Gaschromatographie

Question 1

Was ist Gaschromatographie?

Answer 1

Trennung von gasförmigen oder unzersetzt verdampfbaren

Verbindungen, wobei als mobile Phase ein Gas (Trägergas) dient

Question 2

Welche Schritte hat eine Gaschromatographie-Analyse?

Answer 2

• Aufbringen der Probe auf eine temperierte Trennsäule
• Transport der flüchtigen Probenbestandteile durch die Säule
• Trennung aufgrund von adsorptiven oder Verteilungseffekten
• Detektion der einzelnen Bestandteile der Probe
• Qualitative Auswertung anhand von Retentionsindizes
• Quantitative Auswertung über Flächenermittlung

Question 3

Welche Trägergase können bei welchem Detektorprinzip verwendet werden?

Answer 3

• Wasserstoff: Wärmeleitfähigkeit
• Helium: Wärmeleitfähigkeit, Flammenionisation, Thermoionisation
• Stickstoff: Elektroneneinfach, Flammenionisation, Thermoionisation
• Argon: Flammenionisation
• Argon + 5% Methan: Elektroneneinfang
• Kohlendioxid: Wärmeleitfähigkeit

Question 4

Was ist eine direkte Probenaufgabe und welche Möglichkeiten gibt es in der GC für verschiedene Probenarten?

Answer 4

• Probe wird mit allen Inhaltsstoffen auf die chromatographische Säule
aufgetragen.
• Für gasförmigen Proben:
- Gasdosierschleifen
- Gasspritzen
• Für flüssige Proben:
- Split/splitlos-Injektion
- On-column-Technik
- Kaltaufgabetechnik (temperaturprogrammierte Injektoren)
• Für feste Proben:
- in Lösungsmitteln gelöst: vgl. flüssige Proben
- (Vorgeschaltete Methoden: Pyrolyse, Headspace-Techni
k)

Question 5

Welche zwei technischen Variationen hat die On-column-Probenaufgabe?

Answer 5

• Injektor hat weder Kühlung noch
Heizung: Verdampfung und
anschließende Trennung der
Probenbestandteile erfolgt im Rahmen
des TrennsäulenTemperaturprogramms
• Injektor hat eigene Kühlung und
Heizung: Probenaufgabe durch
kontrollierte Änderung der
Injektortemperatur

Question 6

Wie wird die Kaltaufgabetechnik noch genannt?

Answer 6

auch PTV (programmed temperature vaporizing “temperaturprogrammierte Verdampfung”) genannt

Question 7

Welche kombinierten Probeaufgabesysteme gibt es in der GC?

Answer 7

• Headspace: Abtrennung der Matrix durch Injektion der Gasphase über
einer Lösung
• Purge-and-trap: Abtrennung der Matrix durch Ausblasen des Analyten
mit einem Gas und anschließende Kryofokussierung (Konzentrierung
durch Ausfrieren)
• Thermodesorptionssysteme: Freisetzung des Analyten durch Aufheizen
z.B. der Fasermaterialien aus der Festphasenmikroextraktion (SPME)
• Pyrolyse

Question 8

Welche Arten der Headspace Technik gibt es?

Answer 8

Kopf- oder Dampfraumanalyse, HSGC
• Analyse der Gasphase, die eine Probe in einem geschlossenen System umgibt
• Statische HSGC Entnahme einer Probe aus der Gasphase mit einer gasdichten Spritze, Analyse per GC
• Dynamische HSGC (Purge-and-trap) Gasstrom durch die Probe geleitet, flüchtige Verbindungen aus der Gasphase werden an einen Träger adsorbiert und angereichert, anschließend thermische oder Lösemittel- Desorption vor GC-Analyse

Question 9

Was muss bei quantitativen Bestimmungen mittels der Headspace Methode beachtet werden?

Answer 9

Matrixeinflüsse

Question 10

Was ist die Purge and trap Methode und wie funktioniert sie?

Answer 10

engl. purge ausspülen; trap = in die Falle gehen lassen
• leichtflüchtige Stoffe werden aus einer erwärmten Probelösung mit einem Trägergas (Helium) ausgetrieben
• Anreicherung in einer Adsorptionsfalle
• Thermische Desorption; Transfer in GC bzw. GC/MS

Question 11

Was ist die Festphasenmikroextraktion und wie funktioniert sie? Was dabei die Mikroliterspritze?

