tipovi i odabir kolona za gc/ms, instalacija i mogući problemi
TRANSCRIPT
Tipovi i odabir kolona za GC/MS, instalacija i mogući problemi
doc dr Nenad Vuković,Institut za hemiju,
Prirodno-matematički fakultet u Kragujevcu
Tipovi kolona➢ Kolone su ‚‚srce‚‚ jednog gasnog hromatografa.
✓ Odabir odgovarajuće i fizički/fizičko-hemijski ispravne kolone ćedati dobre i reproduktivne rezultate kvalitativne i kvantitativneanalize
Tipovi kolona➢ Pakovane kolone
➢ Open tubular kolone (kapilarne kolone)
Kapilarne kolone➢ Na prvi pogled, kapilarna kolona predstavlja jednostavan sistem.
➢ Da li je to zapravo tako?
Kapilarne kolone➢ Nije.
➢ Kapilarne kolone su mnogo više od jedne tanke cevčice, maloginternog prečnika.
Kapilarne kolone➢ Od čega su sastavljene?
Kapilarne kolone➢ Od čega su sastavljene?
✓ Staklene cevčice,
✓ Poliimidnog sloja,
✓ Stacionarne faze.
Kapilarne kolone➢ Funkcija poliimidnog sloja.
❖ Popunjava sve šupljine na silikatnoj cevčici.
❖ Obezbeđuje pouzdanu i jaku vodootpornu barijeru.
❖ Obezbeđuje uvećanje odgovarajućih mehaničkih osobina (ne lomise staklena cev pri savijanju, itd.)
Kapilarne kolone➢ Funkcija poliimidnog sloja.
❖ Svako oštećenje će rezultovati u umanjenju mehaničkih osobina.Na mestu gde je sloj skinut lako dolazi do pucanja kolone.
❖ Zbog starenja premaza, čak i kolone čije su hromatografskeosobine odlične, postaju krte, tj. postoji mogućnost pucanjasilikatne cevi.
❖ S obzirom da je spoljni sloj, tokom nekog perioda rada bojakolone se može promeniti (boja poliimidnog sloja). Kako je tospoljni sloj, ne utiče na hromatografske karakteristike kolone.
Kapilarne kolone➢ Staklena kapilarna cev.
❖ Prave se od sintetičkog kvarca, sa manje od 1 ppm primesametala.
❖ Interni dijametar tokom pravljenja mora biti konstantan, aunutrašnjost dobro isprana i deaktivirana (na taj način seobezbeđuje hemijska uniformnost za stacionarnu fazu).
Kapilarne kolone➢ Stacionarna faza.
❖ Razdvajanje komponenti prisutnih u analitu. Supstance se različitovežu za tanki sloj stacionarne faze.
❑ Interakcije sa molekulima analita su elektrostatske prirode:
➢ Van Der-Waals-ove veze
➢ London-ove veze
➢ Dipolne interakcije
➢ Dipol-indukovani dipol interakcije.
Kapilarne kolone➢ Stacionarna faza.
❑ Interakcije sa molekulima analita su elektrostatske prirode:
➢ Van Der-Waals-ove veze
➢ London-ove veze
➢ Dipolne interakcije
➢ Dipol-indukovani dipol interakcije.
✓ Rezultat svega je uspostavljanje dinamičke ravnoteže izmedjugasne i tečne faze.
✓ Koeficijent raspodele ili particioni koeficijent. K=Ct/Cg
Kapilarne kolone➢ Stacionarna faza.
Kapilarne kolone➢ Postoje tri tipa kapilarnih kolona:
❑ WCOT,
❑ SCOT,
❑ PLOT
Kapilarne kolone➢ WCOT kapilarne kolone:
▪ Tečni polimerni film kojim je obložena unutrašnja strana staklenekapilare. (debljina tečnog sloja mora biti uniformna-reda veličine ~0.25 mm).
▪ Najčešće su u upotrebi.
Kapilarne kolone➢ WCOT kapilarne kolone:
▪ Uobičajene stacionarne faze su silikonski polimeri.
❑ Šta određuje separacione karakteristike?
Kapilarne kolone➢ WCOT kapilarne kolone:
❑ Šta određuje separacione karakteristike?
✓ Tip supstituenata i broj supstituenata na polisiloksanskom nizu.
O Si
R
RR=CH3 metilR=CH2CH2CH2CN cijanopropilR=CH2CH2CF3 trif luoropropilR=Ph fenil
n
Kapilarne kolone➢ WCOT kapilarne kolone:
❑ Šta određuje separacione karakteristike?
✓ Tip supstituenata i broj supstituenata na polisiloksanskom nizu.
▪ Primer: (5 % - fenil)-metil faza ima vezane dve fenil grupe na 2.5 %od ukupnog broja atoma silicijuma; na ostatak od 97.5 %silicijumovih atoma su vezane metil grupe.
Kapilarne kolone➢ WCOT kapilarne kolone:
❑ Šta određuje separacione karakteristike?
✓ Tip supstituenata i broj supstituenata na polisiloksanskom nizu.
✓ Jedna od često korišćenih polarnijih faza sadrži hemijski vezanemolekule polietilen glikola.
HO C C O H
H
H
H
Hn
Kapilarne kolone➢ WCOT kapilarne kolone:
❑ Šta određuje separacione karakteristike?
✓ Carbowax 20M faza kao visoko polarna, daje izvanredneseparacione osobine.
