«گاز کروماتوگرافی جرمی GC-Mass»
شناسایی دستگاه GC-Mass
مشابه دستگاه GC است. تنها تفاوت آن با GC معمولی این است که در این دستگاه دتکتور مربوطه دتکتور Mass است .تفاوتهای دیگر آن عبارتند از 1- از ستون موئینه (کاپیلری) استفاده می کنیم. نوع ستون به اسم تجارتی DB-5 است. از نظر پلاریته ستون دارای پلاریته متوسطی است. طولش m30است و برای کارهای عمومی استفاده می شود از آنجا که عوض کردن ستون زیاد ساده نمی باشد. سعی می کنیم ستونی را انتخاب کنیم که نمونه های زیادی را با آن تعیین کنیم.
2- احتیاج به حجم نمونه خیلی کمی برای تزریق داریم. معمولا 0.1 میکرولیتر حجم تزریق است، گاهی همین ml0.1 هم برای تزریق به این دستگاه زیاد است پس از سیستمی که برای رقیق کردن نمونه است و split یا spliless نام دارد استفاده می کنیم. Split یعنی چند شاخه شدن یعنی نمونه ای که به دستگاه تزریق می کنیم عدد split را به دستگاه می دهیم .مثلا100،نمونه به همان مقدار تقسیم شده و یکی از آن قسمتها وارد دستگاه می شود.
گاهی نمونه خالص، خیلی غلیظ است و حتی با طریق split خط پایه خوبی ندارد. پس این نمونه ها را رقیق می کنیم (معمولا با متانل) مجبوریم ml 0.2-0.1 از نمونه را تزریق کنیم، چون حجم حلال زیاد و حجم نمونه کم است که در اینجا به مقدار زیاد حلال به دستگاه می رسد که ممکن است فشار زیادی به دستگاه وارد کند، بنابراین به اندازه Rt حلال به دستگاه delay (تاخیر) می دهیم تا فیلاماندستگاه پس از خروج حلال روشن شود، که متانل بعد از 2 دقیقه می آید، یعنی دستگاه 2 دقیقه طیف جرم نمی گیرد.
در Mass احتیاج داریم که مقادیر میکروگرم از نمونه را تحت شرایط خلا بخار نموده و از آن طیف بگیریم . پس نیاز به خلا داریم که توسط توربوپمپ Turbo pump خلا mmHg 7-10 ایجاد می شود. دو طریق عمده برای یونیزاسیون نمونه داریم: 1- طریقه Electron Ionization الکترون یونیزاسیون (EI): که انرژی حدود ev 70 به جسم اعمال می شود. مقدار شکست ها خیلی زیاد است، پس اطلاعات راجع به ساختمان شیمیائی جسم بیشتر می شود. تنها اشکال آن ندیدن پیک یون ملکولی در برخی اوقات است.
2- روش chemical Ionization یونیزاسیون شیمیایی (C.I): از گاز متان، ایزوبوتان، آمونیاک برای شکستن جسم استفاده می کنیم که طریق نرمتری است ولی یون ملکولی را می بینیم.ما به روش EI کار می کنیم.
در شروع کار با دستگاه بایدتشکیل خلا را چک کنیم که به میزان قابل قبولی رسیده باشد به خاطر اینکه وجود آب پیک (18)، ازت (28)، اکسیژن (32) را ایجاد می کنند.با این حال معمولا وقتی طیف Mass می گیریم به آن برنامه می دهیم که از mass 40 به بالا را بگیرد.
لازم است که ماهی یکبار کالیبراسیون را برای دستگاه انجام می دهیم، یعنی از یک جسم استاندارد طیف Mass بگیریم و ببنیم آیا مطابقت دارد یا نه؟ استاندارد: پرفلوروتری بوتیل آمین که در داخل خود دستگاه در داخل یک شیشه کوچک تعبیه شده این جسم دارای پیک های شارپی در نواحی به خصوصی هست، اگر دستگاه بتواند این پیک ها را پیدا کند، در آن صورت اعلام می دارد که آیا دستگاه کالیبره هست یا نه.
