GAS-CROMATOGRAFIA ANALISI AMBIENTALI CONTROLLO QUALITA’ INDUSTRIA RICERCA GAS CROMATOGRAFIA velocità di analisi semplicità operativa bassi costi di esercizio accettabili costi strumentali ampia applicabilità bassissima quantità di campione elevata efficienza separativa ed identificativa

CROMATOGRAFIA DI RIPARTIZIONE liquido su supporto inerte(GLC) fase fissa solido (GSC) GC fase mobile gas di trasporto inerte (carrier) Il campione viene immesso tramite un iniettore nella colonna, e vi giunge già vaporizzato e miscelato alla fase mobile. INIEZIONE ELUIZIONE La separazione dei vari componenti avviene a seconda dei loro coefficienti di ripartizione e distribuzione tra le due fasi. RILEVAMENTO La presenza dei vari componenti è indicata da un rivelatore sensibile alle variazioni chimiche e/o fisiche del flusso in uscita, che vengono convertite in segnale elettrico e registrate sotto forma di cromatogramma

Numero dei piatti teorici n = 16 (tR/w)2  larghezza alla base n = 5.54 (tR/w0.5)2  larghezza a metà altezza HETP = l / n Altezza del piatto teorico tempo che una sostanza non trattenuta dalla fase fissa impiega per raggiungere il rivelatore Tempo morto (tM) Tempo di ritenzione (tR) tempo impiegato dal soluto per raggiungere il rivelatore Tempo di ritenzione corretto (t’R) tR - tM = t’R Coefficiente di distribuzione (k) k = Cs/Cm Risoluzione dei picchi (Rw) RW = 2 (tB - tA)/ [W0.5A + W0.5B] separazione dei picchi RW > 1.5

tempo di ritenzione tR Intensità tempo morto tempo di ritenzione corretto tM t’R Tempo

GASCROMATOGRAFO Termostato Termostato Termostato

GAS DI TRASPORTO (CARRIER) PURO INERTE GAS DI TRASPORTO (CARRIER) PURO ANIDRO A CALDO INTRODUZIONE DEL CAMPIONE A FREDDO sostanze termolabili split : va in colonna solo una percentuale prefissata del campione. splitless: il campione diluito viene inserito completamente nell’iniettore. Nella colonna a 40-50°C esso condensa, raccogliendo anche sostanze in tracce. La rampa di temperatura parte solo dopo che è stato eluito il solvente. on-column: il campione è iniettato direttamente in colonna a bassa temperatura (40-60°C). Il successivo riscaldamento provoca la vaporizzazione

GC IN SPAZIO DI TESTA (HEADSPACE GC-HSGC) TRAPPOLE CRIOGENICHE STATICO SPAZIO DI TESTA FASI ADSORBENTI DINAMICO COLONNE silice fusa ricoperta esternamente di poliammide avvolte a spirale (Ø spira > 10 volte Ø interno = flusso lineare) altissima efficienza: 150000 piatti teorici FORNO velocità di risposta alla programmata di temperatura bassa massa termica per un veloce raffreddamento T influenzata anche dalla fase stazionaria FASI STAZIONARIE si scelgono in base alla polarità non scaldare in assenza del carrier

RIVELATORI (DETECTORS) sensibilità FID PID TCD ECD FPD AED GENERALI non selettivi RIVELATORI rumore di fondo SPECIFICI tipo di risposta elevata sensibilità (10-15-10-18g) ampio intervallo di temperature di lavoro (r.t.  400°C) resistenza e facilità di impiego analisi non distruttiva basso rumore di fondo sulla linea di base (< 1%) buona stabilità e riproducibilità di risposta rapidità e proporzionalità di risposta ampio intervallo di linearità di risposta

FID - FLAME IONIZATION DETECTOR

FID - FLAME IONIZATION DETECTOR generale, molto diffuso, distruttivo, resistente e versatile rivela quasi tutte le sostanze organiche (0.1-10 ng) FID molto sensibile per i composti ricchi di legami C-H, poco per i composti privi di idrogeno, p.es alogenati è insensibile ai gas inorganici, che passano inalterati (H2S, SO2, NO, NO2, NH3, CO, CO2, CS2)

600-800°C NPD - NITROGEN PHOSPHORUS DETECTOR specifico per N e P NPD 500 volte più sensibile del FID per i composti fosforati e 50 per gli azotati

TCD - THERMAL CONDUCTIVITY DETECTOR generale, abbastanza diffuso, non distruttivo, resistente e versatile TCD rivela quasi tutte le sostanze organiche, ma è meno sensibile del fid (10-20 ng)

63Ni, 3H ECD - ELECTRON CAPTURE DETECTOR selettivo, molto sensibile rivela i composti alogenati (0.1-10 pg), i composti dicarbonilici e i carbonili coniugati (0.1-10 ng), i nitrati (1-100 pg), nitrogruppi, nitrili, perossidi, chinoni, composti organometallici ECD non rivela idrocarburi, alcoli, eteri e ammine

GLC - ANALISI QUALITATIVA alla sostanza è legato Indice di ritenzione al tipo di fase stazionaria al tipo di fase mobile Esistono vari metodi di indicizzazione Indice di Kovats Viene attribuito un indice di ritenzione arbitrario I agli idrocarburi a catena lineare I = n.ro di atomi di carbonio x 100 P.es. pentano  500 propano  300 etc.. L’indice delle varie sostanze è calcolato rispetto a questa scala espressa in forma logaritmica

GLC - ANALISI QUALITATIVA Se p.es. una sostanza ha tR intermedio tra il pentano e l’esano, il suo indice di Kovats sarà: I = 100 . log tR sostanza - log tR pentano log tR esano - log tR pentano In generale: I = 100 . log tRS - log tR< log tR>- log tR< quindi la procedura è: iniezione della miscela standard di idrocarburi iniezione della sostanza calcolo dell’indice questo metodo è utile per detector FID per detector NPD si usa la serie omologa degli esteri etilici degli acidi grassi

GLC - ANALISI QUANTITATIVA Se p.es. una sostanza ha tR intermedio tra il pentano e l’esano, il suo indice di Kovats sarà: Viene aggiunta una sostanza di riferimento a concentrazione nota e tR paragonabile ma non sovrapponibile a quello delle sostanza in esame. L’analisi quantitativa viene fatta per confronto dell’integrale delle aree del cromatogramma. STANDARD INTERNO METODI Funziona in modo analogo, ma lo standard viene eluito indipendentemente e non aggiunto ai campioni. Adatto a campionatori automatici. STANDARD ESTERNO

GLC - DERIVATIZZAZIONE Applicata per comnposti forytemente polari o con alto peso molecolare, che non sono analizzzabili direttamente ritardo o anticipo del tR meno polari derivati inserimento di N o P per detector specifici (CF3) più volatili migliore interazione con la colonna (acidi  esteri)

GC-MS: CG-SPETTROMETRIA DI MASSA INTERFACCIA PRESSIONE VUOTO GAS CROMATOGRAFO SPETTROMETRO DI MASSA separazione identificazione TIC - Total Ion Current monitoraggio della corrente ionica totale: si sommano le correnti ioniche del flusso cromatografico al momento della rilevazione del picco. Ogni picco ha il suo spettro di massa SIM - Selective Ion Mode rilevamento ionico selettivo: vengono rivelati solo ioni con valore predefinito del rapporto m/z