HPLC e GC - Appunti

Sistemi di classificazione dei rivelatori

(FID)2. Selettivo (ECD – FID) vs Universale(TCD)3. Distruttivo (FID) vs Non distruttivo(TCD – ECD)4. Grandi quantità (TCD – ECD) vs Proprietà specifiche (FID5. Analogico (FID – TCD – ECD) vs Digitale Concentrazione vs Velocità di flusso : Questo sistema di classificazione distingue tra quei rivelatori che misurano la concentrazione di analita e quelli che misurano la quantità assoluta. Il TCD e l'ECD sono del tipo a concentrazione, invece il FID è del tipo velocità di flusso. Una conseguenza di questa differenza è che le aree dei picchi e le loro altezze sono influenzate dalle variazioni di flusso del gas di trasporto. Per capire questa differenza nel tipo di rivelatore, si consideri l'effetto su un segnale TCD da un totale arresto del flusso; nella cella del rivelatore, rimane una data concentrazione di analita e la sua conducibilità termica continua ad essere misurata ad un livello costante.

Un rivelatore a velocità di flusso, invece, come il FID, per il quale il segnale ha origine quando il campione viene bruciato, il completo arresto del flusso farà cessare l'arrivo di analita al rivelatore ed il segnale toccherà lo zero. Questa differenza di prestazione, porta altre due conseguenze; in primis è difficile confrontare le sensibilità di questi due tipi di rivelatori poiché i loro segnali hanno unità diverse; in secundis i parametri di velocità di flusso e concentrazione devono essere specificati. I rivelatori se caratterizzati da volumi ridotti offrono il meglio delle prestazioni, in tal modo l'allargamento di banda è minimizzato. Il volume è importante nei rivelatori a concentrazione. Si può ricorrere all'uso del ''make-up gas'' che consiste in un gas di supporto che viene aggiunto all'affluente della colonna, in modo da far passare il campione.

più velocemente attraverso la cella del rivelatore.

Selettivo vs Universale:

Questo tipo di rivelatori fa riferimento al numero o percentuale di analiti che possono essere rivelati da un dato sistema. Un rivelatore universale rivela tutti i soluti, uno di tipo selettivo è sensibile solo a determinati composti. Il FID non è molto selettivo e rivela tutti i composti organici; l’ECD è altamente selettivo e rivela solo specie altamente elettronegative (pesticidi alogenati). Entrambi i rivelatori offrono dei vantaggi; l’uso degli universali è utile per gli di campioni con composizione ignota, invece, un selettivo che ha un’alta sensibilità verso una ristretta classe di composti può consentire di effettuare un’analisi in traccia, permettendo la determinazione anche in presenza di altri composti in maggiore concentrazione. Un esempio di rivelatore selettivo è il FPD (fiamma fotometrico).

che rivela i composti contenenti zolfo in campioni di gasolio e benzina. Distruttivo vs Non Distruttivo: Si utilizza un rivelatore non distruttivo quando gli analiti, dopo essere stati separati, devono essere sottoposti ad analisi. Se si utilizza un rivelatore distruttivo, i composti devono essere "splittati" prima di essere sottoposti ad analisi. In questo caso, è possibile dividere il flusso di effluente della colonna cromatografica, inviandone un campione al rivelatore e mettendone una parte in analisi. Caratteristiche dei Rivelatori: Le principali caratteristiche dei rivelatori sono: 1) Rumore: è il segnale prodotto dal rivelatore in assenza di campione, chiamato "background". Questo rumore si evidenzia dalla linea di base. In condizioni ideali, la linea di base non dovrebbe mostrare rumore, ma in pratica si osservano fluttuazioni casuali originate dalle componenti elettriche degli amplificatori. Il rumore può protrarsi per un certo periodo di tempo.anche per 30 minuti ed è detto 'Un rapporto utile è quello segnale/rumore poiché fornisce più informazioni riguardo al limite inferiore di rivelazione rispetto al rumore. Solitamente S/N (il segnale minimo attribuibile ad un analita) è considerato quello il cui rapporto=2. Segnale (o risposta) si basa sull'ampiezza o area del picco, l'ampiezza è proporzionale alla quantità dianalita. Le sue caratteristiche sono importanti poiché l'analisi quantitativa è di rilievo nella GC. Il segnale ha delle caratteristiche che sono: Sensibilità (S): risposta del rivelatore per unità di concentrazione o per unità di massa dianalita nel gas carrier. La sensibilità si esprime in unità basate sull'area dei picchi, che differiscono per i due tipi di rivelatore. Per quelli a concentrazione: S = (AF /W) = (E/C)C A = area integrata picco, E = altezza picco, C = concentrazione di analita nel gas carrier.gas carrier, W = massa analita, F = velocità del gasC Le dimensioni risultanti mL/mg.sono Per quelli a velocità di S = (A/W) = (E/M)flusso: M = velocità di flusso di massa dell'analita che entra nel rivelatore W = massa analita, A = area picco, E = altezza picco. Le dimensioni risultanti ampere - sec/mg.sono Rivelabilità minima- : è il limite più basso di analita che può essere rivelato. Si può indicare con la "quantità minima rivelabile", limite di rivelazione e rivelabilità: D = (2N/S) S = sensibilità, N = rumore. Il rumore è moltiplicato per 2 perché il segnale rivelabile dovrebbe essere il doppio del rumore. Si esprime in mg/mL per quelli a concentrazione invece mg/sec per quelli a velocità di flusso. Intervallo di linearità- : è misurabile stabilire prima il limite superiore di concentrazione. Viene spesso rappresentata in scala logaritmica, ilmiglior grafico è quello della sensibilità in funzione della concentrazione. Rivelatore a Ionizzazione di Fiamma (FID): Specifico per la GC. L'effluente della colonna è bruciato da una piccola fiamma aria-idrogeno e durante questo processo si producono ioni, che producono corrente che daranno origine al segnale. In assenza di campione la ionizzazione sarà ridotta ad una piccola quantità di corrente derivante da impurezze nei contenitori di idrogeno e aria. Il FID è un rivelatore selettivo con alta sensibilità. L'effluente della colonna è miscelato con idrogeno e condotto verso un piccolo puntale bruciatore circondato da un alto flusso di aria. L'elettrodo collettore ha una differenza di carica di +200/300 V rispetto al puntale della fiamma e la corrente raccolta viene amplificata da un circuito ad alta resistenza. Nel processo di combustione si produce acqua, quindi il rivelatore deve avere una temperatura di.

