Základy analýzy potravin Přednáška 6

Rozměr: px

Začít zobrazení ze stránky:

Download "Základy analýzy potravin Přednáška 6"

Jaroslava Černá
před 7 lety
Počet zobrazení:

1 PLYNOVÁ CHROMATOGRAFIE (GC) Mobilní fází v GC je nosný plyn (N 2, Ar, He, H 2 ). Interakce analytu s nosným plynem jsou slabé. GSC (gas-solid chromatography): separované látky jsou adsorbovány tuhou stacionární fází GLC (gas-liquid chromatography): separované látky se rozdělují mezi kapalnou a plynnou fázi podle rozpustnosti a těkavosti Retenční veličiny Redukovaný retenční objem V R V R = V R V M = t R. F Čistý retenční objem V N V N = j. V R j = 3 [(p i /p o ) 2-1] / 2 [(p i /p o ) 3-1] (Martinův faktor) Specifický retenční objem V g je retenční veličina nejméně závislá na podmínkách analýzy V g = (V N /w s ). (273/T) w s je hmotnost stacionární fáze v koloně [g] T je teplota kolony [K] pro dělené látky 1 a 2 platí log (V g2 /V g1 ) = log (p 0 1/p 0 2) + log (γ 0 1/γ 0 2) t R2 /t R1 (p 0 1. γ 0 1) / (p 0 2. γ 0 2) 25

2 Schema plynového chromatografu Hlavní části GC aparatury Tlaková láhev s nosným plynem Vlastnosti nosných plynů při 0 C a 101,3 kpa Plyn Hustota [g/dm 3 ] Viskozita [µpa s] H 2 0,09 8,44 He 0,178 18,6 N 2 1,25 16,58 Ar 1,78 21,2 Důležitý požadavek: plyn nesmí obsahovat vodu a kyslík Nástřikové zařízení dávkovač vzorku (mikrostříkačka) 0,5-20 µl: náplňové kolony 1 µl: kapilární kolony septum nástřiková komůrka (zplynění roztoku vzorku, teplota: teplota varu nejméně těkavé složky + 50 C) dělič toku (splitter): při použití kapilárních kolon 26

3 Chromatografická kolona uložená v termostatu GC isotermická s programovanou teplotou (teplotním gradientem) GC separace směsi alkoholů a) isotermická chromatografie (t = 175 C) b) chromatografie s teplotním gradientem ( C) Kolony náplňové (kovové, skleněné): kolona je naplněna tuhou stacionární fází (GSC) nebo tuhým nosičem, který je pokryt vrstvou kapalné stacionární fáze (GLC) kapilární (křemenné, skleněné): tenký film (0,1-6 µm) kapalné stac. fáze je nanesen na vnitřní povrch kapiláry WCOT(wall coated open tubular) SCOT (support coated open tubular) PLOT (porous layer open tubular) Parametr kolony Náplňové WCOT SCOT délka, m vnitřní průměr, mm 2-4 0,1-0,75 0,5 Počet pater, m Množství vzorku, µg 0, ,01-1 0,01-1 Tlak velký malý malý 27

4 Vnitřní povrch kapilární kolony nebo povrch tuhého nosiče stacionární fáze se deaktivuje silanizací. Povrch se stává hydrofobní; zabrání se tak nežádoucímu chvostování píků. Silanizace povrchu kapiláry nebo nosiče Porovnání GC analýzy na kapilární (a) a náplňové (b) koloně se stacionárními fázemi podobné polarity píky: 1 p-chlorfenol 2 dodekan 3 1-decylamin 4 1-undekanol 5 tetradekan 6 acenaften 7 pentadekan 28

5 Detektor požadavky: rychlá odezva vysoká citlivost selektivita linearita odezvy stabilita Detektory tepelně vodivostní detektor, katarometr (TCD, thermal conductivity detector) plamenový ionizační detektor (FID, flame ionization detector) termoionizační detektor, plamenový ionizační detektor se solí alkalického kovu, dusíko-fosforový detektor (TID, thermionic detector, AFID alkali flame ionization detector, NPD) detektor elektronového záchytu (ECD, electron capture detector) plamenový fotometrický detektor (FPD, flame photometric detector) atomový emisní detektor (AED, atomic emission detector) hmotnostně spektrometrický detektor (MSD, mass spectrometric detector) další detektory heliový nebo argonový ionizační detektor infračervený (FTIR) detektor fotoionizační detektor (PID) chemiluminiscenční detektor 29

6 Vlastnosti detektorů Detektor selektivita Přibližný detekční limit Lineární rozsah Poznámka TCD neselektivní, univerzální 10-9 g/s 10 4 nosný plyn H 2, He FID neselektivní, téměř univerzální (odezvu neposkytuje H 2 O, anorg. plyny, HCHO, HCOOH) g/s 10 7 plamen vodíkvzduch, nosný plyn N 2, He ECD molekuly obsahující elektronegativní g/s 10 4 skupiny (halogeny, kyslík, NO 2 ) nebo aromatická jádra TID, NPD, AFID sloučeniny N a P g/s 10 5 FPD sloučeniny P a S (N, As) g/s 10 5 AED prvkově selektivní g/s (možnost detekce charakteristického emisního záření vybraného prvku) MSD látkově selektivní (možnost detekce vybraných iontů), téměř univerzální g/s

