Wstęp

Chromatografia jest to metoda umożliwiająca rozdział składników mieszaniny w wyniku ich różnego podziału pomiędzy fazę ruchomą a nieruchomą. Fazą ruchomą może być gaz, ciecz lub ciecz w stanie nadkrytycznym a fazą nieruchomą ciało stałe lub ciecz. Rozdział mieszaniny związków spowodowany jest procesem rozpuszczania lub adsorpcji. Aby nastąpił pełny rozdział składników mieszaniny muszą one różnić się między sobą energia adsorpcji lub wielkością stałej podziału pomiędzy fazę gazową a ciekłą.

Chromatografia podziałowa.

W kolumnie znajduje się faza nieruchoma (ciecz), przez którą przepływa faza ruchoma, czyli gaz. Próbka mieszaniny w postaci gazowej jest wprowadzana do układu. Jej składniki stykając się z fazą ciekłą rozpuszczają się w niej częściowo. Reszta pozostaje w fazie gazowej. Ilość rozpuszczającego się w fazie gazowej składnika zależy od jego stężenia w gazie nośnym. Natomiast podział substancji pomiędzy dwie fazy zależy od temperatury kolumn i rodzaju fazy ciekłej. Pomiędzy obiema fazami - ruchomą i nieruchomą - ustala się równowaga dynamiczna. Analizowany związek ciągle przechodzi z jednej fazy do drugiej. Jeżeli różnice w wartościach stałych podziału są odpowiednio duże to otrzymujemy pełny rozdział składników mieszaniny.

Chromatografia adsorpcyjna.

W kolumnie znajduje się faza nieruchoma (ciało stałe), przez którą przepływa faza ruchoma, czyli gaz. Po wprowadzeniu próbki do układu na powierzchni wypełnienia kolumny zachodzą ciągłe procesy adsorpcji i desorpcji. Poszczególne składniki analizowanej mieszaniny przesuwają się wzdłuż kolumny z różną szybkością zależną od energii adsorpcji. Związki o dużej energii wędrują wolno a o małej szybko. Proces rozdziału jest całkowity jeżeli różnica wartości energii adsorpcji jest wystarczająco duża.

Chromatografia gazowa jest najczęściej stosowaną metodą do szybkiej analizy złożonych mieszanin związków chemicznych oraz oceny czystości tych związków, zarówno w przemyśle jak i w rozmaitych laboratoriach. Chromatografię gazową stosuje się między innymi w:

- przemyśle petrochemicznym - np. do oceny składu chemicznego produkowanej benzyny;

- ochronie środowiska - do oceny stopnia zanieczyszczenia, gleby, powietrza i wody;

- kryminalistyce - np. do analizy źródła pochodzenia narkotyków na podstawie składu zawartych w nich zanieczyszczeń;

- kontroli antydopingowej - gdzie aparaty GC-MS (Gas chromatography - mass spectrometry) stanowią podstawową metodę wykrywania niedozwolonych substancji w krwi, pocie, moczu i ekstrakcie z włosów sportowców.

- w przemyśle spożywczym - do badania składu surowców i produktów żywnościowych oraz do wykrywania zafałszowań żywności

Zaletą chromatografii gazowej jest możliwość użycia bardzo niewielkiej próbki analizowanej substancji - od nawet 0,01 µl do maksymalnie 100 µl.

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było zanalizowanie chromatografu otrzymanej próbki numer 3 oraz określenie jej składu.

Wyniki wykonania pomiaru

Na podstawie sporządzonych pomiarów powietrza zmierzyłyśmy wysokości pików dla tlenu, którego zawartość w powietrzu stanowi 21% oraz dla azotu, którego zawartość stanowi 79% oraz sporządziłyśmy krzywe wzorcowe. Zawartość tlenu i azotu uwzględniłyśmy przy wyliczaniu objętości danego składnika w próbce. Wyniki zamieściłyśmy w Tabeli 1.

Tabela 1. Wyniki pomiarów.

Objętość próbki	Tlen		Azot
v [cm^3]	h [cm]	v [cm^3]	h [cm]	v [cm^3]
0,2	0,7	0,042	1,5	0,158
0,4	1,35	0,084	3,0	0,316
0,6	2,0	0,126	4,35	0,474
0,8	2,7	0,168	5,6	0,632
1,0	3,4	0,21	7,2	0,79

Wykres 1. Krzywa wzorcowa dla tlenu.

Wykres 2. Krzywa wzorcowa dla azotu.

Po wykonaniu krzywych kalibracyjnych zmierzyłyśmy wysokość pików naszej próbki
(3 próbka). Pik dla

- tlenu ma wysokość 5,15 cm,

- azotu ma wysokość 2,45 cm.

Objętość próbki wynosi 0,6 cm³.

Na podstawie krzywych wzorcowych mogłyśmy obliczyć objętość jaką zajmował tlen i azot w próbce.

Równanie krzywej wzorcowej dla tlenu ma postać:

y = 16,071x + 0,005

y = 5,15

5,15 = 16,071x + 0,005

x = 0,32 cm³ - objętość tlenu w próbce

0,6 cm³ - 100%

0,32 cm³ - y

y =53,3%

Z otrzymanych obliczeń mogłyśmy wyliczyć ilość azotu w próbce:

100% - 53,3% = 46,7%

0,6 cm³ - 100%

x - 46,7%

y = 0,28 cm³ - objętość azotu w próbce

Wnioski

Punkty pomiarowe naniesione na wykres krzywej kalibracyjnej znajdują się na linii trendu, co świadczy o tym, że pomiar został prawidłowo wykonany. Objętość próbki pomiarowej wynosił 0,6 cm³, w tym tlen stanowi 53,3%, a objętościowo zajmuje 0,32 cm³, natomiast azot stanowi 46,7% i zajmuje 0,28 cm³.

---