Analiză instrumentală I

1.Ce tipuri de compusi pot fi separati cu ajutorul cromatografiei de gaze?

Prin cromatografia de gaze se poate separa orice amestec de gaze sau lichide care se volatilizeaza la temperaturi de maxim 400-500Grade Celsius (limita sistemului cromatografic). In general, se aplica pe gaze naturale, poluanti din diferite medii.

2.Care sunt componentele de baza ale unui cromatograf de gaze? Desenati schema bloc. Descrieti fiecare componenta.

Componente de baza: rezervor eluent, debitmetru,injector, coloana, cuptor, detector, calculator

Rezervorul de eluent - recipientul ce contine gazul purtator. Gazul are rolul de a transporta proba prin coloana cromatografica. Cei mai utilizati eluenti sunt heliul, azotul, hidrogenul si argonul.

Debitmetru-controleaza debitul cu care curge eluentul

Sistemul de injectie: proba se introduce manual printr-o seringa sau automat prin acest sistem.

Coloana cromatografica: se gaseste faza stationara. Aici are loc separarea in momentul in care proba este eluata prin coloana.In functie de diferentele constantelor de repartitie k1 si k2, componentii raman in urma eluentului. Coloana poate fi confectionata din tuburi de otel inoxidabil, sticla, teflon ,plastic sau metale moi ( cupru si aluminiu).

Cuptorul sau incinta termostata – asigura temperatura uniforma sau graduala pe durata procesului (intre 22-400 grade C)

Detector-cel mai important component si pune in evidenta analitii care ies din coloana, identificand anumite proprietati ale substantelor care ies din coloana.

Calculatorul: are soft specializat si asigura comanda operatiilor (inceputul si sfarsitul elutiei, volumul de eluent,ordinea in care probleme sunt injectate. Calculatorul preia semnale de la detector si le transforma in rezultate sub forma de cromatograme. Rezultatele sunt trimise la imprimanta si printate.

3.De ce este necesara purificarea eluentilor in cromatografia de gaze si in ce scop se face aceasta purificare ?

Cu cat puritatea eluentului este mai mare, cu atat sensibilitatea detectorului este mai ridicata. De aceea, este necesar un eluent cat mai pur. Purificarea eluentului se realizeaza prin trecerea acestuia prin coloane cu granule de cupru sau prin filtre cu site de silicagel sau de carbune activ.

Astfel, se retin impuritatile pe umplutura coloanei.

Eluentul trebuie sa nu prezinte urme de apa deoarece acestea pot scadea sensibilitatea detectorului. De asemenea, urmele de oxigen pot oxida lent faza stationara.

4. Exemple de eluenti in cromatografia de gaze.

Cei mai utilizati eluenti in cromatografia de gaze sunt heliul, hidrogenul, azotul si argonul.

Heliul

-deoarece este un gaz rar, nu reactioneaza cu proba

- are vascozitate ridicata si nu prezinta pericol de explozie

-etansarea instalatiei se face usor la folosirea lui

-un dezavantaj il constituie pretul foarte ridicat

Azotul

-se purifica usor

-nu reactioneaza cu probele

-nu prezinta pericol de explozie

-un alt avantaj este pretul scazut

-azotul are valori ale conductibilitatii termice apropiate de valorile multor substante organice gazoase

Hidrogenul

-este un eluent care se obtine foarte usor

-prezinta puritate ridicata

-comparativ cu alte gaze, hidrogenul are vascozitate minima

-deoarece prezinta pericol de explozie, este imperativa etansarea perfecta a instalatiei

-un dezavantaj este reprezentat de faptul ca la temperaturi mari poate reactiona cu probele

Argonul

-asemenea hidrogenului, argonul se obtine usor

-are puritate ridicata

-nu prezinta pericol de explozie

-etansarea se realizeaza usor

-fata de analiti, este complet inert

5. Azotul este mult mai ieftin decat heliul. De ce nu este utilizat azotul drept gaz purtator atunci cand se foloseste un detector de conductibilitate termica?

Detectorul de conductibilitate termica are un principiu de lucru bazat pe masurarea diferentei dintre conductibilitatea termica a probei si cea a eluentului. Astfel, azotul nu poate fi folosit ca eluent atunci cand se foloseste detectorul de conductibilitate termica deoarece conductibilitatea termica a azotului este apropiata de cea a multor substante organice gazoase (detectorul nu va fi capabil sa isi indeplineasca functia).

6. Care este diferenta dintre coloanele capilare si cele impachetate?

Principala diferenta dintre capilara si coloana impachetata este reprezentata de faptul ca cea din urma se impacheteaza dens cu o umplutura solida, omogena si fin divizata. Coloana capilara ofera reproductibilitate analitica superioara comparativ cu cea umpluta. Coloana capilara are diametrul cuprins intre 0.2 – 0.5mm, pe cand cea impachetata are diametrul de 2-4mm. De asemenea, lungimea difera:

- 25-200 m la capilara

- 1-4 m la coloana impachetata

Peretii capilarei sunt mult mai subtiri decat cei ai coloanei cu umplutura.

Durata de folosire a coloanei capilare este mai mare decat a coloanei impachetate.

7. Care este rolul incintei termostatate?

Incinta termostata are rolul de a asigura temperatura optima procesului de separare. Temperatura de lucru poate fi cuprinsa intre 22C si 400C, iar aceasta poate ramane constanta pe toata perioada procesului sau poate creste gradual.

8.Dati doua exemple de detectori specifici in cromatografia de gaze.

• Detectorul cu captura de electroni – utilizat in analiza substantelor sulfuroase, substantelor cu azot sau halogenate

-principiul de functionare este reprezentat de afinitatea pentru electroni ai substantelor organice din diferite clase

• Detectorul fotometric cu flacara – este specific compusilor cu S si P in compozitie

-detectia se realizeaza pe identificarea spectrelor caracteristice emise de moleculele cu P si/sau S la descompunerea lor in flacara difuza de hidrogen

9. Dati doua exemple de detectori universali in cromatografia de gaze

• Detectorul cu ionizare in flacara (FID) –este universal pentru compusii organici

- Este format dintr-o microflacara cu hidrogen, in care ajunge eluentul amestecat cu hidrogen. Din ardere rezulta particule incarcate electric din cauza temperaturii mari din flacara.

- Detectorul este foarte sensibil, rezistent si distructiv

• Detectorul de conductibilitate termica – este universal deoarece se bazeaza pe masurarea diferentei de conductibilitate termica dintre analit si eluent. Sensibilitatea determinarilor este maxima atunci cand se foloseste He sau H drept gaz purtator

Curs analiza instrumentala I pentru specializarile de petrol