Gas-vloeistofchromatografie (GLC)

Choose a study mode

Play Quiz
Study Flashcards
Spaced Repetition
Chat to Lesson

Podcast

Play an AI-generated podcast conversation about this lesson
Download our mobile app to listen on the go
Get App

Questions and Answers

Welke van de volgende gassen is het meest geschikt als draaggas in gaschromatografie, gezien de invloed op de gevoeligheid en scheidingsefficiëntie?

  • Zuurstof, vanwege de reactiviteit met sommige analyten.
  • Stikstof, vanwege de lage kosten.
  • Helium, vanwege de hoge thermische geleidbaarheid en inertheid. (correct)
  • Argon, vanwege de hoge dichtheid.

Wat is het belangrijkste verschil tussen Gas-Vloeistof Chromatografie (GLC) en Gas-Vast Chromatografie (GSC) in termen van stationaire fase?

  • GLC gebruikt een vaste stof; GSC gebruikt een vloeistof.
  • GLC gebruikt een vloeistof; GSC gebruikt een vaste stof. (correct)
  • Beide gebruiken een vaste stof, maar met verschillende polariteit.
  • Beide gebruiken een vloeistof, maar met verschillende viscositeit.

Welke invloed heeft het verhogen van de kolomtemperatuur in GLC typisch op de retentietijd van analyten en de scheidingsefficiëntie?

  • Verlaagt de retentietijd en verlaagt de scheidingsefficiëntie. (correct)
  • Verhoogt de retentietijd en verbetert de scheidingsefficiëntie.
  • Verhoogt de retentietijd en verlaagt de scheidingsefficiëntie.
  • Verlaagt de retentietijd en verbetert de scheidingsefficiëntie.

Wat is de functie van een split/splitless injector in gaschromatografie?

<p>Het verdelen van het monster, waarbij een deel op de kolom komt en de rest wordt afgevoerd, ofwel het gehele monster op de kolom brengen. (B)</p> Signup and view all the answers

Waarom is silanisering een belangrijke stap bij de bereiding van dragermateriaal voor gepakte kolommen in GLC?

<p>Om de actieve silanolgroepen te deactiveren die piekverbreding veroorzaken. (B)</p> Signup and view all the answers

Wat is het belangrijkste principe achter de werking van een Thermal Conductivity Detector (TCD)?

<p>Het meten van de verandering in warmtegeleiding van het draaggas veroorzaakt door de eluerende componenten. (A)</p> Signup and view all the answers

Welke van de volgende factoren beïnvloedt de keuze van de stationaire fase in GLC het meest?

<p>De aard van de te scheiden componenten. (B)</p> Signup and view all the answers

Wat is het voordeel van het gebruik van een temperatuursprogramma in GLC in plaats van een constante kolomtemperatuur?

<p>Het verbetert de resolutie van vroeg eluerende componenten zonder de retentietijd van laat eluerende componenten onnodig te verlengen. (B)</p> Signup and view all the answers

Wat is het belangrijkste nadeel van een Flame Ionization Detector (FID) vergeleken met een Thermal Conductivity Detector (TCD)?

<p>FID is destructief, terwijl TCD niet-destructief is. (B)</p> Signup and view all the answers

Welke van de volgende beweringen over capillaire kolommen in gaschromatografie is correct?

<p>Capillaire kolommen bieden een hogere resolutie en efficiëntie in vergelijking met gepakte kolommen. (D)</p> Signup and view all the answers

Wat is het doel van de 'septum purge' in een gaschromatograaf?

<p>Het afvoeren van bloeding van het septum om valse pieken te voorkomen. (C)</p> Signup and view all the answers

Hoe beïnvloedt de lineaire snelheid van het draaggas de hoogte van de theoretische schotel (HETP) volgens de Van Deemter-vergelijking?

<p>De HETP wordt beïnvloed door zowel diffusie- als massatransfertermen, waardoor er een optimale snelheid is. (D)</p> Signup and view all the answers

Wat is het effect van een te groot monstervolume op de kolom in gaschromatografie?

<p>Overbelasting van de kolom en verlies van resolutie door piekverbreding. (C)</p> Signup and view all the answers

Waarom is het belangrijk dat de detector in een gaschromatograaf een korte responstijd heeft?

<p>Om nauwkeurig de snel eluerende pieken te kunnen meten en piekverbreding te voorkomen. (A)</p> Signup and view all the answers

Welke van de volgende factoren verbetert de efficiëntie van een gaschromatografische scheiding niet?

