氣相色譜儀是分析化學中常用的一種色譜,用于分離和分析可以蒸發而不分解的化合物。GC 的典型用途包括測試特定物質的純度,或分離混合物的不同成分(以及確定這些成分的相對含量)。 在某些情況下,GC 可能有助于識別化合物。 在制備色譜中,GC 可用于從混合物中制備純化合物。 那么氣相色譜儀是如何進行分離的呢? 分三步展示給大家。
第 1 步:在與固定相接觸之間,溶質分子以不規則的方式擴散通過氣相。
溶質分子被分子間作用力吸引到固定相的表面,但因為它繼續運動,它仍然有一些機會釋放自己并再次起飛。 但是,如果不是立竿見影的成功,它會被捕獲并潛入液體中(第 2 步)。 它上下起伏,甚至可能多次到達支撐面。 遲早它會返回到固定相膜的表面,從那里它可能會潛回溢流或進入氣相。第二步:分子在液體表面的固定相膜
中擴散,溶質分子進入固定相形成的空腔中,將其拉回到液體中。分子具有動能(熱能)和振動:它們試圖撕裂自己并逃逸到氣相(蒸發)。它的能量可以高也可以低,這取決于與固定相分子的最終碰撞。如果它移動得足夠有力,分子就會進入氣相。否則,液體將再次吸收并重復步驟2(可能多次)
第三步:在固定相的表面上,分子要么釋放并蒸發,要么返回液體。重復第2步
平均動能取決于溫度:溫度越高,分子運動越強烈,其起飛的頻率越高,即重復第2步的次數越少,直至蒸發成功。因此,溶質將在很短的保留時間內到達柱的末端。溫度的升高會加速氣相色譜過程。更高的溫度也會加速擴散(步驟1和步驟2),但主要是步驟3使GC如此依賴于溫度。
如何進行分離
氣相中的擴散(步驟1)對分離沒有顯著貢獻,因為所有類型的分子行為相似。它也不會發生在固定相層(步驟2)。分離是通過第三步進行的,這與起飛的概率有關:由于分子間作用力不同,不同的分子類型有不同的機會將自己拉開。平均來說,一個分子在表面上五次中有一次會脫落。如果另一個人只做了5.1次中的一次,如果這個過程重復足夠多次,這兩個過程最終可能會分開。
我發現一個簡單的模型能正確地描述GC分離中觀察到的主要現象是令人興奮,這有助于我們理解日常觀察,并使烤箱門后的微小毛細管柱中的過程更加生動。這些考慮還沒有結束,如果這些簡單的模型成為開發新思想和新技術的沃土,我也不會感到驚訝。