11.12 : כרומטוגרפיה גזית: סוגי עמודות ופאזות נייחות

כרומטוגרפיה גזית (GC) מסתמכת על פאזות נייחות להפרדה וניתוח של רכיבים בדגימה. קיימים שני סוגים עיקריים של פאזות נייחות: נוזל ומוצק. פאזות נייחות נוזליות הן נוזלים שאינם נדיפים, יציבים תרמית וכימית, המצופים על גבי העמודה. פאזות נייחות מוצקות הן חלקיקים של חומר סופח, כמו ג'ל סיליקה או מסננים מולקולריים.

כדי שהאנליט יישאר על העמודה למשך זמן מספיק, עליו להפגין רמה מסוימת של התאמה (או מסיסות) לפאזה הנייחת. הדבר מבוסס על העיקרון ש"חומרים עם קוטביות דומה נוטים להתמוסס זה בזה," עיקרון המכונה "דומה ממס דומה." המונח "דומה" בהקשר זה מתייחס לדמיון בקוטביות בין האנליט לנוזל המקובע. הקוטביות של מולקולה, המצוינת על ידי מומנט הדיפול שלה, מודדת את השדה החשמלי הנוצר על ידי הפרדת המטענים בתוך המולקולה. פאזות נייחות קוטביות כוללות קבוצות פונקציונליות כמו CN, CO, ו-OH. פאזות נייחות מבוססות פחמימנים ודיאלקיל סילוקסנים נחשבות לא-קוטביות, בעוד שפאזות פוליאסטר נחשבות בעלות קוטביות גבוהה. אנליטים קוטביים כוללים בדרך כלל חומרים כמו אלכוהולים, חומצות ואמינים, בעוד שמומסים בעלי קוטביות בינונית עשויים לכלול אתרים, קטונים ואלדהידים. פחמימנים רוויים מסווגים כלא-קוטביים. באופן כללי, קוטביות הפאזה הנייחת צריכה להתאים לקוטביות רכיבי הדגימה. כאשר קיימת התאמה טובה, סדר החילוץ של חומרים בדרך כלל תלוי בנקודות הרתיחה של הממסים.

עמודות נימיות, או עמודות צינוריות פתוחות, משמשות בדרך כלל בשל יעילותן בכרומטוגרפיה גזית. עמודות אלו מגיעות בשלושה סוגים: עמודות צינוריות פתוחות מצופות-דופן (WCOT) שבהן הפאזה הנייחת הנוזלית מצופה על הקיר הפנימי של העמודה. עמודות אלו בעלות קיבולת דגימה גבוהה ומספקות רזולוציה גבוהה, מה שהופך אותן לאידיאליות להפרדת תערובות מורכבות. לעמודות צינוריות פתוחות מצופות-תמיכה (SCOT) יש שכבת תמיכה מוצקה מצופה בפאזה נייחת נוזלית, אשר מקובעת לאחר מכן לקיר הפנימי של העמודה. עיצוב זה מספק יציבות ויעילות מוגברות בהשוואה לעמודות WCOT. עמודות צינוריות פתוחות עם שכבת נקבוביות (PLOT) משמשות בכרומטוגרפיה גזית-מוצקה, וחלקיקי הפאזה הנייחת המוצקה מצופים על הקיר הפנימי של העמודה. עמודות אלו בעלות שטח פנים גבוה ומחזיקות אנליטים באמצעות ספיחה, דבר שמוביל למקדם פיזור גדול ויעילות גבוהה. עם זאת, תהליך הספיחה הלא-ליניארי גורם לזנב חמור של פסגות החילוץ, ולכן עמודות PLOT משמשות בעיקר לגזים קבועים ומולקולות קוטביות קטנות שלא נשמרות על ידי עמודות גז-נוזל. עיצוב עמודות צינוריות פתוחות או נימיות מספק קצבי זרימת גז מהירים ורזולוציה גבוהה יותר, מה שהופך אותן לאידיאליות לניתוח תערובות מורכבות. עם זאת, לעמודות אלו יש קיבולת דגימה נמוכה יותר והן נוטות יותר לבעיית "דימום עמודה." בתהליך זה, הפולימר שמרכיב את הפאזה הנייחת של העמודה מתפרק ונפלט יחד עם אנליטים מהדגימה, דבר שעלול לזהם את הדגימה.

עמודות ארוזות המכילות חלקיקי תמיכה מוצקים מציעות קיבולת דגימה גבוהה יותר, מה שהופך אותן לשימושיות יותר לניתוח דגימות גדולות יותר מאשר עמודות צינוריות פתוחות. עם זאת, יש להן רזולוציה נמוכה יותר וזמני ניתוח ארוכים יותר בשל קצב זרימת הגז האיטי הנגרם על ידי חלקיקי התמיכה המוצקים. התמיכה המוצקה עשויה לגרום להרחבת פסגות ולזנבות, דבר שמפחית את יעילות ההפרדה.