기체크로마토그래피(gas chromatography)

소개글

기체크로마토그래피(gas chromatography)에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.1 정의
①기체-고체 크로마토그래피(GSC)
②기체-액체 크로마토그래피(GLC)
1.2 GC에서 분리도에 영향을 미치는 인자.
1.3 GC의 부분장치
1.3.1 운반 기체(Carrier gas)
1.3.2 시료 주입(sample introduction)
1.3.3 분리 컬럼 (column)
1.3.4. 검출기(detectors)
1.3.5 온도(temperature)
1) 주입부 온도
2) 컬럼 온도
3) 검출기 온도

본문내용

서 수용액이나 대기시료 중에 있는 흔적량 분석에 매우 적합하다. 응답은 탄소원자의 수에 비례하지만, 할로겐, 아민, 히드록실기 또는 전자를 포착하는 종으로 많이 치환될수록 감소한다. 검출한계는 시료기체 1㎖당 1～5×10-9g이고, 108의 동적 범위를 가진다. 컬럼 유출기체를 두 개의 흐름으로 나누면 시료를 수집할 수 있다.
FID들은 항상 100℃이상에서 작동되어야 하는데, 이는 연소과정으로부터 나오는 물이 응축되는 것을 방지하기 위함이다. 차가운 부분이 조금이라도 있으면, 특히 수집기의 납이 검출기로 누출되는 부분인 경우에 잡음과 민감도 손실의 원인이 되므로 때때로 세척하여 주는 것이 필요하다.
(c) 전자포착 검출기
전자포착 검출기(electron-capture detector, ECD)는 작용기의 자유전자에 대한 친화력(FID에서는 감도를 저하시키는 요인이 된다)을 이용한다. 원리는 방사성원의 흐름통과 비례계수(flow-through proportional counting)와 거의 같다. 운반기체는 베타선원(beta source, 원자핵붕괴로부터 나오는 e-)이 들어있는 셀을 통하여 흐르고, 베타선이 운반기체를 이온화시킨다. 베타선원은 3H2로 포화된 백금박이지만, 63Ni박이 온도안정성이 더 크기 때문에 흔히 사용된다. 대표적인 운반기체는 He-CH4, N2-CH4, Ar-CH4이다. 베타입자가 운반기체분자를 이온화시켜서 전자를 발생시키며, 전자는 1～100V의 가전압 하에서 양극으로 이동한다. 컬럼으로부터 용출되는 전자 포착종은 전자와 반응하여 이온이나 중성분자를 생성한다. 알짜결과는 정류상태에서 전자수의 감소 또는 정상전류(standing current)의 강하로 나타난다. 전자포착종이 없을 때에 최대전류가 얻어지므로 ECD검출의 봉우리는 실제로 검출기전류의 “골”(valley)이다. 응답은 대단히 비 선형이지만 0.5～1×103의 직선범위는 펄스모양의 분극전압을 걸어서 얻을 수 있다. 펄스 지속기간(pulse duration)은 전자를 수집하기에 충분히 길지만, 이온을 수집하기엔 충분하지 않다. 검출한계는 약 1×10-12g이다. 전자포착 검출기의 중요한 장점은 선택성에 있다. ECD는 아민류, 알코올류, 탄화수소류에는 민감하지 않지만, 할로겐류, 무수물류, 과산화물류, 케텐류, 니트로기들 등에는 대단히 민감하여 105:1의 선택비를 가지는 것이 보통이다. 전자를 포착하는 화합물과 상대감도를 표 3에 수록하였다. FID와 ECD를 결합하여서 두 검출기의 응답을 두 개의 펜을 가진 기록기로써 같은 기록용지에 나타내기도 한다. ECD는 살충제(예 : aldrin, dieldrin, DDT, lindane) 및 유기금속(예 : 알킬납)의 분석과 굴뚝기체 중의 SF6를 추적하는 데 등에 많이 사용된다.
