気液クロマトグラフィー

Template:Infobox chemical analysisガス-液体クロマトグラフィー(GLC)、または単にガスクロマトグラフィー(GC)は、移動相がキャリアガス、通常はヘリウムなどの不活性ガスまたは窒素などの非活性ガスであり、固定相がガラスまたは金属チューブ内の不活性固体支持体上の液体またはポリマーの微視的層であるクロマトグラフィーの一種である。 ガスクロマトグラフの分離を行うのに使用される器械はガスクロマトグラフと呼ばれます（また: エアログラフ、ガス分離器）。

歴史

クロマトグラフィーは、ロシアの科学者、Mikhail Semenovich Tswettの研究で1903年にさかのぼります。 ドイツの大学院生フリッツ-プリウスは1947年に固体ガスクロマトグラフィーを開発した。 液体-液体クロマトグラフィー（1941年）と紙クロマトグラフィー（1944年）の開発でノーベル賞を受賞したアーチャー-ジョン-ポーター-マーティンは、ガスクロマトグラフィーの開発の基礎を築き、後に液体-ガスクロマトグラフィー（1950年）を製造した。

2003年に火星に着陸する予定だった英国のビーグル2宇宙船には、生物に起因する炭素を検出するために、ガスクロマトグラフ質量分析計（GC-MS）が計装パッケージの一部として装備されていた。

GC分析

ガスクロマトグラフは、複雑なサンプル中の化学物質を分離するための化学分析機器です。 ガスクロマトグラフは、試料の異なる化学成分が、それらの様々な化学的および物理的性質および固定相と呼ばれる特定のカラム充填との相互作用に応じて、異なる速度でガス流（キャリアガス、移動相）中を通過するカラムとして知られているフロースルー狭い管を使用する。 化学薬品がコラムの端を出ると同時に、電子的に検出され、識別される。 列内の固定相の機能は、異なる成分を分離することであり、それぞれが異なる時間（保持時間）に列を終了させる。 保持の順序か時間を変えるのに使用することができる他の変数はキャリアガスの流動度および温度である。

GC分析では、既知の体積の気体または液体分析物を、通常はマイクロシリンゲ（または固相マイクロ抽出繊維、またはガス源交換システム）を使用して、カラムの”入口”（ヘッド）に注入する。 キャリアガスがカラムを通って分析物の分子を掃除すると同時に、この動きはカラムの壁にまたはカラムの梱包材に分析物の分子の吸着によって 分子がカラムに沿って進行する速度は、吸着の強さに依存し、吸着の強さは分子のタイプおよび固定相材料に依存する。 各タイプの分子は異なる進行速度を有するので、分析物混合物の様々な成分は、それらがカラムに沿って進行し、異なる時間（保持時間）にカラムの端に達 検出器は、カラムからの出口流を監視するために使用され、したがって、各成分が出口に到達する時間およびその成分の量を決定することができる。 一般に、物質は、それらがカラムから出てくる（溶出する）順序およびカラム内の分析物の保持時間によって（定性的に）同定される。

物理コンポーネント

オートサンプラー

オートサンプラーは、サンプルを入口に自動的に導入する手段を提供します。 サンプルの手動挿入は可能であるが、もはや共通ではない。 自動挿入はよりよい再現性および時間最適化を提供する。

さまざまな種類のオートサンプラーが存在します。 オートサンプラーは、サンプル容量（オートインジェクター対オートサンプラー、オートインジェクターが少数のサンプルを処理できる）、ロボット技術（XYZロボット対回転/SCARAロボット-最も一般的な）、または分析に関連して分類することができる。:

• 液体
• シリンジ技術による静的ヘッドスペース
• トランスファライン技術による動的ヘッドスペース
• SPME

従来、オートサンプラーメーカーはGCメーカーとは異なり、現在GCメーカーはオートサンプラーの完全な範囲を提供していない。 歴史的に、オートサンプラー技術開発で最も活発な国は、米国、イタリア、スイスです。

