गैस क्रोमैटोग्राफी: यह कैसे काम करता है, प्रकार, भाग, उपयोग - रसायन विज्ञान - 2025

गैस क्रोमैटोग्राफी (जीसी) को अलग करने और एक मिश्रण के घटकों का विश्लेषण करने के लिए एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई विश्लेषणात्मक तकनीक है। इसे गैस-तरल विभाजन क्रोमैटोग्राफी के रूप में भी जाना जाता है, जो बाद में देखा जाएगा, इस तकनीक को संदर्भित करने के लिए सबसे उपयुक्त है।

वैज्ञानिक जीवन के कई क्षेत्रों में, यह प्रयोगशाला अध्ययन में एक अनिवार्य उपकरण है, क्योंकि यह एक आसवन टॉवर का एक सूक्ष्म संस्करण है, जो उच्च गुणवत्ता वाले परिणाम उत्पन्न करने में सक्षम है।

स्रोत: गेब्रियल बोलिवर

जैसा कि इसके नाम से संकेत मिलता है, यह अपने कार्यों के विकास में गैसों का उपयोग करता है; अधिक सटीक रूप से, वे मोबाइल चरण हैं जो मिश्रण के घटकों को वहन करते हैं।

यह वाहक गैस, जो ज्यादातर मामलों में हीलियम है, एक क्रोमैटोग्राफिक कॉलम के इंटीरियर के माध्यम से यात्रा करती है, जबकि एक ही समय में सभी घटक अलग हो जाते हैं।

इस प्रयोजन के लिए प्रयुक्त अन्य वाहक गैसें नाइट्रोजन, हाइड्रोजन, आर्गन और मीथेन हैं। इनका चयन विश्लेषण और सिस्टम से जुड़े डिटेक्टर पर निर्भर करेगा। कार्बनिक रसायन विज्ञान में, मुख्य डिटेक्टरों में से एक मास स्पेक्ट्रोफोटोमीटर (एमएस) है; इसलिए, तकनीक CG / EM नामकरण प्राप्त करती है।

इस प्रकार, न केवल मिश्रण के सभी घटक अलग हो गए हैं, बल्कि उनके आणविक द्रव्यमान ज्ञात हैं, और वहां से, उनकी पहचान और मात्रा का ठहराव।

सभी नमूनों में अपने स्वयं के मैट्रीस होते हैं, और क्रोमैटोग्राफी अध्ययन के लिए इसे "स्पष्ट" करने में सक्षम है, यह विश्लेषणात्मक तरीकों की उन्नति और विकास के लिए एक अमूल्य सहायता रहा है। और इसके अलावा, बहुभिन्नरूपी औजारों के साथ, इसका दायरा असमान स्तरों तक उठाया जा सकता है।

गैस क्रोमैटोग्राफी कैसे काम करती है?

यह तकनीक कैसे काम करती है? मोबाइल चरण, जिसकी अधिकतम संरचना वाहक गैस की है, क्रोमैटोग्राफिक कॉलम के इंटीरियर के माध्यम से नमूना खींचती है। तरल नमूने को वाष्पीकृत किया जाना चाहिए, और यह सुनिश्चित करने के लिए, इसके घटकों में उच्च वाष्प दबाव होना चाहिए।

इस प्रकार, वाहक गैस और गैसीय नमूना, मूल तरल मिश्रण से अस्थिर होकर, मोबाइल चरण का गठन करता है। लेकिन स्थिर चरण क्या है?

जवाब उस कॉलम के प्रकार पर निर्भर करता है जिसके साथ टीम काम करती है या विश्लेषण की मांग करती है; और वास्तव में, यह स्थिर चरण सीजी के प्रकार पर विचार करता है।

पृथक्करण

केंद्रीय छवि सीजी में एक कॉलम के भीतर घटकों के पृथक्करण के सरल तरीके से प्रतिनिधित्व करती है।

वाहक गैस के अणुओं को छोड़ दिया गया था ताकि वाष्पीकृत नमूने के साथ भ्रमित न हों। प्रत्येक रंग एक अलग अणु से मेल खाता है।

स्थिर चरण, हालांकि यह नारंगी गोलाकार प्रतीत होता है, वास्तव में तरल की एक पतली फिल्म है जो स्तंभ की आंतरिक दीवारों को मिटा देती है।

प्रत्येक अणु उक्त तरल में अलग-अलग भंग या वितरित करेगा; जो लोग इसके साथ सबसे अधिक बातचीत करते हैं, वे पीछे रह जाते हैं, और जो नहीं करते हैं, वे अधिक तेज़ी से आगे बढ़ते हैं।

नतीजतन, अणुओं का अलगाव होता है, जैसा कि रंगीन डॉट्स द्वारा दिखाया गया है। तब यह कहा जाता है कि बैंगनी डॉट्स या अणु पहले निकल जाएंगे, जबकि नीले रंग के बाहर आ जाएंगे।

उपरोक्त कहने का एक और तरीका यह है: अणु जो पहले उत्सर्जित करता है, उसके पास कम से कम अवधारण समय (टी _आर) है।