<불꽃 이온화 검출기> <전자 포착검출기>
(d) 다른 특수 검출기
기체크로마토그래피에 사용되는 가장 뛰어난 특이한 검출기는 질량 분석계이다. 적외선 분광법은 실제적인 검출 방법이 되었으며, 이제 빠른 주사(ragid-scan)적외선분광계를 사용하여 시료를 수집할 필요가 없다. 사실 이들 방법을 개발하게 된 동기의 일부분은 기체크로마토그래피의 분획을 모으는 어려움 때문이었다. 즉 높은 온도에 있는 검출기로부터 차가운 trap으로 들어가는 증기시료가 트랩벽에서 응축되지 않고 에어로솔안개를 형성하여서 운반기체에 의하여 휩쓸려 나가버린다. 그러나 높은 농도에서는 원격조종 적외선스펙트럼, 질량스펙트럼 또는 핵자기공명스펙트럼을 얻기에 충분한 물질을 모을 수 있다. 직접결합 방법에서는 농도범위가 10-12～10-9g/sec인데 비하여 원격조종 방법에서는 10-3g/sec범위이다. 검출기가 FID형이면, 불꽃광학 방출 또는 흡수를 이용할 수 있다. FID와 결합시킨 비분산 또는 필터분석기를 사용하는 검출기가 시판되고 있다.
이 방법으로 보통 인, 황 및 질소를 검출하고 있다. 속빈음극광원을 쓰는 원자흡수법으로써 많은 유기금속화합물을 검출하고 있다.
1.3.5 온도(temperature)
GC에서는 주입부, 컬럼, 검출기의 세 부분의 온도를 각기 조절해야 한다.
1) 주입부 온도
주입부는 시료가 빠르게 기화되어 주입 기술로부터 유발되는 효능도의 손실을 없애기 위해 충분히 뜨거워야 하는 반면 열 분해 혹은 rearrangement를 막을 수 있을 만큼 낮아야 한다. 만일 컬럼 효능도나 peak 모양이 넓어지면 주입 온도가 너무 낮은 것이고, 지연시간, 면적, 모양이 급격히 변하면 온도가 너무 높아서 분해나 rearrangement가 일어난 것이다.
2) 컬럼 온도
컬럼온도는 분석이 알맞은 시간에 끝날 수 있을 만큼 충분히 높아야 하고, 원하는 분리가 일어날 수 있을 정도로 낮아야 한다. Giggings가 만든 간단한 어림법에 의하면 컬럼 온도가 25-30도씩 낮아짐에 따라 지연 시간은 2배가 된다. 대부분 시료의 경우 컬럼조작온도가 낮으면 낮을수록 고정상에서 분배 계수의 비가 커지고 분리가 잘된다. 비점 범위가 넓은 시료의 경우에는 낮은 조작온도를 사용하지 않고 온도 프로그래밍이 필요하게 된다.
3) 검출기 온도
검출기에서의 온도의 영향은 사용되는 검출기의 종류에 따라서 다르다. 일반적인 규칙에 의하면 컬럼출구에서 검출기로의 연결 부위에서 시료나 액상의 응축이 일어나지 않도록 충분히 뜨거워야 한다. 응축이 일어나면 peak가 넓어지고 성분 peak가 없어진다. 열전도 검출기에서 감도와 안정도는 검출기 온도 조절의 안정도에 의존한다. 이온화 형태의 검출기에서는 온도조절은 결정적인 것은 아니다. 단지 시료가 응결되거나 이온화 과정에서 형성되는 부산물이나 물이 응결되는 것을 막을 수 있을 정도의 고온으로 유지되어야 한다.
Refference
1. http://www.powerbio.co.kr/
2. http://www.kemco.or.kr/
3. http://myhome.hhu.ac.kr/seokwangwon/
4. 기본분석화학 / 개정증보판(5판) / 박기채 / 탐구당 / 2005
5. 분석화학 / Harris, Daniel C / 자유아카데미 / 2007

키워드

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