Pasos del análisis de separación por cromatografía de gases

La ventaja de cromatografía de gases es que puede separar y analizar mezclas de múltiples componentes. Sin embargo, debido a que existen muchas sustancias que se pueden utilizar para el análisis cromatográfico, los tiempos de aparición de los picos cromatográficos de diferentes componentes en la misma fase estacionaria pueden ser los mismos, por lo que es difícil caracterizar sustancias desconocidas basándose únicamente en los picos cromatográficos. Para una muestra desconocida, primero debemos entender su fuente, naturaleza y propósito analítico; sobre esta base podemos hacer una estimación preliminar de la muestra; y luego utilizar un determinado método para realizar una identificación cualitativa basada en sustancias puras conocidas o datos de referencia cualitativos cromatográficos relevantes. Por favor vea lo siguiente:

1. Fuente y método de pretratamiento de muestras.

Las muestras que pueden analizarse directamente mediante GC suelen ser gases o líquidos. Las muestras sólidas deben disolverse en un disolvente apropiado antes del análisis y asegurarse de que no contengan componentes (como sales inorgánicas) que no puedan analizarse mediante GC, lo que podría dañar los componentes de la columna cromatográfica. De esta manera, cuando recibimos una muestra desconocida, debemos entender la fuente, para poder estimar los componentes que puede contener la muestra y el rango de punto de ebullición de la muestra. Si el sistema de muestra es simple y los componentes de la muestra se pueden vaporizar, se puede analizar directamente. Si hay componentes en la muestra que no pueden analizarse directamente mediante GC, o la concentración de la muestra es demasiado baja, se debe realizar el tratamiento previo necesario, como adsorción, análisis, extracción, concentración, dilución, purificación, derivatización y otros métodos para procesar la muestra.

2. Determinar la configuración del instrumento.

La llamada configuración del instrumento se refiere a qué dispositivo de inyección de muestra, qué gas portador, qué columna cromatográfica y qué detector se utilizan para analizar las muestras.

Generalmente, primero se debe determinar el tipo de detector. Los detectores FID se eligen a menudo para hidrocarburos, y los detectores ECD son fáciles de elegir para sustancias que contienen más grupos electronegativos (F, Cl, etc.) y menos contenido de hidrocarburos; cuando los requisitos de sensibilidad de detección no son elevados o se incluyen componentes que no son hidrocarburos, se pueden elegir detectores TCD; para muestras que contienen azufre y fósforo, se pueden elegir detectores FPD.

Para muestras líquidas, puede elegir el método de inyección de almohadilla de diafragma y las muestras de gas pueden usar una válvula de seis vías o un método de inyección de desorción térmica por adsorción. La cromatografía general solo configura el método de inyección de almohadilla de diafragma, por lo que las muestras de gas se pueden analizar utilizando el método de inyección de almohadilla de diafragma-análisis de solvente de adsorción.

Seleccione columnas cromatográficas adecuadas según las propiedades de los componentes a probar y, en general, siga la regla de similitud y compatibilidad. Seleccione una columna no polar al separar sustancias no polares y seleccione una columna polar al separar sustancias polares. Una vez determinada la columna cromatográfica, la temperatura de trabajo de la columna cromatográfica se determina de acuerdo con la diferencia en los coeficientes de distribución de los componentes que se van a probar en la muestra. El método isotérmico se adopta para sistemas simples y el método de temperatura programada se adopta para el análisis de sistemas complejos con grandes diferencias en los coeficientes de distribución.

Los gases portadores comúnmente utilizados son hidrógeno, nitrógeno, helio, etc. El hidrógeno y el helio tienen pesos moleculares pequeños y a menudo se usan como gases portadores para cromatografía en columna empaquetada; el nitrógeno tiene un peso molecular elevado y se utiliza a menudo como gas portador para la cromatografía de gases capilar; El helio se utiliza como gas portador en cromatografía de gases y espectrometría de masas.

