تعریف کروماتوگرافی گازی
کروماتوگرافی گازی (GC) روشی از کروماتوگرافی است که در آن فاز متحرک یک گاز بی اثر بوده و فاز ساکن داخل ستون قرار دارد. ترکیبات نمونه بر اساس اختلاف در فرّاریت و برهم کنش با فاز ساکن از یکدیگر جدا می شوند و به صورت پیک های مجزا در کروماتوگرام ظاهر می گردند.
اساس عملکرد کروماتوگرافی گازی
در GC، نمونه پس از تبخیر وارد جریان گاز حامل می شود و از داخل ستون عبور می کند. هر ترکیب بسته به نقطه جوش و میزان تمایل به فاز ساکن، با سرعت متفاوتی حرکت کرده و در زمان مشخصی به آشکارساز می رسد که به آن زمان بازداری گفته می شود.
اجزای اصلی دستگاه کروماتوگرافی گازی
دستگاه GC از بخش های اصلی شامل منبع گاز حامل، سیستم تزریق نمونه، ستون کروماتوگرافی، آون (oven) و آشکارساز تشکیل شده است. هماهنگی دقیق این اجزا نقش اساسی در دقت و تکرارپذیری نتایج دارد.
گاز حامل در کروماتوگرافی گازی
گاز حامل معمولاً هلیوم، نیتروژن یا هیدروژن است. این گاز باید کاملاً خالص و بی اثر باشد تا در فرآیند جداسازی دخالتی نداشته باشد و تنها وظیفه انتقال نمونه را بر عهده بگیرد.
ستون های مورد استفاده در GC
ستون ها به دو نوع پرشده و مویین (کاپیلاری) تقسیم می شوند. ستون های مویین به دلیل قدرت تفکیک بالا، امروزه بیشترین کاربرد را در کروماتوگرافی گازی دارند و از فازهای ساکن با قطبیت های مختلف پوشیده شده اند.
فاز ساکن در کروماتوگرافی گازی
فاز ساکن معمولاً یک پلیمر آلی یا سیلیکونی است که روی دیواره داخلی ستون پوشش داده شده است. انتخاب نوع فاز ساکن بر اساس قطبیت ترکیبات هدف انجام می شود و تأثیر مستقیمی بر کیفیت جداسازی دارد.
سیستم تزریق نمونه
نمونه در کروماتوگرافی گازی باید قابلیت تبخیر داشته باشد. سیستم تزریق به گونه ای طراحی شده که نمونه به سرعت تبخیر شده و بدون تخریب وارد ستون شود. تزریق می تواند به صورت Split یا Splitless انجام شود.
آون (Oven) و کنترل دما
کنترل دمای ستون یکی از عوامل کلیدی در GC است. دما می تواند ثابت یا برنامه ریزی شده (Temperature Programming) باشد. افزایش تدریجی دما باعث جداسازی بهتر ترکیبات با نقاط جوش متفاوت می شود.
آشکارسازهای رایج در کروماتوگرافی گازی
آشکارساز شعله ای یونیزاسیون (FID)، آشکارساز هدایت حرارتی (TCD)، آشکارساز الکترون گیر (ECD) و طیف سنج جرمی (GC-MS) از رایج ترین آشکارسازهای مورد استفاده در GC هستند که هر کدام حساسیت و کاربرد خاص خود را دارند.
کروماتوگرافی گازی-طیف سنجی جرمی (GC-MS)
GC-MS ترکیبی از کروماتوگرافی گازی و طیف سنجی جرمی است که امکان شناسایی دقیق ساختار مولکولی ترکیبات را فراهم می کند. این تکنیک یکی از قدرتمندترین روش ها در آنالیز ترکیبات ناشناخته محسوب می شود.
کروماتوگرام و تفسیر نتایج
خروجی GC به صورت کروماتوگرام نمایش داده می شود که شامل پیک هایی با زمان بازداری و مساحت مشخص است. زمان بازداری برای شناسایی و مساحت پیک برای اندازه گیری کمی استفاده می شود.
کاربرد کروماتوگرافی گازی در صنایع دارویی
در صنایع دارویی، GC برای کنترل کیفیت مواد اولیه، تعیین حلال های باقی مانده، بررسی خلوص مواد و آنالیز ترکیبات فرّار به کار می رود و نقش مهمی در تضمین ایمنی داروها دارد.
کاربرد کروماتوگرافی گازی در صنایع غذایی
GC در صنایع غذایی برای آنالیز طعم دهنده ها، اسیدهای چرب، سموم، آفت کش ها و ترکیبات معطر استفاده می شود و ابزار مهمی در کنترل کیفیت مواد غذایی است.
نقش کروماتوگرافی گازی در آنالیزهای محیط زیستی
در مطالعات محیط زیستی، GC برای شناسایی آلاینده های هوا، آب و خاک از جمله هیدروکربن ها، ترکیبات آلی فرّار و سموم شیمیایی استفاده می شود.
مزایای کروماتوگرافی گازی
قدرت تفکیک بالا، حساسیت مناسب، سرعت آنالیز و تکرارپذیری از مزایای اصلی کروماتوگرافی گازی هستند که آن را به یکی از پرکاربردترین تکنیک های تحلیلی تبدیل کرده اند.
محدودیت های کروماتوگرافی گازی
GC تنها برای ترکیبات فرّار و پایدار حرارتی مناسب است. ترکیبات غیر فرّار یا حساس به حرارت نیاز به مشتق سازی یا استفاده از تکنیک های جایگزین دارند.
جایگاه کروماتوگرافی گازی در آزمایشگاه های مدرن
کروماتوگرافی گازی یکی از ابزارهای پایه در آزمایشگاه های شیمی تجزیه، داروسازی، سم شناسی و کنترل کیفیت است و نقش کلیدی در آنالیز دقیق ترکیبات شیمیایی دارد.
