Was ist gaschromatographie?
Gaschromatographie (GC)
Die Gaschromatographie (GC) ist eine in der Chemie häufig verwendete Analysemethode zur Trennung und Identifizierung verschiedener Substanzen in einer Probe. Die Trennung basiert auf der Verteilung der Analyten zwischen einer stationären Phase und einer mobilen Gasphase.
Prinzip der Gaschromatographie
Bei der GC wird eine Probe verdampft und in einen Strom von Trägergas (z.B. Helium, Stickstoff, Wasserstoff) injiziert. Dieses Gasgemisch strömt durch eine Säule, die mit einer stationären Phase gefüllt ist. Die verschiedenen Komponenten der Probe interagieren unterschiedlich stark mit der stationären Phase. Substanzen, die eine höhere Affinität zur stationären Phase haben, werden langsamer transportiert als solche mit geringerer Affinität. Dadurch trennen sich die Komponenten voneinander und verlassen die Säule zu unterschiedlichen Zeiten.
Komponenten eines Gaschromatographen
Ein typischer Gaschromatograph besteht aus folgenden Hauptkomponenten:
- Injektor: Hier wird die Probe verdampft und in den Gasstrom eingespritzt. Verschiedene Injektortypen existieren, z.B. Split-/Splitless-Injektoren.
- Säule: Die Trennung der Komponenten erfolgt in der Säule. Es gibt gepackte Säulen und Kapillarsäulen. Die Art der stationären Phase in der Säule beeinflusst die Trennung.
- Ofen: Die Säule befindet sich in einem Ofen, dessen Temperatur präzise gesteuert werden kann. Die Temperatur beeinflusst die Verteilung der Analyten und somit die Trennung.
- Detektor: Am Ende der Säule befindet sich ein Detektor, der die einzelnen Komponenten beim Verlassen der Säule erfasst und ein Signal erzeugt. Häufig verwendete Detektoren sind der Flammenionisationsdetektor (FID) und der Wärmeleitfähigkeitsdetektor (WLD). Weitere Detektoren sind Massenspektrometer (MS), Elektroneneinfangdetektor (ECD) und stickstoff-phosphor-detektor (NPD).
- Datenerfassungssystem: Das Signal des Detektors wird von einem Computer erfasst und in ein Chromatogramm umgewandelt.
Arten von Gaschromatographie
Es gibt verschiedene Varianten der Gaschromatographie, die sich in der Art der stationären Phase unterscheiden:
- Gas-Flüssig-Chromatographie (GLC): Die stationäre Phase ist eine Flüssigkeit, die auf einem festen Trägermaterial aufgebracht ist.
- Gas-Fest-Chromatographie (GSC): Die stationäre Phase ist ein fester Stoff, an dem die Analyten adsorbiert werden.
Anwendungen der Gaschromatographie
Die Gaschromatographie findet in vielen Bereichen Anwendung, darunter:
- Umweltanalytik: Bestimmung von Schadstoffen in Luft, Wasser und Boden.
- Lebensmittelanalytik: Analyse von Aromen, Pestiziden und anderen Inhaltsstoffen in Lebensmitteln.
- Pharmazeutische Analytik: Reinheitsprüfung von Medikamenten und Analyse von Wirkstoffen.
- Petrochemie: Analyse von Erdölprodukten.
- Klinische Chemie: Bestimmung von Alkohol im Blut.
Vor- und Nachteile der Gaschromatographie
Vorteile:
- Hohe Trennleistung
- Hohe Empfindlichkeit
- Vielseitigkeit (viele Detektoren verfügbar)
- Gut etablierte Methode
Nachteile:
- Nur für volatile und thermisch stabile Substanzen geeignet
- Proben müssen oft vorbehandelt werden
- Identifizierung von unbekannten Substanzen kann schwierig sein (insbesondere ohne Massenspektrometrie)
Quantitative Analyse
Die GC wird auch häufig für quantitative Analysen eingesetzt. Die Menge eines Analyten in der Probe ist proportional zur Peakfläche im Chromatogramm. Durch Kalibrierung mit Standards kann die Konzentration des Analyten bestimmt werden. Der Interne%20Standard-Methode wird häufig für genaue quantitative Messungen verwendet.