa massa termica per un veloce raffreddamento

  • T influenzata anche dalla fase stazionaria

FASI STAZIONARIE

  • si scelgono in base alla polarità

  • non scaldare in assenza del carrier

SPAZIO DI TESTA


Gas cromatografia

RIVELATORI (DETECTORS)

sensibilità

FID

GENERALI

TCD

non selettivi

ECD

rumore di fondo

PID

FPD

SPECIFICI

tipo di risposta

AED

RIVELATORI

  • elevata sensibilità (10-15-10-18g)

  • ampio intervallo di temperature di lavoro (r.t.  400°C)

  • resistenza e facilità di impiego

  • analisi non distruttiva

  • basso rumore di fondo sulla linea di base(< 1%)

  • buona stabilità e riproducibilità di risposta

  • rapidità e proporzionalità di risposta

  • ampio intervallo di linearità di risposta


Gas cromatografia

FID - FLAME IONIZATION DETECTOR


Gas cromatografia

FID - FLAME IONIZATION DETECTOR

generale, molto diffuso, distruttivo, resistente e versatile

rivela quasi tutte le sostanze organiche (0.1-10 ng)

è insensibile ai gas inorganici, che passano inalterati

(H2S, SO2, NO, NO2, NH3, CO, CO2, CS2)

molto sensibile per i composti ricchi di legami C-H, poco per i composti privi di idrogeno, p.es alogenati

FID


Gas cromatografia

NPD - NITROGEN PHOSPHORUS DETECTOR

specifico per N e P

500 volte più sensibile del FID per i composti fosforati e 50 per gli azotati

600-800°C

NPD


Gas cromatografia

TCD - THERMAL CONDUCTIVITY DETECTOR

generale, abbastanza diffuso, non distruttivo, resistente e versatile

rivela quasi tutte le sostanze organiche, ma è meno sensibile del fid (10-20 ng)

TCD


Gas cromatografia

ECD - ELECTRON CAPTURE DETECTOR

selettivo, molto sensibile

rivela i composti alogenati (0.1-10 pg), i composti dicarbonilici e i carbonili coniugati (0.1-10 ng), i nitrati (1-100 pg), nitrogruppi, nitrili, perossidi, chinoni, composti organometallici

non rivela idrocarburi, alcoli, eteri e ammine

63Ni, 3H

ECD


Gas cromatografia

GLC - ANALISI QUALITATIVA

alla sostanza

è legato

Indice di ritenzione

al tipo di fase stazionaria

al tipo di fase mobile

Esistono vari metodi di indicizzazione

Indice di Kovats

Viene attribuito un indice di ritenzione arbitrario I agli idrocarburi a catena lineare

I = n.ro di atomi di carbonio x 100

P.es. pentano  500

propano 300

etc..

L’indice delle varie sostanze è calcolato rispetto a questa scala espressa in forma logaritmica


Gas cromatografia

GLC - ANALISI QUALITATIVA

log tR sostanza - log tR pentano

I = 100 .

log tR esano - log tR pentano

log tRS - log tR<

I = 100 .

log tR>- log tR<

Se p.es. una sostanza ha tR intermedio tra il pentano e l’esano, il suo indice di Kovats sarà:

In generale:

quindi la procedura è:

iniezione della miscela standard di idrocarburi

iniezione della sostanza

calcolo dell’indice

  • questo metodo è utile per detector FID

  • per detector NPD si usa la serie omologa degli esteri etilici degli acidi grassi


Gas cromatografia

GLC - ANALISI QUANTITATIVA

Se p.es. una sostanza ha tR intermedio tra il pentano e l’esano, il suo indice di Kovats sarà:

Viene aggiunta una sostanza di riferimento a concentrazione nota e tR paragonabile ma non sovrapponibile a quello delle sostanza in esame.

L’analisi quantitativa viene fatta per confronto dell’integrale delle aree del cromatogramma.

STANDARD INTERNO

METODI

Funziona in modo analogo, ma lo standard viene eluito indipendentemente e non aggiunto ai campioni.

Adatto a campionatori automatici.

STANDARD ESTERNO


Gas cromatografia

GLC - DERIVATIZZAZIONE

Applicata per comnposti forytemente polari o con alto peso molecolare, che non sono analizzzabili direttamente

ritardo o anticipo del tR

meno polari

inserimento di N o P per detector specifici (CF3)

derivati

più volatili

migliore interazione con la colonna (acidi  esteri)


Gas cromatografia

GC-MS: CG-SPETTROMETRIA DI MASSA

separazione

identificazione

monitoraggio della corrente ionica totale: si sommano le correnti ioniche del flusso cromatografico al momento della rilevazione del picco. Ogni picco ha il suo spettro di massa

TIC - Total Ion Current

rilevamento ionico selettivo: vengono rivelati solo ioni con valore predefinito del rapporto m/z

SIM - Selective Ion Mode

INTERFACCIA

PRESSIONE

VUOTO

GAS CROMATOGRAFO

SPETTROMETRO DI MASSA


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