Gaschromatografie

Gaschromatografie is een vorm van chromatografie. Bij gaschromatografie bevinden de te scheiden chemische stoffen (componenten) zich in de gasfase.

Gaschromatografie wordt gebruikt voor het bepalen van samenstellingen van te verdampen mengsels.

Principe

Het principe van gaschromatografie berust op de verdeling van de componenten tussen de stationaire fase en mobiele fase. De mobiele fase bestaat uit een draaggas dat over de stationaire fase stroomt.

Een gaschromatograaf is opgebouwd uit:

  • Injectiepoort
  • Kolom
  • Detector
  • Autosampler (optioneel)

Verder kan er onderscheid gemaakt worden tussen vloeibare, gas- en superkritische vloeistofchromatografie. Hierbij heeft iedere techniek zijn voor- en nadelen.

Injectie

Het injecteren gebeurt met een speciale injectienaald met een zeer klein volume (delen van microliters).

Een veel gebruikte injector is de split/splitless-injector. Bij een splitless injectie komt het hele monster op de kolom terecht. Bij een split injectie wordt een deel van het monster afgesplitst: met de injectienaald wordt het monster via een septum geïnjecteerd in de mobiele fase waarbij het door verhitting in de injectiepoort snel verdampt en een deel als monsterwolkje met de mobiele fase mee stroomt en het grootste deel wordt afgevoerd. Het monsterwolkje dient als een dunne band mee te worden gevoerd in de mobiele fase. Daarom is het van belang dat het monster zo snel mogelijk verdampt. De temperatuur van de injector moet hiervoor in regel iets hoger zijn dan het kookpunt van de hoogst kokende component in het mengsel. Maar een te hoge temperatuur kan tot thermische afbraak van de componenten leiden. Een te groot injectievolume kan leiden tot een explosieve verdamping waardoor er terugslag ontstaat, dit is één van de oorzaken van tailing van de pieken.

Andere injectietechnieken en injectoren zijn onder meer de COC-injectie (van cold on column), de PTV-injector (van Programmed Temperatore Vaporization) en SPME (van Solid Phase Micro Extraction).

Kolom

Na de injectiepoort stroomt het draaggas met het geïnjecteerde monsterwolkje door naar een in een oven geplaatste kolom. Dit kan een gepakte kolom of een capillaire kolom zijn. Een gepakte kolom is gevuld met de drager materiaal zijn zoals diatomeeënaarde, op deze drager is dan vaak de stationaire fase aangebracht. Deze kan zeer polair tot sterk apolair zijn en alles daartussen in. Soms bestaat de stationaire fase uit één materiaal zoals aluminiumoxide of een poreus polymeer. Bij capillaire kolommen zit de stationaire fase uitsluitend op de wand van de kolom.

Wanneer een monsterwolkje door de kolom stroomt, zullen de componenten in het monster zich gaan verdelen tussen de stationaire fase en mobiele fase. Als men een apolaire kolom neemt zullen apolaire componenten meer in de stationaire fase gaan zitten dan in de mobiele fase waardoor ze moeilijker met de mobiele fase mee stromen. Polaire componenten lossen veel moeilijker op in de apolaire stationaire fase en stromen makkelijk verder met het draaggas. Men kan de kolom op constante temperatuur houden. Maar bij analyses waarbij de componenten met grote tijdsverschillen van de kolom komen, past men ook wel temperatuurprogrammering toe. Hierbij is de kolom geplaatst in een oven die een temperatuurprogramma kan doorlopen om bijvoorbeeld eerst de componenten met een laag kookpunt van de kolom af te halen bij een lage temperatuur. Wanneer de temperatuur stijgt komen de compontenten met een hoger kookpunt van de kolom. Hierdoor daalt de benodigde analysetijd enorm.

Detector

Na de kolom stromen de gescheiden componenten door naar de detector. Deze zet de wolkjes componenten om in een elektrisch signaal. Dit elektrisch signaal wordt vervolgens met behulp van een chromatografiedatasysteem omgezet in een piekje met een bepaalde oppervlakte die recht evenredig is met de concentratie. De grafiek van het detectorsignaal tegen de tijd, noemt men het chromatogram. Veel gebruikte detectoren zijn FID (vlamionisatie detector), TCD (thermische geleidbaarheid detector), ECD (electron capture detector) en de massaspectrometer.

Autosampler

Een autosampler is een robot die de monsters injecteert in de gaschromatograaf. Injecties door een autosampler zijn nauwkeuriger en reproduceerbaarder dan handmatige injecties en daarnaast is het met een autosampler mogelijk om meerdere monsters achter elkaar te meten zonder dat menselijke interventie noodzakelijk is.

Kwantificering

Hoe hoger de concentratie van de geïnjecteerd verbinding hoe groter het signaal dat door de detector wordt afgegeven. Het signaal heeft de vorm van een piek (in een grafiek) en men gebruikt het gemeten piekoppervlak om concentraties mee te kwantificeren. Door verschillende concentraties van een standaard te injecteren kan een ijklijn geconstrueerd worden. In een ijklijn worden dus de piekoppervlakten uitgezet tegen de bekende bijbehorende concentraties. Als van dezelfde verbinding met een onbekende concentratie het piekoppervlak wordt bepaald, wordt die waarde geïnterpoleerd in de ijklijn en wordt aldus de concentratie bepaald. De gevonden concentraties moeten nog omgerekend worden naar volume- of gewichtseenheden.

Naast kwantificering kan er ook nog moleculeherkenning plaatsvinden. Elk verschillend product komt op een verschillend moment bij de detector aan. Afhankelijk van de eigenschappen van de molecule zal de retentietijd (tr) groter of kleiner zijn. Elke molecule heeft een eigen retentietijd onder de omstandigheden die worden gebruikt.

Voorbeelden waar gaschromatografie wordt ingezet

Gaschromatografie wordt o.a. gebruikt bij de bepaling van:

 
Ankersmid M&C bvba,         Neerlandweg 21, B-2610 Wilrijk,        :  info@ankersmid-mc.be,  : (32) - 3/820 80 01,