入口

カラム入口（またはインジェクタ）は、サンプルをキャリアガスの連続的な流れに導入する手段を提供します。 入口はコラムの頭部に付すハードウェアの部分である。

共通の入口のタイプは次のとおりです:

• S/SL（割れ目/Splitless）注入器;サンプルは隔壁を通したスポイトによって熱くする小さい部屋に導入されます-熱はサンプルおよびサンプルマトリックスの揮 キャリアガスはそれからコラムにサンプルの全体（splitlessモード）または部分（分割モード）を掃除する。 分割モードでは、注入チャンバ内のサンプル/キャリアガス混合物の一部が分割ベントを介して排出されます。
• オンコラムインレット; サンプルは熱なしで全体でここに導入されます。
• PTVインジェクタ;温度プログラムされたサンプルの導入は、1979年にVogtによって最初に記述されました。 最初にvogtは毛管GCの大きいサンプル容積（250までµ l）の導入のための方法として技術を開発した。 Ｖｏｇｔは制御された注入速度で試料をライナーに導入した。 ライナーの温度は、溶媒の沸点よりわずかに低いものを選択した。 低沸点溶媒を連続的に蒸発させ、分割線を通して通気した。 この技術に基づいて、Poyはプログラムされた温度の蒸発の注入器を開発した;PTV。 低い初期ライナ温度でサンプルを導入することにより、古典的なホット注入技術の欠点の多くを回避することができます。
• ガス源入口またはガス切替弁;収集ボトル内の気体サンプルは、最も一般的には六ポート切替弁であるものに接続されています。 搬送ガスの流れはサンプルが前に避難させたサンプルループに拡大することができる間、中断しない。 切換えに、サンプルループの内容はキャリアガスの流れに挿入される。
• P/T(パージ-アンド-トラップ)システム;不活性ガスが水性サンプルを通ってバブルされ、不溶性の揮発性化学物質がマトリックスからパージされます。 揮発性物質は、周囲温度で吸収性カラム（トラップまたは濃縮器として知られている）上に”捕捉”される。 トラップはそれから熱され、揮発性物質はキャリアガスの流れに指示される。 予備濃縮または精製を必要とするサンプルは、通常はS/SLポートに接続されたこのようなシステムを介して導入することができます。
• SPME(solid phase microextraction)は、シリンジの汎用性とS/SLポートの簡単な使用により、P/Tシステムに代わる便利で低コストの代替手段を提供します。

列

GCでは二つのタイプの列が使用されています:

• 管は通常ステンレス鋼かガラスから成り、精巧に分けられた、不活性の、固体サポート材料のパッキングを含んでいます（例えば。 珪藻土）は、液体または固体の固定相で被覆されています。 コーティング材料の性質は、どのタイプの材料が最も強く吸着されるかを決定する。 したがって、特定のタイプの化合物を分離するように設計された多数のカラムが利用可能である。
• 毛細管柱の内径は数十ミリ程度で非常に小さく、25-60メートルの長さが一般的です。 内部のコラムの壁は活物質（WCOTのコラム）が塗られます、あるコラムは多くの平行微細孔（プロットのコラム）で満ちている準固体です。 ほとんどのキャピラリーカラムは、ポリイミド外膜を有する溶融シリカで作られている。 これらのコラムは適用範囲が広いです、従って非常に長いコラムは小さいコイルに巻くことができます。
• 定常位相の非互換性が1つの列内の平行な列の幾何学的解につながる新しい開発が求められています。 これらの新しい開発の中では次のとおりである:
  • 二つのコラム、内部暖房ワイヤーおよび温度検出器が共通のコラムの外装（microFAST）の内で結合される内部的に;
  • マイクロパック列（1/16″OD）は、外側の列空間が内側の列空間とは異なるパッキングを有する列内充填列であり、したがって、二つの列の分離挙動を提供する。 それらは毛管コラムの器械の入口そして探知器に容易に合うことができる。