circa 125°C per prevenire la condensazione di acqua e di campioni altobollenti. Il FID rivelatutti i composti organici che sono bruciati in fiamma aria – idrogeno, dando un segnale proporzionale al contenuto di carbonio. Tutti gli idrocarburi dovrebbero, quindi, dare la stessa risposta, proporzionale al contenuto di carbonio. Tuttavia quando vi sono eteroatomi come ossigeno o azoto, il fattore decresce ed i fattori sono tabulati come "numero di carbonio effettivi" (ECN). I vantaggi del FID sono: buona sensibilità, ampio intervallo di linearità, semplicità, robustezza e adattabilità.

Caratteristiche del FID:

1. MDQ – 10 g (≈ 50 ppb).
2. Risposta – solo composti organici.
3. Linearità – eccellente.
4. Stabilità – eccellente.
5. Limite temperatura 400°C.
6. Gas carrier: elio e azoto.

Rivelatore a Conducibilità Termica (TCD):

Diffuso per le colonne impaccate e per analiti come acqua.

monossido di carbonio, anidride carbonica ed idrogeno. Il TDC è un rivelatore differenziale che misura la capacità termica dell'analita nel gas carrier. In un rivelatore convenzionale sono richieste almeno due cavità nella cella; le cavità sono scavate in un blocco di metallo 'hot wires' (acciaio inox) e ciascuna contiene una resistenza o filamento detto: 'Questi filamenti sono montati su dei supporti tenuti insieme in modo concentrico nella cavità del cilindro, secondo un assetto che consente di diminuire il volume della cella.' I filamenti WX sono in tungsteno o di una lega tungsteno-renio detti: 'ad alta' Ponte di resistenza. I filamenti sono incorporati in un circuito costituito dal 'Wheatstone'. Una corrente DC è fatta passare attraverso i filamenti per riscaldarli al di sopra della temperatura della cella. Con il gas carrier puro che passa in tutti i quattro elementi,Il circuito a ponte è bilanciato. Quando l'analita eluisce, la conducibilità termica della miscela di gas nelle due cavità, diminuisce, mentre la temperatura dei filamenti aumenta leggermente, sbilanciando il ponte a causa dell'aumento della resistenza, si origina un voltaggio diviso da un divisore di voltaggio (attenuatore) e poi tutto o solo una parte è inviato ad un registratore. Dopo che l'analita è completamente eluito, la capacità termica nelle cavità ritorna al valore originario ed il ponte bilanciato. Il ponte di Wheatstone può essere impiegato a voltaggio costante od a corrente costante. I controlli del rivelatore possono quindi specificare le impostazioni di corrente, voltaggio, temperatura o differenza di temperatura a seconda del tipo di controllo. Il gas di trasporto usato con TCD deve avere una conducibilità termica (TC) molto diversa da quella del campione da analizzare, i gas più

Frequentemente usati sono elio ed idrogeno. Se usiamo azoto come gas carrier, dobbiamo aspettarci dei picchi irregolari spesso di forma a W. Lo stesso accade per analizzare idrogeno usando l'elio come gas carrier.

Caratteristiche del TCD:

1. MDQ - 10 g (≈ 10 ppb).
2. Risposta - tutti i composti.
3. Linearità - 10.
4. Stabilità - buona.
5. Limite di temperatura - 400°C.
6. Gas carrier - elio.

Rivelatore a Cattura di Elettroni (ECD):

È un rivelatore selettivo molto sensibile per quei composti che 'catturano elettroni' come materiali alogenati (pesticidi). È un rivelatore a ionizzazione, ma i campioni sono rivelati a causa di una diminuzione del livello di ionizzazione. Quando non vi sono analiti il N