<p>Het verhogen van de draaggassnelheid tot boven de optimale snelheid volgens de Van Deemter curve. (C)</p> Signup and view all the answers

Welke van de volgende beweringen beschrijft correct de werking van een Wheatstonebrug in een TCD detector?

<p>De Wheatstonebrug meet de verandering in elektrische weerstand van een verwarmd filament veroorzaakt door de verandering in thermische geleidbaarheid van het draaggas. (B)</p> Signup and view all the answers

In welke situatie zou een 'on-column' injectie de voorkeur hebben boven een split/splitless injectie in GC?

<p>Wanneer de monsters thermisch labiele componenten bevatten die kunnen ontleden in de hete injector. (A)</p> Signup and view all the answers

Wat is de functie van de compensatiegasstroom (make-up gas) bij sommige GC-detectoren, zoals de FID?

<p>Het optimaliseren van de gasstroom naar de detector voor een verbeterde signaal/ruisverhouding. (C)</p> Signup and view all the answers

Welke van de volgende factoren heeft de grootste invloed op de piekverbreding in gaschromatografie?

<p>De diffusie van de analyten in de mobiele en stationaire fase. (D)</p> Signup and view all the answers

Wat is het belangrijkste voordeel van het gebruik van een massaspectrometer (MS) als detector in GC-MS?

<p>Mogelijkheid tot identificatie van componenten op basis van hun massaspectrum. (B)</p> Signup and view all the answers

Flashcards

Mobiele fase in GLC

De mobiele fase is een inert gas dat geen interactie heeft met de te scheiden componenten.

GLC stationaire fase

GLC (Gas-Liquid Chromatography) gebruikt een vloeistof als stationaire fase.

Verdelingscoëfficiënt (K)

De verdelingscoëfficiënt (K) is de verhouding van de concentratie van een stof in de stationaire fase (Cs) ten opzichte van de mobiele fase (CM).

Van Deemter vergelijking

De Van Deemter vergelijking beschrijft de bandverbreding in chromatografie.

Signup and view all the flashcards

Eddy diffusie (A)

Eddy diffusie (A) is bandverbreding door verschillende padlengtes in de kolom.

Signup and view all the flashcards

Longitudinale diffusie (B)

Longitudinale moleculaire diffusie (B) is bandverbreding door diffusie van de componenten in de mobiele fase.

Signup and view all the flashcards

Massatransfer (C)

Massatransfer (C) is bandverbreding door de tijd die componenten nodig hebben om tussen de mobiele en stationaire fase te bewegen.

Signup and view all the flashcards

Gepakte kolom

Een gepakte kolom is gevuld met een vaste stof waarop een stationaire fase is aangebracht.

Signup and view all the flashcards

Capillaire kolom

Een capillaire kolom heeft een open tubulaire structuur met de stationaire fase op de wand.

Signup and view all the flashcards

Monsterinjectie

De injectie van het monster kan via split injectie (deel van monster in de kolom) of directe injectie (alles in de kolom) plaatsvinden.

Signup and view all the flashcards

Split injectie

Een split injector verdeelt het monster, waarbij een deel op de kolom komt.

Signup and view all the flashcards

Draaggas

Draaggassen zijn chemisch inerte gassen zoals helium, argon, stikstof of waterstof.

Signup and view all the flashcards

Zeepbelmeter

De zeepbelmeter meet het debiet van het draaggas aan het einde van de kolom

Signup and view all the flashcards

Kolomtemperatuur

De kolomtemperatuur in de GC-oven moet optimaal zijn voor de scheiding, eventueel met temperatuursprogrammatie.

Signup and view all the flashcards

Silanisering

Silanisering deactiveert silanolgroepen op het dragermateriaal om piekverbreding te voorkomen.

Signup and view all the flashcards

GC-detector

Detectoren meten veranderingen in de samenstelling van het gas dat uit de kolom komt.

Signup and view all the flashcards

TCD detector

De Thermal Conductivity Detector (TCD) meet verschillen in warmtegeleiding tussen het draaggas en de componenten.

Signup and view all the flashcards

Wheatstonebrug

Wheatstonebrug meet kleine weerstandsveranderingen in de TCD detector.

Signup and view all the flashcards

FID detector

Flame Ionization Detector (FID) detecteert ionen die ontstaan bij verbranding van organische componenten in een waterstofvlam.

Signup and view all the flashcards

FID detectie

FID is zeer geschikt voor de detectie van koolwaterstoffen vanwege de C-H bindingen.

