مبدأ عمل كروماتوغرافيا الغاز

مبدأ عمل كروماتوغرافيا الغاز

كروماتوغرافيا الغاز هي تقنية تجريبية تفصل الخليط إلى مكونات فردية. يتم استخدامه لتحديد وقياس مكونات العينة. بعد مرور العينة عبر الكاشف، يتم تسجيل الرسم اللوني. تمثل كل قمة مكونًا مختلفًا عن العينة المختلطة الأولية. الوقت الذي تظهر فيه الذروة يسمى وقت الاحتفاظ ويمكن استخدامه لوصف كل مكون، وحجم الذروة (ارتفاع الذروة أو المنطقة) هو مقياس لكمية محتوى المكون.

الهيكل الأساسي

يتكون الهيكل الأساسي للكروماتوجراف الغازي من جزأين، وحدة التحليل ووحدة العرض. تشمل الأولى بشكل أساسي مصادر الغاز وأجهزة قياس التحكم وأجهزة تغذية العينات وأجهزة تنظيم الحرارة والأعمدة. يتضمن الأخير بشكل أساسي الكاشف والمسجل التلقائي. الأعمدة والمعايرات هي المكونات الأساسية للكروماتوجرافيا الغازية.

（ 1 ） النظام الهوائي مسار الغاز في كروماتوجراف الغاز هو نظام دائرة مغلقة يعمل فيها الغاز الحامل بشكل مستمر. يتطلب نظام دائرة الغاز بأكمله غازًا حاملًا نقيًا، وإحكامًا جيدًا، وسرعة تدفق مستقرة، وقياسًا دقيقًا لمعدل التدفق.

（ 2 ） نظام الحقن الحقن هو الإضافة المنتظمة والكمية لعينة غاز أو سائل إلى أعلى العمود.

（ 3 ） يوجد في قلب نظام الفصل العمود الذي يعمل على فصل العينة متعددة المكونات إلى مكونات فردية. وتنقسم الأعمدة إلى أعمدة معبأة وشعرية.

（ 4 ） وظيفة كاشف نظام الكشف هي تحويل مكونات العينة المفصولة بواسطة العمود الكروماتوجرافي إلى إشارات كهربائية حسب خصائصها ومحتوياتها. وبعد التضخيم، يتم تسجيلها بواسطة المُسجل على هيئة مخططات كروماتوجرامية.

（ 5 ） أنظمة تسجيل الإشارة أو معالجة بيانات الحواسيب الصغيرة في السنوات الأخيرة، استخدمت معالجات البيانات الكروماتوغرافية بشكل أساسي أجهزة الكروماتوغرافيا. يمكن لمعالجي البيانات الكروماتوغرافية طباعة المخططات الكروماتوغرافية المسجلة وطباعة النتائج المعالجة على نفس ورق التسجيل، مثل وقت الاحتفاظ، والجزء الكتلي للمكونات المقاسة، والمزيد.

（ 6 ） نظام التحكم في درجة الحرارة يستخدم للتحكم وقياس درجة حرارة العمود والكاشف وغرفة التغويز وهو جزء مهم من كروماتوجراف الغاز. تنقسم كروماتوغرافيا الغاز إلى فئتين: إحداهما كروماتوغرافيا الغاز والصلب، والأخرى كروماتوغرافيا الغاز والسائل. كلا النوعين من الكروماتوغرافيا لهما مراحل ثابتة مختلفة، ولكن هيكل الأداة عالمي.