इस प्रकार, कोई भी इन अणुओं की पहचान उनके टी _आर की प्रत्यक्ष तुलना द्वारा कर सकता है । स्तंभ की दक्षता स्थिर चरण के लिए समान अणुओं के साथ अणुओं को अलग करने की अपनी क्षमता के सीधे आनुपातिक है।

खोज

एक बार जुदाई समाप्त हो जाने के बाद जैसा कि छवि में दिखाया गया है, अंक अलग हो जाएंगे और पता लगाया जाएगा। इसके लिए, डिटेक्टर को इन अणुओं के कारण होने वाली गड़बड़ी या शारीरिक या रासायनिक परिवर्तनों के प्रति संवेदनशील होना चाहिए; और इसके बाद, यह एक संकेत के साथ प्रतिक्रिया करेगा जो एक क्रोमैटोग्राम के माध्यम से प्रवर्धित और प्रतिनिधित्व किया जाता है।

यह तब क्रोमैटोग्राम्स में होता है, जहां सिग्नल, उनके आकार और समय के एक कार्य के रूप में ऊंचाइयों का विश्लेषण किया जा सकता है। रंगीन डॉट्स का उदाहरण चार संकेतों को उत्पन्न करना चाहिए: बैंगनी अणुओं के लिए एक, हरे रंग के लोगों के लिए एक, सरसों के रंग के लिए एक और दूसरे, नीले टी के लिए उच्च टी _{आर के} साथ एक आखिरी संकेत ।

मान लीजिए कि स्तंभ खराब है और नीले और सरसों के रंग के अणुओं को ठीक से अलग नहीं कर सकता है। क्या हुआ होगा? इस मामले में, चार क्षालन बैंड प्राप्त नहीं होंगे, लेकिन तीन, पिछले दो ओवरलैप के बाद से।

यह तब भी हो सकता है यदि क्रोमैटोग्राफी बहुत अधिक तापमान पर की जाती है। क्यों? क्योंकि तापमान जितना अधिक होता है, गैसीय अणुओं के प्रवास की गति उतनी ही अधिक होती है, और उनकी घुलनशीलता कम होती है; और इसलिए स्थिर चरण के साथ इसकी बातचीत।

प्रकार

गैस क्रोमैटोग्राफी अनिवार्य रूप से दो प्रकार की होती है: CGS और CGL।

सीजीएस

CGS गैस-सॉलिड क्रोमैटोग्राफी के लिए संक्षिप्त नाम है। यह एक तरल के बजाय एक ठोस स्थिर चरण होने की विशेषता है।

ठोस में एक व्यास का छिद्र होना चाहिए जहां अणुओं को बनाए रखा जाता है क्योंकि वे स्तंभ के माध्यम से पलायन करते हैं। यह ठोस आमतौर पर आणविक sieves होता है, जैसे जिओलाइट्स।

इसका उपयोग बहुत विशिष्ट अणुओं के लिए किया जाता है, क्योंकि सीजीएस आमतौर पर कई प्रयोगात्मक जटिलताओं का सामना करता है; उदाहरण के लिए, ठोस अपरिवर्तनीय रूप से अणुओं में से एक को बनाए रख सकता है, पूरी तरह से क्रोमैटोग्राम के आकार और उनके विश्लेषणात्मक मूल्य को बदल सकता है।

CGL

CGL गैस-लिक्विड क्रोमैटोग्राफी है। यह इस प्रकार की गैस क्रोमैटोग्राफी है जो सभी अनुप्रयोगों के विशाल बहुमत को कवर करती है, और इसलिए यह दो प्रकारों के लिए अधिक उपयोगी है।

वास्तव में, सीजीएल गैस क्रोमैटोग्राफी का पर्याय है, भले ही यह निर्दिष्ट नहीं है कि कोई किसके बारे में बात कर रहा है। इसके बाद केवल इस प्रकार के सीजी का उल्लेख किया जाएगा।

गैस क्रोमैटोग्राफ के कुछ भाग

स्रोत: कोई मशीन-पठनीय लेखक प्रदान नहीं किया गया। Dz ग्रहण (कॉपीराइट दावों के आधार पर)। विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से

गैस क्रोमैटोग्राफ के हिस्सों का एक सरलीकृत योजनाबद्ध ऊपर की छवि में दिखाया गया है। ध्यान दें कि वाहक गैस धारा के दबाव और प्रवाह को विनियमित किया जा सकता है, साथ ही भट्ठी का तापमान जो स्तंभ को गर्म करता है।

इस छवि से आप CG को सारांशित कर सकते हैं। He की एक धारा सिलेंडर से बहती है, जो डिटेक्टर पर निर्भर करता है, एक भाग इसकी ओर मोड़ दिया जाता है और दूसरा इंजेक्टर को निर्देशित किया जाता है।

इंजेक्टर में एक माइक्रोसेरिंजर रखा जाता है जिसके साथ isL के क्रम में नमूने का एक वॉल्यूम तुरंत जारी किया जाता है (धीरे-धीरे नहीं)।