Answer 11

• SPME engl. solid phase microextraction
• (Automatisierbare) Methode zur lösemittelfreien Probenvorbereitung
• Anreicherung von Komponenten an einer polymerbeschichteten
Quarzfaser
• „Mikroliterspritze“
- beschichtete Quarzfaser wird in der Spritzennadel bewegt
- Die Probe befindet sich in einem mit einem Septum verschlossenen Gefäß.
Das Septum wird durchstochen und die beschichtete Quarzfaser in die
wäßrige Lösung oder in den darüber liegenden Gasraum gebracht.
- Zur Anreicherung unpolarer Verbindungen u. a. Polydimethylsiloxane
- Zur Anreicherung mittelpolare bis polare Substanzen Polyacrylat-Fasern
Verwendung.

Question 12

Wofür wird die Pyrolyse-GC insbesondere eingesetzt und welche zwei Arten der PGC gibt es?

Answer 12

• wird insbesondere bei Polymeren eingesetzt
• Hitzedraht-Pyrolyse:
- stufenlos regelbarer Heizdraht übernimmt
Wärmeübertragung auf die Probe
- Verdampfung des Lösungsmittels bei niedriger
Temperatur
- Anschließend Zersetzungstemperatur mit hoher
Heizrate
• Curie-Punkt-Pyrolyse
- kurze Aufheizraten (20-30ms) mit reproduzierbarem
Temperaturprofil
- In Induktionsspule: elektrischer Leiter aus
Legierungen von Fe, Co, Ni
- Durch Hochfrequenzfeld wird Temperatur im Leiter
schockartig erhöht bis zur Curie-Punkt-Temperatur
(in Legierung Wechsel von Ferromagnetismus zu
Paramagnetismus unter Energieaufnahme.

Question 13

Welche Arten der GC-Trennsäulen gibt es?

Answer 13

• Kapillarsäulen

- gepackte Säulen

Question 14

Welche Detektoren in der GC haben wir kennengelernt?

Answer 14

• Wärmeleitfähigkeitsdetektor (WLD)
• Flammenionisationsdetektor (FID)
• Elektroneneinfangdetektor (ECD)

Question 15

Wie funktioniert der Elektroneneinfangdetektor?

Answer 15

Engl.
electron
capture
detector, ECD
• Trägergas wird im Detektor wird mit Hilfe einer
β-strahlenemittierenden
Quelle (z. B. 63Ni) ionisiert
- Erzeugung von sog. langsamen (thermischen) Elektronen
- Verringerung des Elektronenstroms, wenn Substanzen mit hoher
Elektronenaffinität (z.B. Halogene, Schwefel) von der Säule kommen
• Meßgröße beim ECD: konzentrationsabhängige Stromänderung

Question 16

Wo ist der unterschied zwischen konzentrationsabhängigen und massenstromabhängigen Detektoren?

Answer 16

• konz. Detektoren bestimmen die Anzahl der Teilchen pro Volumen des strömenden Gases, Einheit des Signals [Masse/Volumen]
• mass. Detektoren bestimmen die Anzahl der Teilchen des Analyten (zählende Detektoren), Einheit [Masse]

Question 17

Was ist die Fettsäureanalytik und wo wird sie eingesetzt?

Answer 17

Engl. Fatty acid signature analysis
• Untersuchung von Fettsäuremustern eines Organismus (meist mittels
GC-MS)
- Nahrungsanalysen
- Identifizierung von Bakterien

Question 18

Wofür wird mehrdimensionale GC verwendet, wie funktioniert sie und was hat es in dem Kontext mit der 2-dimensionalen Gaschromatographie auf sich?

Answer 18

• MDGC
- Zur Trennung komplexer Gemische
- Fraktionen mit Analyten werden durch eine Säulenschaltung nach der
Trennung auf einer Standardsäule auf eine zweite Säule (z. B. eine chirale
Säule) transferiert und getrennt.
• “umfassende” 2-dimensionale Gaschromatographie
(comprehensive two-dimensional gas chromatography)
- Alle Fraktionen werden in einem zweiten Schritt analysiert
- relativ große Anzahl von “Sekundärchromatogrammen”
- zweite Säule ist deutlich kürzer als die erste (z. B. 30 m und 1 m)