Signup and view all the flashcards

Study Notes

  • GLC is used for analyzing mixtures of volatile compounds with boiling points typically below 700 K, but can also be used for less volatile compounds after derivatization.
  • GLC offers advantages such as separating complex mixtures, short analysis times, reliability, and requiring small sample amounts, making it sensitive.

Introduction to GLC

  • In Gas Chromatography (GC), the mobile phase is an inert gas, ensuring no interaction with the components being separated.
  • The migration speed of components depends on their chemical properties.
  • Gas-Solid Chromatography (GSC) involves a solid stationary phase where adsorption occurs, separating components based on their adsorption equilibria, however has limited applications, mainly for low molecular weight gases.
  • Gas-Liquid Chromatography (GLC) uses a liquid stationary phase adsorbed or chemically bonded to a solid, where compounds are separated based on their distribution between the gas and liquid phases and having broader applications.

GLC Theory

  • The GLC separation principle is based on distribution, with the distribution coefficient K defined as the ratio of the concentration of the analyte in the stationary phase (Cs) to its concentration in the mobile phase (Cm): K = Cs/Cm.

Van Deemter Equation

  • The Van Deemter equation helps describe peak broadening in chromatography.
  • HETP = A + B/u + Cu, where HETP is the Height Equivalent to a Theoretical Plate, representing column efficiency
  • A is eddy diffusion (related to the variety of path lengths through the column packing).
  • B is longitudinal molecular diffusion (diffusion of the analyte along the column length).
  • C is mass transfer (resistance to mass transfer between phases).
  • The equation can be refined to HETP = A + (B/u) + Cmu, expanding 'C' into other factors.
  • The longitudinal diffusion term (B) is significant in gases due to the high diffusion coefficient (Dm), which is 10,000 times greater in gases than liquids.
  • A plot of HETP against linear velocity (u) typically shows a minimum, indicating an optimal flow rate for minimizing band broadening.

GLC Apparatus

  • Key components of a GLC system include a carrier gas source, injection port, column, oven, and detector.

Carrier Gas Source

  • The carrier gas is typically a chemically inert gas such as He, Ar, N2, or H2.
  • The choice of carrier gas depends on the detection system, viscosity, purity, safety, and cost.
  • Accurate pressure regulation and measurement are essential.
  • Gas flow rates can be measured using a soap bubble flow meter, which measures the time a soap bubble takes to travel between two points in a burette

Sample Injection System

  • The sample injection system introduces the sample (mixture of two or more components in liquid or gas form) into the GLC system.
  • Injection can be automated using an autosampler.
  • The injection port typically includes a rubber or silicone septum and a septum purge to remove contaminants.
  • Good column efficiency requires appropriate sample size and injection speed.
  • The injection block is heated to a temperature 50°C above the boiling point of the least volatile component (direct injection).
  • Gaseous samples require special injection syringes. Liquid samples are introduced using microsyringes through the septum.

Types of Sample Injection

  • Direct injection: The entire sample enters the column; suitable for packed columns and large-diameter capillary columns.
  • Split injection: Only a fraction of the sample enters the column; used for capillary columns.
  • Splitless injection.
  • PTV injection (Programmable Temperature Vaporizing): Similar to SSL but with rapid heating/cooling. The temperature can be initially low to selectively remove volatile solvents.
  • On-column injection: The sample is injected directly onto the column in liquid form, eliminating discrimination of volatile components.

Split/Splitless Injector

  • Injection is commonly achieved using a split/splitless injector (SSL), including a septum, gas inlet, split valve, heated metal block, glass tube, and liner.

Columns

  • Columns may be made of glass, stainless steel, aluminum, or copper, with typical lengths ranging from 1 to 100 meters; they can be U-shaped or spiral.
  • Column internal diameters range from 0.15 mm onwards. Columns are classified into two types based on diameter: packed or capillary.
  • Packed columns (diameter > 1 mm) were the first type used (from 1950). They are filled with a packing material consisting of a finely divided solid support. The stationary phase is a thin liquid film coated on the support.
  • Capillary columns (diameter < 1 mm) came later (1960-1980) and are open tubular.
  • Open Tubular (OT) columns have a thin liquid film of stationary phase coated on the inner wall of the capillary tube
  • Capillary columns offer higher efficiency compared to packed columns.

Types of Open Tubular columns

  • Support Coated Open Tubular (SCOT) columns have a thin film of support material coated on the inner wall of the capillary before coating with stationary phase.
  • Wall Coated Open Tubular (WCOT) columns have the stationary phase directly coated as a thin film on the capillary wall.
  • Fused Silica Open Tubular (FSOT) columns use specially purified silica with an outer polyimide layer for strength and flexibility.

