Gaschromatografie is een analytische scheidingstechniek waarmee vluchtige en semi-vluchtige verbindingen worden geïdentificeerd en gekwantificeerd. De methode is gebaseerd op het verschil in interactie tussen de te scheiden stoffen en een stationaire fase in een kolom, terwijl een inert dragergas de verbindingen door het systeem voert. Gaschromatografie wordt in laboratoria breed ingezet voor kwaliteitscontrole, residuanalyse, milieubemonstering en procesbewaking.
Een vloeibaar monster wordt via een verwarmde injector in gasvorm gebracht en meegenomen door het dragergas (helium of stikstof). In de kolom — een capillair buisje van 15 tot 60 meter, bekleed met een dunne stationaire fase — verplaatsen de afzonderlijke componenten zich met verschillende snelheden. Stoffen met een hogere affiniteit voor de stationaire fase bewegen langzamer dan stoffen die weinig interactie hebben. Elk component verlaat de kolom op een kenmerkend tijdstip: de retentietijd. Een detector registreert het signaal en een software-interface verwerkt dit tot een chromatogram met pieken.
De retentietijd (tR) is de tijd tussen injectie en het maximum van de piek in het chromatogram. Elke verbinding heeft onder vaste omstandigheden (kolom, temperatuurprogramma, dragergas, flow) een karakteristieke retentietijd die als identificatieparameter wordt gebruikt.
De dode tijd (t0) — ook holdup time of void time genoemd — is de tijd die een niet-retinerende stof nodig heeft om de kolom te passeren. Dit is puur de tijd in de gasfase zonder enige interactie met de stationaire fase. De dode tijd wordt bepaald door injectie van een niet-retinerend gas (methaan bij FID, of lucht bij TCD).
Op basis van beide waarden wordt de gecorrigeerde retentietijd (t'R) berekend:
t'R = tR − t0
De retentiefactor (k) — ook capaciteitsfactor k' — is dimensieloos en systeemonafhankelijker dan de absolute retentietijd:
k = t'R / t0 = (tR − t0) / t0
Een k-waarde tussen 2 en 10 is ideaal: te laag (k < 1) betekent onvoldoende retentie en slechte scheiding van het solventfront; te hoog (k > 20) geeft brede pieken en lange analysetijden. Bij temperatuurprogrammering varieert k tijdens de run — dit is de reden waarom temperatuurprogrammering wordt ingezet voor monsters met componenten van sterk uiteenlopende kookpunten.
GC is beide, afhankelijk van hoe het chromatogram wordt gebruikt:
Het dragergas is een inert gas dat het monster door het systeem voert. Helium wordt het meest gebruikt vanwege de gunstige diffusie-eigenschappen en brede compatibiliteit met detectoren. Stikstof is goedkoper maar geeft een smallere optimale stroomsnelheid. Waterstof biedt de hoogste efficiëntie maar vereist veiligheidsmaatregelen.
De injector verdampt het vloeibare monster bij hoge temperatuur (doorgaans 200–280 °C) en brengt het in de gasstroom. De meest gebruikte injectietechnieken zijn split (voor hoge concentraties, waarbij een deel van het monster wordt afgevoerd) en splitless (voor spooranalyse, waarbij het volledige monster de kolom ingaat). Via een septum en een liner wordt het monster reproduceerbaar ingespoten.
De capillaire kolom — typisch met een inwendige diameter van 0,18 tot 0,53 mm en een lengte van 15 tot 60 m — is bekleed met een dunne stationaire fase. De polariteit en dikte van deze fase bepalen de selectiviteit. De oven regelt nauwkeurig de kolomtemperatuur. Bij isothermisch meten blijft de temperatuur constant; bij een temperatuurprogramma stijgt de temperatuur geleidelijk om componenten met uiteenlopende kookpunten te scheiden.
De stationaire fase in een GC-capillaire kolom is een vloeibaar polymeer dat als dunne film (0,1–5 μm) op de binnenwand van het capillair is aangebracht. De polariteit van de fase bepaalt welke verbindingen worden geretineerd en in welke volgorde ze elueren. De vuistregel is: like dissolves like — een apolaire fase retineert apolaire verbindingen het sterkst; een polaire fase retineert polaire verbindingen het sterkst.
Naast polariteit bepalen drie kolomparameters de scheidingsefficiëntie:
De meest gebruikte detectoren zijn:
Gaschromatografie wordt toegepast in uiteenlopende sectoren:
Naast gaschromatografie worden in laboratoria vergelijkbare scheidingstechnieken toegepast. HPLC is de aangewezen keuze voor niet-vluchtige en thermisch labiele verbindingen in vloeistofmatrix. Dunnelaagchromatografie (TLC) biedt een snelle kwalitatieve screening. Voor ionenanalyse in waterige oplossingen is ionenchromatografie (IC) de gebruikelijke methode. Molecuulgewichtskarakterisering van polymeren en eiwitten wordt uitgevoerd via grootte-exclusiechromatografie (SEC/GPC).
Bij standaard GC wordt een enkelvoudige detector gebruikt (FID of TCD) die een elektrisch signaal afgeeft als functie van de hoeveelheid stof. GC-MS koppelt de gaschromatograaf aan een massaspectrometer: elk piek krijgt niet alleen een retentietijd maar ook een massa-spectrum, waardoor definitieve structuuridentificatie mogelijk is. GC-MS is de referentiemethode voor bevestigingsanalyse.
Voor de meeste toepassingen met FID-detectie is helium de voorkeurskeuze vanwege de optimale bandbreedte en compatibiliteit. Bij gebruik van een TCD is stikstof of argon beter, omdat helium en waterstof zelf een hoge thermische geleidbaarheid hebben en het signaal verstoren. Waterstof geeft de hoogste plategetallen maar vraagt om voorzichtige omgang in het lab.
De kolomkeuze hangt af van de polariteit van de te analyseren stoffen. Een apolaire fase (zoals DB-1 of DB-5) scheidt op kookpunt en is geschikt voor koolwaterstoffen en vetzuren. Een polaire fase (zoals DB-Wax) retineert polaire verbindingen langer en is gebruikelijk voor alcoholen en aroma’s. Naast de stationaire fase spelen kolomlengte, binnendiameter en filmdikte een rol in de gewenste resolutie en analysetijd.
Een systematische aanpak voor het interpreteren van een GC-chromatogram:
Deze pagina is onderdeel van de Labvakhandel kennisbank. De informatie is bedoeld als algemene toelichting. Canidae Seal B.V. / Labvakhandel.nl is niet aansprakelijk voor de toepassing van deze informatie in specifieke analytische situaties. Controleer altijd de geldende normen en validatievereisten voor uw toepassing.
Inloggen
Wachtwoord vergeten
Account aanmaken
Uw winkelwagen is leeg.
