Gázkromatográfiás gyakorlat

1. Gázkromatográfiás gyakorlat Dr. Balla József, GC-MS labor (fsz. lift mellett) Gyakorlatvezetők: (jk-höz mit kell írniuk, pontosítani) Bozsik Júlia Kubasch Katarina Mándoki Tihamér Oláh Zita Göröcs Noémi

2. Laborjegy: beugró zh, jegyzőkönyv minősége alapján +/- 1 jegy Minden megkezdett hét késésért -1 jegy jár Beugró zh: HPLC és GC előadás anyaga (a diasor plusz az elhangzottak!)

3. Gáz mozgófázis: N2, H2, He, Ar Töltött kolonna (régen!) Kapilláris kolonna Felépítése: Kvarcüveg vékony cső, belső felületen az állófázissal Állófázis: Szilárd (adsz.) Folyadék (absz.) Szilárd hordozón folyadék (absz.)

4. Kapilláris kolonnák: PLOT SCOT WCOT Adszorbens Szilárd hordozóra felvitt megosztófolyadék Poliimid bevonat Poliimid bevonat Megosztófolyadék Poliimid bevonat Gázelemzések: Bűzelemzés Földgázelemzés Erőművi véggázok Biológiai eredetű gázok A hordozó megnöveli a bevihető megosztófoly. mennyiségét, emiatt nő a kolonna kapacitása a nedvesített falú kolonnához képest 90%-ban ezt használják

5. Az állófázis és a minta komponensei között reverzibilis kölcsönhatás alakul ki, az elsőrendű, erős kölcsönhatásokat kerüljük! Másodrendű kötőerők: 1, Van der Waals - Diszperziós (apol-apol): 4-20 kJ/mol, kölcsönhatások 60-80%-a, alkillánc növekedésével értéke szénatomonként 4 kJ/mol többlet! - Indukciós (apol-pol): 8-24 kJ/mol, 5-10% -ban felelős a retencióért - Orientációs (pol-pol): Ugyan 12-40 kJ/mol is lehet, de a hőmérséklettel fordítottan arányos az értéke, szobahőm. felett jelentéktelen 2, H-híd O, N, S, Hlg atomot tartalmazó poláris molekulák közt, ha van O-H, N-H, S-H ill. Hlg-H csoport az egyik molekulában. 50-80 kJ/mol (gyakorlatilag egy speciális orientációs kh.)

6. Megosztófolyadékok: • Választása a minta polaritása alapján történik (pol-pol, apol-apol). A jó választás elősegíti a hatékony szorpciót, a minta komponensek közti molekuláris különbségek nagyobb eséllyel jelennek meg a retenciós idők különbözőségében. • Követelmények: • Kémiailag inert • Hőstabil • Az alkalmazott hőmérséklettartományban folyékony halmazállapotú • Megfelelő, jól definiált kémiai szerkezet (szelektivitás biztosítása) • Jó nedvesítő képesség • Oldhatóság • Alacsony ár 1. Polisziloxán vázas (pol, apol is lehet R minőségétől függően)

7. Polisziloxán állófázisok: 1.1. 100% Dimetil-polisziloxán (Rtx-1, ZB-1, DB-1) Apoláris állófázis, sztérikus gát miatt O nem hozzáférhető,diszperziós kh. Általában fp szerinti sorrendben kötődnek meg az alkotók De pl. MeOH (magas fp., 65 °C) és mégis kicsi a retenciója Az –OH csoportok miatt nagy a fp (H-híd), de állófázis-MeOH kölcsönhatás során csak gyengébb diszperziós és indukciós kh. jöhet létre Retenciós sorrend: propán (-42 °C) < bután (-1 °C) < MeOH (65 °C) < pentán (36 °C) 1.2. 5% Difenil-dimetil-polisziloxán (Rtx-5, ZB-5, DB-5)

8. 2. Polietilén glikol (Stabilwax, ZB-wax) Erősen poláris Diszperziós, indukciós és H-hidas kh. kialakulása is lehetséges. Retenciós sorrend: Hexán (69 °C) < Heptán (98 °C) < Oktán (126 °C) < MeOH (65 °C) A glikol egységek oxigén atomja képes H atomot akceptálni, erős kh., nagy visszatartás metanolra. Apoláris komponensek csak diszperzióval képesek a –CH2- csoportokhoz kötődni. Különböző polaritásúak, kicsi a visszatartás, rossz a szelektivitás alkánokra nézve.

9. Kromatográfiás paraméterek: Bruttó retenciós idő tR [min] Holtidő tM , to [min] Redukált retenciós idő (az állófázisban eltöltött idő) t’R= tR – tM Kolonnahossz L [m] Lineáris áramlási sebesség u [cm/s] Megoszlási hányados K= Cs/Cm Retenciós tényező Csúcsszélesség (alapvonali) w Relatív csúcsszélesség w/ tR Tányérszám N Elméleti tányérmagasság H = HETP = L/N

10. Kromatográfiás paraméterek: szelektivitás (a) és felbontóképesség (Rs) Ha tR,A < tR,B : Szelektivitás (a) és felbontóképesség (Rs) közti különbség Az a értéke csak a hőmérséklettől és az állófázis ill. a minta anyagi minőségétől függ, minden egyéb a felbontóképességet változtatja meg! Rs = f(a)

11. Van Deemter egyenlet(HPLC kolonnákra és töltött GC oszlopra!) H = A + B/u + Csu „A” tag: eddy (angolul örvény) diffúzió „CS” tag: Állóf. ->mozgóf. anyagátmenet ellenállása „B” tag: lineáris diffúzió

12. Golay egyenlet (kapilláris kolonnára) H = B/u + Csu + Cmu Eddy diffúzió nincs, mert nincs a teljes áramlás útjában szemcsés töltet A lineáris diffúzió jelensége itt is fellép „Cs” tag mellett megjelenik „Cm”: Mozgóf. -> állóf. anyagátmenet csúcsszélesítő hatása Szemcsés töltetű kolonnáknál elhanyagolható, a szemcsék közti járatokban a szorbeálódó molekulák közel kerülnek az állófázishoz, konvekció dominál, nem a diffúzió

13. Mennyiségi meghatározás Belső standard módszer 1; A belső standard egy, az oldatban nem előforduló komponens, mely hasonló fizikai-kémiai tulajdonságokkal rendelkezik, mint a mérendő alkotó -injektorban elpárologjon -ret. ideje megfelelő legyen -adjon jelet a detektorban 2; A relatív érzékenység meghatározásához elő kell állítani a mintaoldatot, amely ismert mennyiségben tartalmazza a mérendőt és a belső standardet 3; Az ismeretlen oldathoz hozzáadjuk a belső standardet szintén ismert mennyiségben 4; Előnye: kiküszöböli a térfogatos mintabevitel hibáját!

14. Gyakorlat témája: • Aromás hígító komponenseinek retenciós sorrendje különböző polaritású kolonnákon. • Ismeretlen minta mennyiségi meghatározása belső standard módszerrel Bemutatásra kerül: Gázkromatográf, injektor, kapilláris és töltetes oszlop, FID detektor