✓ Nedostatak je strukturno oštećenje dejstvom kiseonika na višimtemperaturama (>100 °C).
HO C C O H
H
H
H
Hn
Kapilarne kolone➢ SCOT kapilarne kolone:
✓ Čvrsta faza je vezana na unutrašnjost kvarcne kapilare, a prekonje prevučena tečna faza.
Kapilarne kolone➢ PLOT kapilarne kolone:
✓ Čvrsta faza je polistiren, aluminijum oksid, molekulska sita.
PLOT Kapilarne kolone➢ Situacija analize gasovitih supstanci,
✓ Veliki je problem sa tečnim filmom kao stacionarnom fazomzadržati neko vreme u kapilarnoj koloni!!!
✓ Donekle veoma tanak sloj tečne faze polidimetil siloksana (nprRtx-1 kolona kompanije RESTEK, ili analogna drugog proizvođača)donekle mogu ispuniti uslove retencije i selektivnosti.
PLOT Kapilarne kolone➢ Situacija analize gasovitih supstanci,
✓ Donekle veoma tanak sloj tečne faze polidimetil siloksana (nprRtx-1 kolona kompanije RESTEK, ili analogna drugog proizvođačanpr. HP-1) donekle mogu ispuniti uslove retencije i selektivnosti.
Razdvajanje C1-C5 na 100% polydimethyl siloxane tečnoj
fazi; Kolona: Restek, 60m x 0.32mm Rtx-1, 5 μm;
Temperaturski program: 60 °C, hold 5 min; 60 °C - 175 °C,
10 °C /min.
PLOT Kapilarne kolone➢ Situacija analize gasovitih supstanci,
✓ Šta negativno utiče na hromatografske rezultate kod ove kolone?
Kolona: Restek, 60m x 0.32mm Rtx-1, 5 μm; Temperaturski
program: 60 °C, hold 5 min; 60 °C - 175 °C, 10 °C /min.
PLOT Kapilarne kolone➢ Situacija analize gasovitih supstanci,
✓ Šta negativno utiče na hromatografske rezultate kod ove kolone?
✓ Povećanjem debljine kapilarnog sloja povećava se transfer mase utečnu fazu, što za rezultat ima širenje pikova.
✓ Zato se i kolone sa debljinom tečne faze iznad 7 μm ne koriste!!!
Kolona: Restek, 60m x 0.32mm Rtx-1, 5 μm; Temperaturski
program: 60 °C, hold 5 min; 60 °C - 175 °C, 10 °C /min.
PLOT Kapilarne kolone➢ Situacija analize gasovitih supstanci,
✓ Da li umesto particione hromatografije, adsorpciona može datibolje rezultate???
PLOT Kapilarne kolone➢ Situacija analize gasovitih supstanci,
✓ Da li umesto particione hromatografije, adsorpciona može datibolje rezultate???
✓ Da.
PLOT Kapilarne kolone➢ Situacija analize gasovitih supstanci,
✓ U unutrašnjost staklene kapilare se postavlja porozna čvrstasupstanca od 5-50 mm.
PLOT Kapilarne kolone➢ Situacija analize gasovitih supstanci,
✓ Dobre su za analizu i supstanci niskih tački ključanja.
Kapilarne kolone➢ Većina navedenih faza se koristi sa konvencionalnim GC i GC/MS
sistemima.
➢ Ipak, zarad efikasnosti analize, poželjno je izabrati kapilarnukolonu čija stacionarna faza (tečni film) ima što je moguće manjiColumn Bleed, odnosno curenje kolone.
➢ Curenje kolone ne treba shvatati tragično-prirodan procesrazgradnje kolone na višim temperaturama.
➢ Većina proizvođača deklariše low column bleed na 310 °C, aliproces dizanja bazne linije ide često od 280 °C.
Kapilarne koloneDizanje bazne linije kao posledica curenja kolone.
Kapilarne kolone➢ Kako onda odabrati pravu kolonu?
✓ U saglasnosti sa hromatografskim uslovima, odabrati kolonu sanajmanjim curenjem-Agilent ima fenomenalne kolone,
✓ Ako prethodno nije moguće, uzeti kolonu niske polarnosti samanjom debljinom tankog filma (curenje se intezivira sauvećanjem polarnosti tečne faze, uvećanjem debljine sloja tečnefaze, ili ako je kolona duža),
✓ Ako je neophodno odvajanje nekih izomera, polarnija faza sekoristi.
Instaliranje kapilarne kolone➢ Voditi računa da se celokupan proces instalacije radi u čistim
rukavicama-razlog kontaminacija početnog i krajnjeg dela kolone.
Instaliranje kapilarne kolone➢ Instalirana kolona u GC/MS sistem.
Instaliranje kapilarne kolone➢ Konektovanje kolone za Inlet.
✓ Odabrati odgovarajuće ferule i nut.Ferula, 0.4 mm id, 15% graphite/85%Vespel, 0.1 to
0.25 mm column. Preporučeno za MS detektore.
Instaliranje kapilarne kolone➢ Konektovanje kolone za Inlet.
✓ Odabrati odgovarajuće ferule i nut.
Instaliranje kapilarne kolone➢ Konektovanje kolone za MS.
Oštećenje kapilarne kolone➢ Najveći neprijatelj kapilarne kolone je kiseonik.
➢ Na sobnoj temperaturi ne oštećuje tečni film.
➢ Na radnim temperaturama oštećuje kapilarni film.
✓ proveriti gasnu liniju,
✓ menjati septe.