Hoofdstuk 2: gaschromatografie
Inleiding
Gaschromatografie is een scheidingsmethode om vluchtige stoffen te analyseren:
Gas-vast-chromatografie (GSC) – gebaseerd op adsorptie
Gas-vloeistof-chromatografie (GLC) – gebaseerd op verdeling
Bij GLC bevindt de stationaire fase zich in een lange kolom en bestaat uit een
weinig vluchtige vloeistof op een poreuze, korrelvormige drager. De mobiele fase
is een inert draaggas (zoals helium, waterstof of stikstof), onoplosbaar in de
stationaire fase, dat continu door de kolom stroomt.
Het monster wordt in het draaggas geïnjecteerd, verdampt en naar de kolom
geleid. Daar worden de componenten gescheiden op basis van hun oplosbaarheid
in de stationaire fase: goed oplosbare stoffen bewegen trager dan minder
oplosbare.
→ de scheiding berust op de verdeling van een stof over de vloeibare SF en de MF
Toepassingen van GLC: analyse van mengsels van verbindingen met kookpunten
< 700 K
milieu-analyses (pesticiden, vluchtige organische stoffen);
farmaceutische analyses;
voedsel- en drankanalyse (geur- en smaakstoffen);
petrochemie (samenstelling van aardolie, aardgas);
forensisch onderzoek (drugs, alcohol).
Voordelen van gaschromatografie:
scheiding van zeer complexe mengsels
korte analysetijd
betrouwbare apparatuur
zeer kleine monstervolumes nodig → hoge gevoeligheid
Apparatuur
Opstelling en samenstelling van een gaschromatograaf schematisch:
Drukregelaar: draaggas wordt op het gewenste constante debiet
(hoeveelheid gas per tijdseenheid) gebracht
Injectiesysteem: monster wordt ingespoten, waar het verdampt en dmv
het draaggas naar de kolom gevoerd
Injector en kolom bevinden zich op verhoogde temperatuur (oven)
Gescheiden componenten, die de kolom
verlaten, worden door de detector
gedetecteerd
o Elektrische signalen gemeten en
verwerkt tot chromatogram
Draaggas
, Het draaggas moet inert zijn en met een constante snelheid door de kolom
stromen
o Veelgebruikte draaggassen: stikstof, waterstof, helium en argon
De keuze van het gas hangt af van: detectiesysteem, viscositeit, graad van
zuiverheid, veiligheid en kostprijs
Waterstof (H₂):
o Voordeel:
lage viscositeit (gas verplaatst snel) → geschikt voor lange
kolommen;
goed bruikbaar met katharometer
o nadelen: explosiegevaar en reducerend vermogen
Helium (He): veiliger alternatief voor waterstof (wel duurder)
Monster en injectie
Het monster (mengsel van 2 of meer componenten) wordt via een injectiespuit
door een rubberen of siliconen septum in de injectiepoort ingespoten
Te trage inspuiting/te veel staal: veroorzaakt bandverbreding en slechte
resolutie (tegenwoordig automatische injectoren)
Staal: zowel vloeistoffen als gassen (met speciale injectiespuiten)
o Gasvormige stalen: kan de gasfase boven een vloeistof of vast stof
zijn (= headspace injectie) → in cursus: enkel vloeistofinjectie
Kort samengevat: oorspronkelijk ‘directe injectie’ (vloeibaar staal verdampte in
de verdampingskamer van de injector en dmv het draaggas naar de kolom
gebracht) → opkomst capillaire kolommen ‘split injectie’ → later: splitless mode →
nieuwe types injectoren: PTV injectie, on-column injectie en LVI
1. Direct injectie
- Vloeibare monster wordt direct in de gasfase omgezet en volledig
door het draaggas meegevoerd naar de kolom
- Voorwaarden: bij heersende temperatuur mogen componenten niet
ontleden of reageren met elkaar/kolommateriaal
- Temperatuur injectieblok: 50°C boven het kookpunt van de minst
vluchtige component
- Toepassing: kolommen met grote monstercapaciteit (gepackte of
“wide bore” capillaire kolommen)
- Monsterhoeveelheid: enkele µL
2. Split injectie
- Ontwikkeld door capillaire kolommen met kleine monstercapaciteit
- Slechts een fractie van het geïnjecteerde monster komt op de kolom
terecht; de rest wordt via de split-opening afgevoerd.
- De verhouding tussen deze fracties heet de splitverhouding (bv.