भट्ठी और इंजेक्टर से गर्मी को नमूना को तुरंत वाष्पित करने के लिए पर्याप्त उच्च होना चाहिए; जब तक कोई गैसीय नमूना सीधे इंजेक्ट नहीं किया जाता है।

हालांकि, तापमान बहुत अधिक नहीं हो सकता है, क्योंकि यह स्तंभ में तरल को वाष्पित कर सकता है, जो एक स्थिर चरण के रूप में कार्य करता है।

स्तंभ को एक सर्पिल की तरह पैक किया जाता है, हालांकि यह यू-आकार का भी हो सकता है। नमूना स्तंभ की पूरी लंबाई के चलने के बाद, यह डिटेक्टर तक पहुंचता है, जिसके संकेत प्रवर्धित होते हैं, इस प्रकार क्रोमैटोग्राम प्राप्त करते हैं।

स्तंभ

बाजार में क्रोमैटोग्राफिक कॉलम के लिए कई विकल्पों के साथ कैटलॉग की एक अनंतता है। इनका चयन घटकों को अलग करने और विश्लेषण करने के लिए ध्रुवीयता पर निर्भर करेगा; यदि नमूना एपोलर है, तो एक स्थिर चरण वाला एक स्तंभ जो कम से कम ध्रुवीय होगा, चुना जाएगा।

स्तंभ पैक्ड या केशिका प्रकार के हो सकते हैं। केंद्रीय छवि का स्तंभ केशिका है, चूंकि स्थिर चरण इसके आंतरिक व्यास को कवर करता है, लेकिन इसके पूरे इंटीरियर को नहीं।

पैक्ड कॉलम में, पूरे इंटीरियर को एक ठोस से भर दिया गया है जो आमतौर पर फायरब्रिक धूल या डायटोमेसियस पृथ्वी है।

इसकी बाहरी सामग्री में या तो तांबा, स्टेनलेस स्टील, या ग्लास या प्लास्टिक शामिल हैं। प्रत्येक की अपनी विशिष्ट विशेषताएं हैं: इसका उपयोग करने का तरीका, लंबाई, वे घटक जो इसे अलग करने का प्रबंधन करते हैं, इष्टतम कार्य तापमान, आंतरिक व्यास, समर्थन ठोस पर स्थिर स्थिर स्टेशन का प्रतिशत, आदि।

डिटेक्टर

यदि स्तंभ और भट्ठी जीसी (या तो सीजीएस या सीजीएल) का दिल है, तो डिटेक्टर इसका मस्तिष्क है। यदि डिटेक्टर काम नहीं करता है, तो नमूने के घटकों को अलग करने का कोई मतलब नहीं है, क्योंकि आप नहीं जान पाएंगे कि वे क्या हैं। एक अच्छा डिटेक्टर विश्लेषण की उपस्थिति के प्रति संवेदनशील होना चाहिए और अधिकांश घटकों का जवाब देना चाहिए।

सबसे अधिक इस्तेमाल में से एक थर्मल चालकता (टीसीडी) है, यह सभी घटकों को जवाब देगा, हालांकि अन्य डिटेक्टरों के रूप में एक ही दक्षता के साथ नहीं है जो कि विशिष्ट सेट के लिए डिज़ाइन किए गए हैं।

उदाहरण के लिए, लौ आयनीकरण डिटेक्टर (FID) हाइड्रोकार्बन या अन्य कार्बनिक अणुओं के नमूनों के लिए अभिप्रेत है।

अनुप्रयोग

एक फोरेंसिक या आपराधिक जांच प्रयोगशाला में गैस क्रोमैटोग्राफ गायब नहीं हो सकता है।

-फार्मास्युटिकल उद्योग में इसका उपयोग निर्मित दवाओं के बैचों में अशुद्धियों की तलाश में गुणवत्ता विश्लेषण उपकरण के रूप में किया जाता है।

-दवा के नमूनों का पता लगाने और उनकी जांच करने के लिए हेल्प्स, या किसी एथलीट को डोप होने की जांच के लिए विश्लेषण की अनुमति देता है।

-इसका उपयोग जल स्रोतों में हलोजन यौगिकों की मात्रा का विश्लेषण करने के लिए किया जाता है। इसी तरह, कीटनाशकों द्वारा संदूषण का स्तर मिट्टी से निर्धारित किया जा सकता है।

विभिन्न मूल के नमूनों की फैटी एसिड प्रोफाइल का विश्लेषण करें, चाहे वह सब्जी हो या पशु।

वाष्पशील व्युत्पन्न में बायोमोलेक्यूल्स को बदलकर, उन्हें इस तकनीक द्वारा अध्ययन किया जा सकता है। इस प्रकार, अल्कोहल, वसा, कार्बोहाइड्रेट, अमीनो एसिड, एंजाइम और न्यूक्लिक एसिड की सामग्री का अध्ययन किया जा सकता है।

संदर्भ

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