مبدأ العمل

يستخدم الكروماتوغراف عمودًا لفصل الخليط أولاً، ثم يستخدم الكاشف للكشف عن المكونات المنفصلة تسلسليًا. يبلغ قطر الأعمدة عدة ملليمترات، ومملوءة بمادة ماصة صلبة أو مذيب سائل، وتسمى المادة المازة أو المذيبة المملوءة بالطور الثابت. ويقابل الطور الثابت أيضًا طورًا متحركًا. الطور المتحرك هو غاز لا يتفاعل مع كل من الطور العيني والثابت ويكون بشكل عام نيتروجين أو هيدروجين. 　 يتم حقن العينة المراد تحليلها في الطور المتحرك في أعلى العمود. يحمل الطور المتحرك العينة إلى العمود، لذلك يُسمى الطور المتحرك أيضًا بالغاز الحامل. أثناء التحليل، يتدفق الغاز الحامل بشكل مستمر عبر العمود بمعدل تدفق ثابت؛ يتم حقن العينة مرة واحدة فقط في كل مرة، ويتم الحصول على نتائج التحليل لكل حقنة. يعتمد فصل العينة في العمود على الاختلاف في الخواص الديناميكية الحرارية. للمرحلة الثابتة والمكونات الموجودة في العينة ارتباطات مختلفة (قوى امتزاز مختلفة لكروماتوجراف الغاز الصلب وقابلية ذوبان مختلفة لكروماتوجراف الغاز السائل). عندما يستمر الغاز الحامل بالمرور عبر العمود الذي يحتوي على العينة، فإن المكونات ذات الألفة العالية تتحرك ببطء في العمود لأن الألفة العالية تعني أن الطور الثابت لديه قوة كبيرة لسحبه. التقارب أسرع عند التحرك. أنابيب الأعمدة الأربعة هي في الواقع واحدة، تستخدم فقط للإشارة إلى حالة كل مكون في العينة في لحظات مختلفة. والعينة عبارة عن خليط من المكونات A وB وC. عندما أدخلهم الغاز الحامل إلى العمود، اختلط الثلاثة تمامًا. وبعد فترة زمنية معينة، وبعد أن يأخذهم الغاز الحامل لمسافة معينة في العمود، يبدأ الثلاثة في الانفصال. ثم المضي قدما، سيتم فصل الثلاثة.

تظهر الإشارة التي يرسلها الكاشف لكل مكون على المسجل كذروة واحدة، تسمى الذروة الكروماتوغرافية. القيمة القصوى للذروة الكروماتوغرافية هي أساس التحليل النوعي، وتعتمد المساحة التي تغطيها الذروة الكروماتوغرافية على محتوى المكون المقابل، وبالتالي فإن منطقة الذروة هي أساس التحليل الكمي. بعد حقن عينة الخليط، يسمى المنحنى المسجل بواسطة المسجل بالرسم اللوني. تحليل اللوني للحصول على التحليل النوعي ونتائج التحليل الكمي.

يتم توفير الغاز الحامل بواسطة أسطوانة الغاز الحاملة ويتم تمريره من خلال صمام التحكم في تدفق الغاز الحامل لتثبيت التدفق ومقياس الدوران للكشف عن معدل التدفق إلى غرفة تبخير العينة. يحتوي مبخر العينة على ملف تسخين لتبخير العينة السائلة. إذا كانت العينة المراد تحليلها غازية، فلا داعي لتسخين غرفة التبخير. غرفة التبخير نفسها هي غرفة الحقن، ويمكن حقن العينة في الغاز الحامل. يدخل الغاز الحامل العمود الذي يحتوي على العينة المحقونة من منفذ الحقن، ويدخل الكاشف بعد الانفصال، ثم يتم تنفيسه. بعد تضخيم الإشارة الصادرة عن الكاشف، يتم تسجيل الرسم اللوني للعينة بواسطة المسجل.

كروماتوجرافيا الغاز هي أداة لفصل وتحليل الخليط متعدد المكونات. إنها تقنية كروماتوغرافية عمودية تستخدم الغاز كمرحلة متنقلة وطريقة تنظيف. عندما تدخل مادة التحليل متعددة المكونات إلى العمود، يختلف معامل التقسيم بين الطور الغازي والطور السائل الثابت للمكونات الموجودة في العمود، وبالتالي تختلف سرعة تشغيل كل مكون في العمود. وبعد أن يطول العمود، يترك العمود بالتسلسل ويدخل إلى الكاشف. وبعد اكتشافها يتم تحويلها إلى إشارة كهربائية وإرسالها إلى محطة معالجة البيانات. هذا يكمل التحليل النوعي والكمي للمادة المقاسة.