مزیت دیگر این دستگاه: امکان جستجو در کتابخانه (Library) دستگاه هست، بعد از گرفتن طیف می توان در کتابخانه دستگاه رفته و search یا جستجو نمود. برای هر گروه از مواد، کتابخانه جداگانه ای وجود دارد. دستگاه 10 کاندید را پیشنهاد می کند.
فاکتور P (purity) درصد احتمال صحت کاندیداها را نشان می دهد که اگر بالاتر از 80% (اعداد بالاتر از 800) باشد، قابل قیول است.
اگر فاکتور P از 800 به بالا بود، به معنی این است که جسم با احتمال بیش از 80% همان کاندید است. فرض کنیم پیک جسمی از 3 فراکشن C,B,A تشکیل شده باشد. این دستگاه ضمن اینکه کروماتوگرام را به ما می دهد، طیف Mass را نیز به ما می دهد. یعنی از هر جزء (Fragment) طیف Mass گرفته می شود.
تنها محدودیت این دستگاه این است که چون سیستم وارد کننده نمونه به دستگاه GC, Mass است. پس در واقع تنها موادی را می توان با GC شناسائی نمود که فرار باشند یا از آنها بتوان مواد فرار (توسط مواد مشتق ساز مواد فرار) تهیه کرد. مواد مشتق ساز عبارتند از: مشتقات سیلیس (تری میتل سیلان) که با جسم ایجاد مشتقات فرار قابل تزریق به GC را می نمایند.
قسمتهای مختلف دستگاه:
1- مخزن هلیم: He با خلوص بسیار بالا
2- injector: فلوی گاز حامل را روی Psi 12 تنطیم می کنیم. در قسمت split flow . میزان رقیق شدن نمونه را تعیین می کنیم، یعنی نمونه با گاز حامل تقسیم به نسبت می شود و تنها به نسبت 1به عدد تقسیم وارد ستون می گردد. ممکن است قسمت GC با یک دتکتور FID به عنوان یک بخش مستقل استفاده شود.
3- ستون: از نوع کاپیلری طول: 30m نوع DB-5
بعد از مدتی ستون کثیف می شود که باید آن را مجددا احیاء (رژنره) کنیم، برای این کار مدتی ستون را در دمای ° 215-200 قرار می دهیم تا اشغالها بسوزد. پس از چند بار با این روش هم دیگر نمی توان ستون را احیاء مجدد نمود، و باید cm 20 اول ستون را قطع نمود، چرا که اغلب اشغالها در cm 20 اول ستون هستند.
4- detector( دتکتور همان دستگاه Mass می باشد.
5- Recorder
6- برای قسمت Mass احتیاج به پمپ برای ایجاد خلا داریم
برای کار با دستگاه : ابتدا وارد بخش Instrumental control می شویم که در اینجا میزان آب و هوا را مشاهده می کنیم. سپس calibration Mass انجام می شود که پیکهای استاندارد پیدا شده و منحنی استاندارد رسم می شود. اگر در هر بخش اشکالی ایجاد شود، در بخش Diagnostics اشکال را پیدا می کنیم.
سپس در بخش analysis موارد زیر تعیین می شود:
نام فایل مشخص می شود. 1- Data file
پارامترهایی مثل: دما، زمان و... مشخص می شود 2-GC Method
مشخصات فوق می تواند توسط فرد تعیین شود (با Edit) و یا پیش فرضهای دستگاه پذیرفته شود با فشار دادن کلید C، می توان کروماتوگرام ترکیب را بدست آورد و با کلید F1 از هر محل دلخواه کروماتوگرام به طیف Mass را بدست آورد.
همچنین در بخش Chrome analysis می توان کروماتوگرام ماده را مشاهده کرد، بخشی از آن را بزرگ کرد و از هر قسمت دلخواه طیف Massرا بدست آورد.