1:50 = 1 deel op kolom, 50 delen ontlast)
- Monsterhoeveelheid: ± 1 µL
- Septum purge: constante draaggasstroom die naar de onderkant
van het septum wordt geleid om het septum schoon te houden en
Inleiding
Gaschromatografie is een scheidingsmethode om vluchtige stoffen te analyseren:
Gas-vast-chromatografie (GSC) – gebaseerd op adsorptie
Gas-vloeistof-chromatografie (GLC) – gebaseerd op verdeling
Bij GLC bevindt de stationaire fase zich in een lange kolom en bestaat uit een
weinig vluchtige vloeistof op een poreuze, korrelvormige drager. De mobiele fase
is een inert draaggas (zoals helium, waterstof of stikstof), onoplosbaar in de
stationaire fase, dat continu door de kolom stroomt.
Het monster wordt in het draaggas geïnjecteerd, verdampt en naar de kolom
geleid. Daar worden de componenten gescheiden op basis van hun oplosbaarheid
in de stationaire fase: goed oplosbare stoffen bewegen trager dan minder
oplosbare.
→ de scheiding berust op de verdeling van een stof over de vloeibare SF en de MF
Toepassingen van GLC: analyse van mengsels van verbindingen met kookpunten
< 700 K
milieu-analyses (pesticiden, vluchtige organische stoffen);
farmaceutische analyses;
voedsel- en drankanalyse (geur- en smaakstoffen);
petrochemie (samenstelling van aardolie, aardgas);
forensisch onderzoek (drugs, alcohol).
Voordelen van gaschromatografie:
scheiding van zeer complexe mengsels
korte analysetijd
betrouwbare apparatuur
zeer kleine monstervolumes nodig → hoge gevoeligheid
Apparatuur
Opstelling en samenstelling van een gaschromatograaf schematisch:
Drukregelaar: draaggas wordt op het gewenste constante debiet
(hoeveelheid gas per tijdseenheid) gebracht
Injectiesysteem: monster wordt ingespoten, waar het verdampt en dmv
het draaggas naar de kolom gevoerd
Injector en kolom bevinden zich op verhoogde temperatuur (oven)
Gescheiden componenten, die de kolom
verlaten, worden door de detector
gedetecteerd
o Elektrische signalen gemeten en
verwerkt tot chromatogram
Draaggas
, Het draaggas moet inert zijn en met een constante snelheid door de kolom
stromen
o Veelgebruikte draaggassen: stikstof, waterstof, helium en argon
De keuze van het gas hangt af van: detectiesysteem, viscositeit, graad van
zuiverheid, veiligheid en kostprijs
Waterstof (H₂):
o Voordeel:
lage viscositeit (gas verplaatst snel) → geschikt voor lange
kolommen;
goed bruikbaar met katharometer
o nadelen: explosiegevaar en reducerend vermogen
Helium (He): veiliger alternatief voor waterstof (wel duurder)
Monster en injectie
Het monster (mengsel van 2 of meer componenten) wordt via een injectiespuit
door een rubberen of siliconen septum in de injectiepoort ingespoten
Te trage inspuiting/te veel staal: veroorzaakt bandverbreding en slechte
resolutie (tegenwoordig automatische injectoren)
Staal: zowel vloeistoffen als gassen (met speciale injectiespuiten)
o Gasvormige stalen: kan de gasfase boven een vloeistof of vast stof
zijn (= headspace injectie) → in cursus: enkel vloeistofinjectie
Kort samengevat: oorspronkelijk ‘directe injectie’ (vloeibaar staal verdampte in
de verdampingskamer van de injector en dmv het draaggas naar de kolom
gebracht) → opkomst capillaire kolommen ‘split injectie’ → later: splitless mode →
nieuwe types injectoren: PTV injectie, on-column injectie en LVI
1. Direct injectie
- Vloeibare monster wordt direct in de gasfase omgezet en volledig
door het draaggas meegevoerd naar de kolom
- Voorwaarden: bij heersende temperatuur mogen componenten niet
ontleden of reageren met elkaar/kolommateriaal
- Temperatuur injectieblok: 50°C boven het kookpunt van de minst
vluchtige component
- Toepassing: kolommen met grote monstercapaciteit (gepackte of
“wide bore” capillaire kolommen)
- Monsterhoeveelheid: enkele µL
2. Split injectie
- Ontwikkeld door capillaire kolommen met kleine monstercapaciteit
- Slechts een fractie van het geïnjecteerde monster komt op de kolom
terecht; de rest wordt via de split-opening afgevoerd.
- De verhouding tussen deze fracties heet de splitverhouding (bv.
1:50 = 1 deel op kolom, 50 delen ontlast)
- Monsterhoeveelheid: ± 1 µL
- Septum purge: constante draaggasstroom die naar de onderkant
van het septum wordt geleid om het septum schoon te houden en