3. Determinar las condiciones operativas iniciales.

Cuando la muestra esté lista y se determine la configuración del instrumento, puede comenzar la separación de prueba. En este momento, se deben determinar las condiciones iniciales de separación, que incluyen principalmente el volumen de inyección, la temperatura del puerto de inyección, la temperatura del detector, la temperatura de la columna y el caudal del gas portador. El volumen de inyección se determina en función de la concentración de la muestra, la capacidad de la columna y la sensibilidad del detector. Cuando la concentración de la muestra no supera los 10 mg/ml, el volumen de inyección de la columna empaquetada suele ser de 1 a 5 uL, mientras que para una columna capilar, si la relación de división es 50:1, el volumen de inyección generalmente no supera los 2 uL. La temperatura del puerto de inyección está determinada principalmente por el rango del punto de ebullición de la muestra, y también se debe considerar la temperatura de funcionamiento de la columna cromatográfica. En principio, es ventajoso tener una temperatura más alta en el puerto de inyección, generalmente cercana al punto de ebullición del componente con el punto de ebullición más alto en la muestra, pero más baja que la temperatura de fácil descomposición.

4. Optimización de las condiciones de separación.

El objetivo de la optimización de las condiciones de separación es lograr los resultados de separación requeridos en el menor tiempo de análisis. Cuando el propósito de la separación inicial no se puede lograr cambiando la temperatura de la columna y el caudal del gas portador, se debe reemplazar una columna cromatográfica más larga, o incluso una columna cromatográfica con una fase estacionaria diferente, porque en GC, la columna cromatográfica es la clave para el éxito de la separación.

5. Identificación cualitativa

La llamada identificación cualitativa sirve para determinar la atribución de picos cromatográficos. Para muestras simples, se pueden caracterizar mediante materiales de referencia. Es decir, bajo las mismas condiciones cromatográficas, inyecte la muestra estándar y la muestra real por separado y determine qué pico en el cromatograma es el componente que se analizará según el valor de retención. Cabe señalar que diferentes compuestos pueden tener el mismo valor de retención en la misma columna, por lo que no basta con utilizar solo un dato de retención para la determinación cualitativa de muestras desconocidas. El método cualitativo del índice de retención de dos o varias columnas es más confiable en GC, porque la probabilidad de que diferentes compuestos tengan el mismo valor de retención en diferentes columnas es mucho menor. Se puede utilizar cromatografía de gases-espectrometría de masas cuando las condiciones lo permitan.

6. Análisis cuantitativo

Es necesario determinar qué método cuantitativo utilizar para determinar el contenido del componente que se va a probar. Los métodos cuantitativos cromatográficos comúnmente utilizados no son más que el método de porcentaje del área del pico (altura del pico), el método de normalización, el método del estándar interno, el método del estándar externo y el método de adición de estándar (también llamado método de superposición). El método porcentual del área del pico (altura del pico) es el más simple pero el menos preciso. El método es opcional sólo si la muestra se compone de homólogos o sólo es para una cuantificación aproximada. En comparación, el método del estándar interno tiene la mayor precisión cuantitativa porque cuantifica utilizando el valor de respuesta relativo al estándar (llamado estándar interno), que se agrega a la muestra estándar y a la muestra desconocida respectivamente, de modo que se puedan compensar los errores debidos a las fluctuaciones en las condiciones operativas (incluido el volumen de inyección). En cuanto al método de adición de estándar, se agrega cuantitativamente un estándar de la sustancia que se va a analizar a una muestra desconocida y luego se realiza un cálculo cuantitativo basado en el aumento en el área del pico (o altura del pico). El proceso de preparación de la muestra es similar al método del estándar interno, pero el principio de cálculo se deriva completamente del método del estándar externo. La precisión de la cantidad legal de adición estándar debe estar entre el método estándar interno y el método estándar externo.

7. Verificación del método

La llamada verificación del método tiene como objetivo demostrar la practicidad y confiabilidad del método desarrollado. La practicidad generalmente se refiere a si todas las configuraciones de instrumentos utilizadas se pueden comprar como productos básicos, si el método de procesamiento de muestras es simple y fácil de operar, si el tiempo de análisis es razonable y si el costo del análisis es aceptable para sus pares. La confiabilidad incluye el rango lineal de cuantificación, límite de detección, recuperación del método, repetibilidad, reproducibilidad y precisión.