分子吸着とカラムに沿った進行速度の温度依存性は，正確な作業のためにカラム温度を数十分の一以内に慎重に制御する必要がある。 温度を下げることは分離の最も大きいレベルを作り出しますが、非常に長い溶出の時間で起因できます。 場合によっては、所望の分離を提供するために、温度を連続的にまたは段階的に上昇させる。 これは温度プログラムと呼ばれます。 また電子圧力制御が分離の許容レベルを保っている間より速いランタイムで助ける分析の間に流動度を変更するのに使用することができる。

キャリアガス（移動相）の選択は重要であり、水素が最も効率的であり、最良の分離を提供する。 しかし、ヘリウムは、ヘリウムが不燃性であり、検出器のより多くの数で動作するという追加の利点と、効率的に水素に匹敵する流量のより大きな範囲を したがって、ヘリウムは使用される最も一般的なキャリアガスです。

検出器

ガスクロマトグラフィーには多くの検出器が使用されています。 最も一般的なものは、火炎イオン化検出器（FID）と熱伝導率検出器（TCD）です。 両方とも広範囲の成分に敏感であり、両方とも広範囲の濃度で機能します。 Tcdは本質的に普遍的であり、キャリアガス以外の成分を検出するために使用することができますが（検出器温度での熱伝導率がキャリアガスのそれとは異なる限り）、Fidは主に炭化水素に敏感であり、TCDよりもそれらに敏感である。 ただし、FIDは水を検出できません。 両方の検出器も非常に堅牢です。 従ってTCDは非破壊的であるので、FID（破壊的な）の前に直列に作動させることができ同じ溶離液の補足の検出を提供する。

他の検出器は、特定の種類の物質にのみ敏感であるか、より狭い濃度範囲でのみ良好に機能します。 それらは含んでいます:

• 放電イオン化検出器（DID）
• 電子捕獲検出器（ECD）
• 火炎測光検出器（FPD）
• ホール電解導電率検出器（ElCD）
• ヘリウムイオン化検出器（HID）
• 窒素リン検出器（NPD）
• 質量選択検出器(msd)
• 光イオン化検出器(pid)
• パルス放電イオン化検出器(pdd)

いくつかのガスクロマトグラフは、検出器として機能する質量分析計に接続されている。 この組み合わせはGC-MSとして知られています。 いくつかのGC-MSは、バックアップ検出器として機能する核磁気共鳴分光計に接続されています。 この組み合わせは、ＧＣ−ＭＳ−ＮＭＲとして知られている。いくつかのＧＣ−ＭＳ−ＮＭＲは、バックアップ検出器として作用する赤外線スペクトルに接続される。 この組み合わせは、次のように知られていますGC-MS-NMR-IR.It しかし、必要とされるほとんどの分析は純粋にGC-MS

メソッド

メソッドを介して結論づけることができるため、これは非常にまれです。 方法開発は、どのような条件が必要な分析に適しているか、および/または理想的であるかを決定するプロセスです。

必要な分析に対応するために変更できる条件には、入口温度、検出器温度、カラム温度と温度プログラム、キャリアガスとキャリアガス流量、カラムの静止相、直径と長さ、入口の種類と流量、サンプルサイズと注入技術が含まれます。 GCに設置されている検出器（以下を参照）に応じて、さまざまな検出器条件が存在する可能性があります。 いくつかのGCsはまた、サンプルとキャリアの流れのルートを変更することができ、これらのバルブの回転のタイミングは、方法開発に重要なことがで

キャリアガスの選択と流量

典型的なキャリアガスには、ヘリウム、窒素、アルゴン、水素、空気が含まれます。 どのガスを使用するかは、通常、使用されている検出器によって決定され、例えば、DIDはキャリアガスとしてヘリウムを必要とする。 しかし、ガス試料を分析する場合、担体は試料のマトリックスに基づいて選択されることがあり、例えば、アルゴン中の混合物を分析する場合、試料中のアルゴンがクロマトグラムに表示されないため、アルゴン担体が好ましい。 安全性と可用性はまた、キャリアの選択に影響を与えることができ、例えば、水素は可燃性であり、高純度のヘリウムは、世界のいくつかの地域で得るこ （参照：ヘリウム-発生と生産。)

