Gascromatografia

Gas cromatografia

La fase mobile è un gas inerte (carrier) che fluisce lungo una colonna nella quale è posta la fase stazionaria. Il rivelatore fornisce il gascromatogramma dove la quantità di sostanza eluita è in relazione con il tempo impiegato per attraversare la colonna.

Vantaggio: molto versatile come metodo di analisi.

Limitazione: si deve operare ad alte temperature, perciò si necessita di campioni liquidi, gassosi o solidi purché siano solubilizzati o vaporizzati. Quindi per campioni che non possono essere solubilizzati o vaporizzati si usa HPLC che opera a temperatura ambiente.

Classificazione in base alla fase stazionaria

• Cromatografia gas-solido (GSC) → la fase stazionaria è un solido
• Cromatografia gas-liquido (GLC) → la fase stazionaria è un liquido

Classificazione in base alla geometria della colonna

• Colonne impaccate → 5/6 m di altezza e sezione di 4mm. La fase stazionaria è un solido granulare poroso o un liquido depositato su particelle porose inerti. Il carrier scorre tra gli spazi liberi.
• Colonne capillari → 100m di altezza e sezione 0,1/0,5mm. La fase stazionaria è un film sottilissimo e il gas scorre nel canale centrale avendo un contatto maggiore tra le due fasi.

Classificazione colonne capillari

• WCOT → pareti legate chimicamente alla fase stazionaria liquida
• SCOT → “supported”, granuli porosi depositati su un film di liquido che aderisce alle pareti
• PLOT → “layer”, strato sottile poroso che aderisce alla parete

Nello specifico

In GC V' non esprime l'effettivo volume di ritenzione di una sostanza perché i gas sono comprimibili. Quindi nell'equazione si inserisce il fattore di correzione (= fattore di compressibilità = δ) che compensa la caduta di pressione all'entrata e all'uscita della colonna: V = V' * δ.

RV = volume di ritenzione netto che dipende dalla quantità di fase stazionaria in colonna. Si utilizza quindi il volume di ritenzione specifico (Vg) per confrontare il comportamento di diverse colonne con ugual riempimento e che quindi dipende dalla massa della fase stazionaria. Vg → costante di equilibrio correlata alla costante di distribuzione Kc.

Kc e k dipendono dalla temperatura che è importante nella GC, infatti più la temperatura è alta più il gas è volatile e quindi è più facile il trasferimento del gas nella fase mobile. La fase mobile si arricchisce del gas perciò avviene lo spostamento dell'equilibrio gas-liquido.

Rapporto di fase: β= V / VG. Nelle colonne capillari β è dato dal raggio e da df (spessore film fase stazionaria) e si può modificare β agendo sul diametro e sullo spessore del film.

Selettività

In GC è espressa da α e dipende dalla temperatura e dal tipo di fase stazionaria. Le colonne capillari a causa della loro geometria operano a temperature leggermente più basse. Quindi meno temperatura vuol dire maggior selettività.

Efficienza

Colonne capillari: sono più lunghe e non subiscono perdita di pressione, presentano H più piccolo che si trova a maggiori portate e ha una pendenza minore dovuta a C → migliore efficienza (alta velocità e alta pressione). BH u= +C*√. Equazione di Van Deemter: dove C = Cs+Cg che deve essere molto piccolo e il valore A non esiste in quanto non esistono percorsi multipli. √ → efficienza ottimale e migliore. Hmin=2 BC.

Colonne impaccate: sono più corte e hanno un numero di piatti inferiori, Hmin corrisponde a un solo valore e perciò necessita di una portata precisa. BH A+ u= +Cs*√. Equazione di Van Deemter: dove C = Cs perché Cg può essere trascurato e A contribuisce all'altezza del piatto teorico.

Miglioramento efficienza

• Scegliere colonne lunghe
• Nelle colonne impaccate le particelle devono avere un diametro piccolo
• Usare film sottile
• Liquido di ripartizione poco viscoso e deve