Gaschromatographie im Detail
Mobile Phase in der GC - Gase und Fließgeschwindigkeit
Das Trägergas dient zum Transport der Probe durch die Säule. Im Gegensatz zur HPLC ändert sich das Elutionsverhalten der Stoffe bei geänderter mobiler Phase (Trägergasart) fast überhaupt nicht, dagegen aber stark mit der Fließgeschwindigkeit des Gases.
Die benötigten Gase werden üblicherweise Stahlgasflaschen entnommen. Verbreitet sind aber auch zentrale Gasversorgungsanlagen für Spezialgase in größeren Einrichtungen und Gasgeneratoren z.B. Wasserstoffgeneratoren.
Gase
Übliche Gase für die Gaschromatographie sind
- Wasserstoff (größte Empfindlichkeit im Wärmeleitfähigkeitsdetektor WLD1))
- Helium (größte Empfindlichkeit im Wärmeleitfähigkeitsdetektor WLD2))
- Stickstoff N2 (weniger Diffusion, schmalere Peaks)
- Tab.1
- Einsatzbereiche der verschiedenen Gase für die Gaschromatographie
Trägergas | Formelzeichen | Abkürzungen der Detektoren | Detektorprinzip |
---|---|---|---|
Wasserstoff | WLD | Wärmeleitfähigkeit | |
Helium | WLD FID NPD | WärmeleitfähigkeitFlammenionisation Thermoionisation | |
Stickstoff | ECD FID NPD | ElektroneneinfangFlammenionisation Thermoionisation | |
Argon | FID | Flammenionisation | |
Argon + 5 % Methan | + 5 % | ECD | Elektroneneinfang |
Kohlendioxid | WLD | Wärmeleitfähigkeit |
Anforderungen an die Gase und die entsprechenden Gasversorgungseinrichtungen:
- hochreine Gase
- sauerstofffrei (< ) (greift stationäre Phase an)
- trocken (Wasser spaltet hydrolytisch die stationäre Phase)
- kohlenwasserstofffrei (erhöhte Basislinienwerte im Detektor)
- genau einstellbare Flüsse und Drücke (Voraussetzung für reproduzierbare Retentionszeiten)
Fließgeschwindigkeit:
Die Fließgeschwindigkeit des Trägergases bestimmt die Geschwindigkeit des Stofftransportes durch die Trennsäule. Dabei sind zwei Effekte gegenläufig (siehe van-Deemter-Gleichung):
- Stoffaustausch-Effizienz: Bei niedrigen Flüssen ist die Effizienz des Stoffaustausches zwischen mobiler und stationärer Phase hoch. Dadurch kommen die unterschiedlichen Lagen der Verteilungsgleichgewichte der Analyten gut zur Wirkung und man erhält gute Trennungen.
- Diffusion: Bei niedrigen Flüssen ist die Diffusion (durch das Bestreben zum Ausgleich von Konzentrationsunterschieden) stark. Dadurch entstehen breite Peaks im Chromatogramm.
- Hinweis
- Zwischen beiden Prozessen muss der Fluss optimiert werden mit folgendem Ziel: ausreichende Trennung bei schnellstmöglicher Analyse!
Übliche Fließgeschwindigkeiten: Kapillarsäulen - gepackte Säulen -
Messung des Trägergasflusses:
- mit Hilfe eines Seifenblasen-Flussmessers
- mit Hilfe elektronischer Sensoren
- über die Retentionszeit einer nicht wechselwirkenden bzw. leichtflüchtigen Verbindung z.B. Methan (Totzeit des Systems):