キャリアガスの純度も検出器によって決定されることがよくありますが、必要な感度のレベルも重要な役割を果たすことができます。 典型的には、99.995％以上の純度が使用される。 代表的な純度の商品名には、「ゼログレード」、「超高純度（UHP）グレード」、「4.5グレード」および「5.0グレード」が含まれます。”

キャリアガス流量は、温度と同じように分析に影響します（上記参照）。 流量が高いほど分析は速くなりますが、分析物間の分離は低くなります。 従って流動度を選ぶことは分離のレベルと分析の長さ間の同じ妥協であるコラムの温度を選ぶことと。

1990年代以前に製造されたGCsでは、キャリア入口圧力、すなわち”カラムヘッド圧力”を制御することにより、キャリア流量を間接的に制御していました。”実際の流量は、電子流量計、または気泡流量計でカラムまたは検出器の出口で測定され、複雑で時間がかかり、イライラするプロセスになる可能性があ 圧力設定は、実行中に変化させることができなかったので、流れは、分析中に本質的に一定であった。

しかし、現代の多くのGcは、流量を電子的に測定し、キャリアガス圧力を電子的に制御して流量を設定します。 その結果、キャリア圧力および流動度は温度プログラムと同じような圧力/流れプログラムを作成する操業の間に調節することができる。

入口タイプと流量

入口タイプと注入技術の選択は、サンプルが液体、ガス、吸着、または固体の形態であるかどうか、および蒸発させる必要がある溶媒 溶媒マトリックスを気化させ、部分的に除去する必要がある場合は、S/SLインジェクタを使用します（最も一般的な注入技術）。 パージ-アンド-トラップシステムのような外部（オンラインまたはオフライン）脱着装置を使用して導入されるか、またはS/SLインジェクタ（SPMEアプリケーション）に脱着される。

サンプルサイズと注入技術

サンプル注入

実際のクロマトグラフ分析は、カラム上にサンプルを導入することから始まります。 キャピラリーガスクロマトグラフィーの開発により，注入技術には多くの実用的な問題が生じた。 充填されたカラムでよく使用されるカラム上注入の技術は、通常、毛細管カラムでは不可能である。 注入システムは、毛管ガスクロマトグラフで、次の二つの条件を達成するべきです:

1. 注入された量は、列に過負荷をかけてはいけません。
2. 注入されたプラグの幅はクロマトグラフィプロセスによる広がりと比較される小さいべきです。 この要件に従わないと、カラムの分離能力が低下します。 原則として、注入された体積Ｖｉｎｊおよび検出器セルの体積Ｖｄｅｔは、カラムを出るときに、関心のある分子（分析物）を含む試料の部分によって占有される体積の約１／１ ０であるべきである。

良い注入技術が満たすべきいくつかの一般的な要件は次のとおりです:

• カラムの最適な分離効率を得ることが可能であるべきである。
• 少量の代表的なサンプルの正確で再現可能な注入を可能にする必要があります。
• サンプル組成に変化はないはずです。 それは沸点、極性、集中または熱/触媒作用の安定性の相違に基づいて差別を表わすべきではないです。
• それは微量分析のために、また原液のサンプルのために適当であるべきです。

テンプレート:展開

列の選択

テンプレート:展開

列の温度と温度プログラム

GCのコラムは温度が正確に電子的に制御されるオーブンで含まれている。 （”列の温度”を議論するとき、アナリストは技術的に列オーブンの温度を参照しています。 ただし、この区別は重要ではなく、この記事ではその後行われません。)

サンプルがカラムを通過する速度は、カラムの温度に正比例します。 カラム温度が高いほど、サンプルはカラム内をより速く移動します。 しかし、試料がカラム内を移動する速度が速いほど、静止相との相互作用が少なくなり、分析物が分離されることが少なくなります。