پس از رسم
طیف Mass با فشار
دادن کلید L وارد
کتابخانه (Library) دستگاه می
شویم که
می توان در این بخش ترکیب را در کتابخانه موردنظر (مثلا Libraryترپنوئیدها،
و ...) جستجو Search نمود.
همانطور که گفته شد فقط انتخابهایی که purity بالاتر از
800 قابل قبول می باشد. در نهایت خاموش کردن دستگاه را می توان بصورت
دستی (manual) انجام داد
یا از قسمت shut
down استفاده نمود که انجام مراحل خاموش کردن دستگاه، چند ساعت طول
می
کشد********
اساس کار با دستگاه
به ازای تعداد فراکسیونهای موجود در اساس در کروماتوگرام پیک ظاهر می شود. در کروماتوگرام محور Xها مشخص کننده Rt و محور yها تعیین کننده شدت پیک هاست، طوری که با اندازه گیری AUC می توانیم تعیین مقدار کنیم و نیز با Rt شناسایی کیفی انجام می دهیم.
تفاوت این دستگاه با GC اینست که در اینجا از هر فراکسیون در دستگاه Mass طیف جرم گرفته می شود. در این طیف های جرم پیک ها تک شاخه ایست. فراوانی Base peak ، 100% است و بلندترین پیک انتهایی پیک یون مولکولی می باشد. بعد از انتخاب پیک مربوط به هر فراکسیون در طیف کروماتوگرام تعیین (scan number)، دستگاه طیف جرم مربوط به آن را رسم کرده سپس طیف جرم را به کتابخانه دستگاه برده و برحسب درصد انطباق برای هر طیف 10 تا کاندیدا می دهد.
در این دستگاه GC و Mass از هم جدا نمی شود و طرز وارد کردن نمونه به دستگاه Mass از طریق GC می باشد، بنابراین در این دستگاه، فقط از نمونه هایی می توانیم طیف جرم تهیه کنیم که بتوانیم به GC تزریق نمائیم. پس به طور عمده این دستگاه برای شناسایی و تعیین مقدار فراکسیونهای اسانس هاست که مواد فرار هستند.
ستون دستگاه GC از نوع لوله موئینه است زیرا باید حجم نمونه کم باشد تا طیف جرمی خوبی به دست آید. برای کاهش حجم نمونه چند کار انجام می شود: یک راه رقیق کردن اسانس با حلال (معمولا متانول) است و یا می توان به جای تزریق، فقط سرسوزن را به اسانس آغشته نمود. اما بازهم گاه مشاهده می شود که تنها با رقیق کردن، پیک ها از صفحه بیرون می زند. به همین منظور در دستگاه سیستم Split طراحی شده که این سیستم آنچه را که از طریق injector وارد دستگاه می شود، تقسیم می کند و یک قسمت را وارد ستون کرده و بقیه را از پشت دستگاه خارج می کند که براساس میزان فلویی که ما برای دستگاه مشخص می کنیم این تقسیم صورت می گیرد که حداکثر آن معمولا 300/1 است.
برای شروع کار با دستگاه روش کار با دستگاه، باید مطمئن شویم که در دستگاه خلا برقرار شده زیرا باید طیف جرم را در خلا بگیریم. سپس باید دستگاه را کالیبره کنیم. به این منظور از ماده پرفلوئورو تری بوتیل آمین استفاده می کنیم.
دستگاه این ماده را با FC-43 می شناسد. این ترکیب دارای 6 پیک مشخص است و اگر این پیک ها سرجایشان بودند یعنی دستگاه درست کار می کند. این ماده را ما به دستگاه تزریق نمی کنیم، بلکه به دستگاه برنامه ای می دهیم تا براساس این ماده کالیبره شود، یعنی قبل از شروع هر کاری وقتی مطمئن شدیم خلا برقرار شده یک برنامه به دستگاه می دهیم تا از استاندارد استفاده کند.
در مرحله بعد باید متدهای GC و Mass را مشخص کنیم.