Packed columns (Column Material)

  • Packed Columns, these have a diameter of 2 to 4 mm and a length of 2 to 3 m (spiraled).
  • They are filled with finely divided support material with a particle size of 0.1 to 0.6 mm, balancing efficiency and pressure drop.
  • The support material is typically treated diatomaceous earth (kieselguhr).
  • The preparation process can lead to unwanted silanol groups that cause peak broadening and tailing. Commercial Products like CHROMOSORB are used

Column Thermostatting

  • Column temperature is a critical variable that needs controlling.
  • This is done using a thermostatted oven.
  • The optimal temperature is a function of the boiling points of the components and the degree of separation needed.
  • For components with widely varying boiling points, temperature programming (continuous or step-wise) is more appropriate.
  • Higher resolution is achieved at lower temperatures.

Stationary Phase

  • The stationary phase is an organic liquid, that is either adsorbed or chemically bonded onto a solid support or the column wall, either with packed columns or open tubular (SCOT / WCOT, FSOT) columns.
  • Desirable characteristics: high viscosity over a wide temperature range, low volatility, thermal stability (high boiling points), chemical inertness, and appropriate polarity.
  • The "like dissolves like" principle applies when selecting the stationary phase.
  • An ideal stationary phase should be a TOC (Total Organic Carbon).

Detector

  • The detector measures changes in the composition of the gas exiting the column by converting a physical property change into an electrical signal (e.g., electric current).
  • Characteristics of an ideal detector: sensitive, stable, linear response, wide temperature range, short response time, high reliability, and ease of use.
  • Types of detectors: Thermal Conductivity Detector (TCD), Flame Ionization Detector (FID), Electron Capture Detector (ECD) and Mass Spectrometer (MS).

Silanization

  • Silanization is used to reduce peak broadening and tailing.
  • It involves reacting silanol groups (-Si-OH) with a silanizing agent like chlorosilanes such as: -SI-OH + CI-SI-CI → -SI-O-SI-CI+HCI, followed by washing with methanol: -Si-O-SI-CI + CH3OH -> SI-O-SI-OCH3 + HCl.

Thermal Conductivity Detector (TCD)

  • The Thermal Conductivity Detector (TCD), measures the difference in thermal conductivity between the pure carrier gas and the gas mixture of carrier gas and separated components.
  • The TCD is also known as katharometer.
  • The TCD consists of a metal block with two passages containing identical filaments of platinum or tungsten, forming part of a Wheatstone bridge. One passage serves as a reference, while the other measures the analyte.
  • The TCD uses the Wheatstone bridge arrangement.

TCD Operation

  • If the carrier gas flows through both channels, the bridge is balanced, i.e UA = UB.
  • If a component is present in the carrier gas, the temperature of the filament changes and the electrical resistance is altered.
  • With a component in the carrier gas, the bridge becomes unbalanced (UA ≠ UB) resulting in a signal (proportional to concentration).

TCD advantages and disadvantages

  • TCD advantages: simplicity, fairly linear response, universality (detects organic and inorganic compounds), and non-destructive analysis.
  • TCD disadvantages: limited sensitivity (10⁻⁸ g/mL), making it suitable for packed or capillary columns.

TCD - Wheatstone bridge

  • With reference to the "Spanningswet" (Voltage Law):
  • VDA = VCD which implies I1R1 = I2R2
  • VAB=VBC which implies IRR=IMRM since
  • Therefore: implying R1 = R2 and RR=RM.

Flame Ionization Detector (FID)

  • In the FID, ionization occurs through a hydrogen-air flame.
  • In a hydrogen-air flame there are relatively few ions resulting in a low conductance and electrical current.
  • The introduction of an organic component leads to ionization, increasing conductance and electrical current.
  • The components of an FID: collector (anode) and a cathode.

FID advantages and disadvantages

  • FID Advantages: simple and robust.
  • FID Advantages: Linear range (107).
  • FID Advantages: Highly sensitive (especially for hydrocarbons with C-H bonds).
  • FID Advantages: Low noise (insensitive to CO2, NOx, H2O, SO2, etc.).
  • FID Advantages: High sensitivity (10-13 g/mL) suits packed and capillary columns.
  • FID Disadvantages: Destructive. Requires H2 and air.

Studying That Suits You

Use AI to generate personalized quizzes and flashcards to suit your learning preferences.

Quiz Team

Related Documents

More Like This

Use Quizgecko on...
Browser
Browser