7 Plynová adsorpční chromatografie (GSC) Stacionární fáze (tuhý adsorbent) tvoří náplň kolony nebo je nanesena jako porézní vrstva na vnitřní povrch kapilární kolony (PLOT). Druhy stacionárních fází pro GSC Název Charakteristika Použití Chromosorb 101 styren-divinylbenzen karboxylové kyseliny, glykoly, alkoholy, estery, ketony, aldehydy, ethery 102 styren-divinylbenzen permanentní plyny, voda, alkoholy, oxidy nekovů 104 akrylonitril-divinylbenzen sirné sloučeniny, nitrily, nitrosloučeniny 108 zesítěný akrylát plyny, voda, alkoholy, aldehydy, ketony, nitrily Porapak P styren-divinylbenzen karbonylové sloučeniny, alkoholy, glykoly P-S silanizovaný Porapak P aldehydy, glykoly Q ethylvinylbenzendivinylbenzen uhlovodíky, kyslíkaté org. látky, voda, oxidy nekovů Q-S silanizovaný Porapak Q karboxylové kyseliny, voda, sirné sloučeniny alkoholy, glykoly, ethanolamin Tenax 2,6-difenyl -p-fenylenoxid Molekulová 3A K 12 (AlO 2 ) 12 (SiO 2 ) 12.x H 2 O plyny, CO 2 síta 4A Na 12 (AlO 2 ) 12 (SiO 2 ) 12.x H 2 O H 2 S, SO 2 5A Ca 9 Na 6 (AlO 2 ) 24 (SiO 2 ) 24. xh 2 O Cl 2 a HCl permanentní plyny, CS 2, H 2 S, SO 2, thioly Chromosil Porasil čištěný silikagel Sperosil Carbosieve B uhlík Carbopack B,C uhlík Alumina Al 2 O 3 nižší uhlovodíky 31

8 Plynová rozdělovací chromatografie (GLC) Kapalná stacionární fáze je zachycena na tuhém nosiči (náplňové kolony, kapilární kolony typu SCOT) nebo je nanesena na vnitřní stěnu kapiláry (kolony typu WCOT) Požadavky na kapalnou stacionární fázi dobrá rozpustnost dělených látek ve stacionární fázi nízká těkavost (tenze 1-10 Pa při pracovní teplotě) termická stabilita chemická inertnost vůči děleným látkám nízká viskozita při pracovní teplotě schopnost smáčet nosič nebo povrch kapiláry Nosiče stacionárních fází pro GLC jsou zrnité materiály se specifickým povrchem 0,4-1 m 2 /g nejčastěji na bázi křemeliny. Nosič nesmí vykazovat adsorpční vlastnosti. Běžné způsoby úpravy: promytí kyselinou, silanizace povrchu Chromaton N, Inerton Chromaton AW, Inerton AW, Chromosorb AW Chromaton AW DMCS, Inerton AW DMCS Chromaton AW HMDS, Inerton AW HMDS Chromaton A Super, Inerton Super základní typy promyté kyselinou silanizované Příprava náplňových kolon pro GLC rozpuštění stacionární fáze v těkavém rozpouštědle (CHCl 3 ) smočení nosiče roztokem stacionární fáze odpaření rozpouštědla naplnění kolony kondicionování kolony 32

9 Typy stacionárních fází pro GLC Skupina Fáze (označení) Teploty [ C] Polarita Uhlovodíky skvalan nepolární Apolan nepolární Polyglykoly polyethylenglykoly polární (CARBOWAX) Estery ethylenglykolsukcinát velmi polární diisopropyladipát středně polární Dusíkaté 1,2,3-tris (2-kyanoethoxy) polární sloučeniny propan (CYANO B) Polysiloxany methylsilikon nepolární (silikony) (OV-1, SE-30) fenylsilikon (OV-22) středně polární fenylmethylsilikon (OV-17) (50% fenyl) středně polární trifluorpropyl-methylsilikon (OV-210) dosti polární 33

10 Výběr stacionární fáze pro GLC polarita (Mc Reynoldsovy konstanty) selektivita Nepolární analyty mají vysokou retenci na nepolárních stacionárních fázích a naopak. Nepolární sloučeniny a sloučeniny o střední polaritě je vhodné dělit na nepolární nebo středně polární stacionární fázi. Pro dělení polárních sloučenin se hodí polární a středně polární fáze. Analytické využití plynové chromatografie Možnosti GC dělení složitých mnohasložkových směsí strukturně odlišných i podobných látek stopová analýza, analýza z malého množství vzorku identifikace látek podle retenčních dat (Kovatsovy retenční indexy) použitím selektivních detektorů (MSD, AED) použitím dvourozměrné chromatografie preparativní chromatografie Podmínka pro použití GC: látka musí být těkavá a termicky stabilní, látky netěkavé je třeba derivatizovat. Derivatizace (pro zvýšení těkavosti nebo citlivosti) silylace skupin NH 2, OH (činidla TMCS, HMDS ) methylace skupin OH, COOH (diazomethan, CH 3 OH+CH 3 ONa ) acetylace (acetanhydrid), trifluoracetylace reakce s pentafluorbenzylbromidem alkylace Grignardovými sloučeninami 34

Podobné dokumenty

Separační metody v analytické chemii. Plynová chromatografie (GC) - princip

Separační metody v analytické chemii. Plynová chromatografie (GC) - princip Plynová chromatografie (GC) - princip Plynová chromatografie (Gas chromatography, zkratka GC) je typ separační metody, kdy se od sebe oddělují složky obsažené ve vzorku a které mohou být převedeny do plynné