Utente:Giuli2797/Cromatografia/Gascromatografia: differenze tra le versioni

correzioni
(note)
(correzioni)
Questa tecnica viene utilizzata su sostanze che abbiano una tensione di vapore sufficientemente alta, in modo da garantirne il passaggio in fase gas, e che siano termicamente stabili, per evitare che possano decomporsi per riscaldamento. La temperatura massima di esercizio è limitata non solo dalla stabilità termica degli analiti, ma anche da quella della fase stazionaria che, oltre ad una certa temperatura, può decomporsi o volatilizzarsi. Questa serie di fattori porta a scegliere temperature di esercizio che possono arrivare fino ad un massimo di circa 300-350°C. <br>
A seconda della fase stazionaria che si va ad utilizzare si possono distinguere due tipi di gascromatografia:
* cromatografia gas-liquido (''GLC - Gas-Liquid Chromatography'') - è la più utilizzata e il suo funzionamento si basa sulla ripartizione degli analiti tra una fase mobile costituita dal gas e una fase liquida supportata su un solido inerte;
* cromatografia gas-solido (''GSC - Gas-Solid Chromatography'') - più di nicchia e con applicazioni molto più limitate il cui funzionamento si basa sul fenomeno di adsorbimento degli analiti sulla superficie della fase stazionaria solida. Il più grande limite associato a questa tecnica cromatografica è legato alla non linearità del processo di adsorbimento che comporta scodamenti importanti dei picchi e che ne rende complessa la riproducibilità, tuttavia viene utilizzata in caso di analiti a basso peso molecolare come solfuro di idrogeno, monossido di carbonio e ossidi di azoto. <ref> Skoog pagg. 887-909 </ref><br>
 
I vantaggi della gas cromatografiagascromatografia sono:
* analisi rapida;
* efficiente, fornisce un'alta risoluzione;
Il problema di questa tecnica è dato dal fatto che gli analiti che si possono analizzare devono essere volatili ma al contempo non devono essere labili termicamente.
 
Il sistema utilizzato in gas cromatografiagascromatografia può essere schematizzato con il seguente schema a blocchi: <br>
[[File:Gas chromatograph-vector.svg|thumb|center|500px|Schema a blocchi gas cromatografiagascromatografia]]
 
 
==Gas carrier==
La fase mobile è costituita da un gas chimicamente inerte: in gas cromatografiagascromatografia infatti, la fase mobile non ha azione chimica competitiva con la fase stazionaria ma ha solo funzione di trasporto, per questo motivo si parla di gas carrier. Le molecole interagiscono con la fase stazionaria e vengono trattenute più o meno a lungo a seconda dell'affinità e quindi della forza delle interazioni che questi stabiliranno con essa: più forti le interazioni e più lunghi i tempi di ritenzione. L'energia cinetica delle particelle fa si che si abbia un continuo scambio di molecole di analita tra fase mobile e fase stazionaria: se un analita si distribuisce prevalentemente nella fase mobile le molecole passeranno più tempo nel gas carrier e quindi saranno trasportate più a lungo attraverso la colonna rispetto a quelle che verranno più stabilmente trattenute dalla fase stazionaria. <br>
A seconda del tipo di rivelatore si utilizzano come fasi mobili: elio, idrogeno e talvolta anche azoto e argon. È estremamente importante che il gas presenti un'elevata purezza perché eventuali impurezze possono andare ad intaccare la fase stazionaria presente nella colonna e distruggerla, compromettendo quindi l'analisi. Tra questi possibili contaminanti troviamo l'acqua che, se presente in tracce, può andare a desorbire altri contaminanti della colonna causando un alto background e talvolta dando picchi fantasma. Un'altra possibile impurezza che va eliminata sono gli idrocarburi che costituiscono un problema importante nel caso si utilizzi un rivelatore a ionizzazione in quanto, dando un alto background, limitano la rivelabilità degli analiti. Dal momento che i gas carrier ad altissima purezza hanno prezzi estremamente elevati, spesso si sceglie di lavorare con gas ad alta purezza e li si purifica prima dell'utilizzo. Le impurezze di acqua e idrocarburi vengono eliminate attraverso l'ausilio di un filtro a setaccio che viene posizionato tra la bombola di gas e il resto della strumentazione, per eliminare l'ossigeno si ricorre invece ad un apposito filtro in quanto è più complicato da rimuovere.
 
* PLOT (''Porous Layer Open Tube'') - colonna cava all'interno sulle cui pareti è adesa una fase stazionaria solida porosa;
* SCOT (''Support Coated Open Tubular'') - sono le colonne capillari maggiormente usate e consistono in una colonna cava all'interno, alle cui pareti è adesa una fase stazionaria liquida supportata su un supporto solido. <br>
Dal momento che in gas cromatografiagascromatografia la fase mobile agisce solo come carrier, gli unici fattori che influenzano la separazione sono la temperatura di ebollizione degli analiti e le caratteristiche della fase stazionaria. Aspetto di rilevanza fondamentale quando si tratta di scegliere una fase stazionaria adeguata agli analiti, è la polarità: in genere si segue la regola secondo cui il simile scioglie il simile per cui si userà una fase stazionaria polare contenente gruppi funzionali come -CO, -CN, -OH per analiti polari, mentre colonne con fase stazionaria apolare costituita da idrocarburi e dialchilsilossani per analiti apolari. <br>
Il fattore discriminante per la separazione delle varie sostanze rimane la temperatura di ebollizione: sostanze aventi punti di ebollizione molto differenti tra loro verranno separati da qualsiasi colonna cromatografica indipendentemente dalla fase stazionaria impiegata. Il tipo di fase stazionaria diventa invece un fattore essenziale nel caso in cui le sostanze da separare abbiano punti di ebollizione simili. Aspetto fondamentale da ricordare è che le sostanze utilizzate come fase stazionaria devono avere una bassissima tensione di vapore per evitare il loro movimento in colonna. <br>
Sono possibili due diverse modalità di eluizione:
* avere un ridotto volume morto - per evitare che si verifichi il rimescolamento degli analiti nel tratto che collega il rivelatore e la colonna;
* sopportare elevate temperature per evitare che gli analiti vi condensino all'interno - la temperatura di esercizio deve andare circa da temperatura ambiente fino a 400°C.
I principali rivelatori impiegati nella gas cromatografiagascromatografia sono:
* TCD - ''Thermo Conductivity Detector'';
* FID - ''Flame Ionization Detector'';
* ECD - ''Electron Capture Detector'';
* FPD - Flame Photometric Detector;
* MS - Mass Spectrometry.
 
==Esempio di applicazione==
Nell'esempio qui riportato si vedrà come la gas cromatografiagascromatografia possa essere applicata alla determinazione quali-quantitativa di idrocarburi lineari. La metodologia analitica impiegata prevede una separazione GC e rivelazione tramite FID. <br>
Viene fornito un campione contenente un analita incognito da identificare e da determinarne la concentrazione. Vengono preparate delle soluzioni standard a concentrazione nota e crescente delle seguenti specie: C<sub>10</sub>H<sub>22</sub>, C<sub>11</sub>H<sub>24</sub>, C<sub>12</sub>H<sub>26</sub>, C<sub>13</sub>H<sub>28</sub>. Per identificare l'analita presente nel campione in esame si confronta il tempo di ritenzione ottenuto dall'analisi cromatografica del campione incognito con i tempi di ritenzione delle specie delle varie soluzioni standard, avendo cura di mantenere inalterate le condizioni operative durante tutte le analisi. <br>
L'analisi delle varie soluzioni standard a concentrazione 30 ppm ha riportato i seguenti risultati:
178

contributi