متدی که برای GC انتخاب می کنیم ESS است. این متد ترکیبی ازمتد ایزوترمال به مدت min 10 و بعد پروگرامیک است که در آن دمای شروع و اتمام کار مشخص است. در متدی که برای Mass انتخاب می کنیم Mass range مشخص می شود که معمولا این محدود را از 40 تا 300 می گیریم. زیرا در محدوده کمتر از 40 پیک نداریم و نیز در این جا مزاحمت هایی هم وجود دارد. در متد Mass یک مدت زمان تاخیر (delay time) هم در نظر می گیریم، در این مدت فقط حلال (متانول) از دستگاه خارج می شود و طیف جرم آنرا نمی گیریم بنابراین در دو دقیقه اول پیکی رسم نمی شود. علت این کار اینست که تعداد مولکول های متانول نسبت به جرم ماده نمونه زیاد است که اگر طیف جرم آن را بگیریم فشار زیادی به دستگاه می آید.
در متد Mass روش گرفتن طیف جرم (Ionization mode) را هم مشخص می کنیم. به طور کلی دو روش وجود دارد EI(Electron Ionization) و CI(Chemical Ionization) که ما در این جا از روش EI استفاده می کنیم.شکسته شدن به روش EI شدیدتر از CI است و در این روش طیف های بیشتری مشاهده می شود زیرا شکست ها بیشتر است و ممکن است یون مولکولی مشاهده نشود.
ستون دستگاه با اسم تجارتی DB-5، دارای پلاریته متوسط بوده و در آن از گاز هلیوم به عنوان حامل استفاده می شود. (در اینجا از گاز ازت برای شکستن خلا استفاده می کنیم). اگر ببنیم کیفیت ستون کاهش یافته (به علت چسبیدن ماده به آن کارایی کم شده باشد) 10-20 سانتی متر اول ستون را قطع می کنیم. ستون از یک طرف به سیستم تزریق و از طرف دیگر به دتکتور وصل است. می توان تا 300 فلواسپلیت داشته باشیم. آنچه به ستون تزریق می شود با گاز حامل مخلوط شده و بعد تقسیم می شود.
در قسمت Instrumental control باید چک کنیم که در قسمت خلا آب و هوا نباشد بعد وارد قسمت آنالیز شده و متدهای مورد نظر را به دستگاه download می کنیم. سپس باید منتظر بمانیم تا دستگاه GC گرم و آماده شود. وقتی چراغ GC روشن شد آماده تزریق خواهد بود. در اینجا مدت تزریق 70 دقیقه طول می کشد. هر چه طیف جرم را با غلظت کمتر بگیریم. طیف بهتری خواهیم داشت مثلا اگر فراکسیون A در بین دقیقه های 3تا5 بیرون آمده در هر ثاینه آن یک طیف جرم گرفته می شود و معمولا طیف جرم از راس پیک با ابتدا و انتهای پیک متفاوت است زیرا در قسمت راس غلظت فراکسیونها بیشتر است. غلظت بیشتر باعث شلوغ شدن طیف جرم می شود. بنابراین از طیف های جرم پای پیک یعنی با scan number پائین تر برای بردن به کتابخانه استفاده می کنیم.
در دستگاه کتابخانه های مختلفی برای جستجو وجود دارد که کتابخانه ترپن ها بهترین کتابخانه برای جستجوی اسانس هاست. (البته کتابخانه های بزرگ دیگری هم وجود دارد).گاه نتایج بسیار متنوعی با جستجو در کتابخانه های مختلف مشاهده می شود. معیار قبول کردن کاندیداها فاکتور purity می باشد که حداکثر آن 1000 است و نشاندهنده انطباق 100% می باشد. معیار قبولی کاندیدا purity برابر 800 را انطباق 80% است. و معمولا سه کاندیدای اول اهمیت بیشتری دارند یادداشت می شوند.
منبع: وب شیمی www.WebShimi.ir