一般に、カラム温度は分析の長さと分離レベルの間で妥協するように選択されます。

分析全体でカラムを同じ温度に保持する方法を”等温”といいます。”しかし、ほとんどの方法は、分析中にカラム温度、初期温度、温度上昇率（温度”ランプ”）、および最終温度を上昇させる”温度プログラム”と呼ばれます。”

温度プログラムを使用すると、分析の初期に溶出する分析物を適切に分離することができ、後期溶出する分析物がカラムを通過するのにかかる時間

データの削減と分析

定性分析:

一般的にクロマトグラフィデータは、保持時間（x軸）に対する検出器応答（y軸）のグラフとして提示されます。 これは、異なる時間にカラムから溶出する試料中に存在する分析物を表す試料のピークのスペクトルを提供する。 保持時間は、方法条件が一定である場合、分析物を同定するために使用することができる。 また、ピークのパターンは、一定の条件下で試料に対して一定であり、分析物の複雑な混合物を同定することができる。 しかしほとんどの現代適用でGCはピークによって表されるanalytesを識別することができる同じような探知器か質量分析計に接続される。

量子分析：

ピーク下の面積は、存在する分析物の量に比例する。 積分の数学的関数を使用してピークの面積を計算することによって、元のサンプル中の分析物の濃度を決定することができる。 濃度は、分析物の一連の濃度に対する応答を求めることによって、または分析物の相対応答係数を決定することによって作成された検量線を使用して計算することができる。 相対応答係数は、内部標準（または外部標準）に対する分析物の予想される比であり、既知の量の分析物および一定量の内部標準（分析物に明確な保持時間

現代のGC-MSシステムのほとんどでは、ピークを描画して統合し、MSスペクトルをライブラリスペクトルに一致させるためにコンピュータソフトウェアが使

アプリケーション

一般に、ca以下で気化する物質。 300°Cは（従ってその温度まで安定しています）量的に測定することができます。 サンプルはまた塩なしであるように要求されます;それらはイオンを含んでいるべきではないです。 物質の非常に微量を測定することができますが、多くの場合、サンプルは純粋な、疑いのある物質を含むサンプルと比較して測定しなければならな

さまざまな温度プログラムを使用して、測定値をより意味のあるものにすることができます。

GCを担当する専門家は、化学工業における製品の品質の保証、土壌、空気、水中の有害物質の測定など、化学製品の含有量を分析します。 GCは、適切に使用すると非常に正確であり、1mlの液体試料中の物質のピコモル、または気体試料中の10億分の1の濃度を測定することができます。

大学の実習では、ラベンダー油の含有量を調べたり、人工的に葉を傷つけた後にNicotiana benthamiana植物が分泌するエチレンを測定したりすることによって、GCに親 これらのGC分析はc2-C40+で行われている。 典型的な実験では、充填されたカラムを使用して軽質ガスを分離し、それをTCDで検出します。 炭化水素はキャピラリーカラムを用いて分離され、ＦＩＤで検出される。 H2を含む軽ガス分析の複雑さは、最も一般的で最も敏感な不活性キャリアであるHe（感度は分子量に比例する）が水素とほぼ同じ熱伝導率を有することである（ホイートストーンブリッジ型の配置における二つの別々のフィラメント間の熱伝導率の差であり、成分が溶出された時期を示す）。 このため、窒素を担体として使用する水素用の別個のチャネルを備えたデュアルTCD装置が一般的である。 アルゴンは、F-T合成などの気相化学反応を分析するときによく使用され、2つの別々のものではなく単一のキャリアガスを使用することができます。 感度は低くなりますが、これはガス供給を簡単にするためのトレードオフです。

大衆文化におけるGCs

映画、書籍、テレビ番組は、ガスクロマトグラフィーの能力とこれらの機器で行われた作業を誤って表現する傾向があります。

例えば、米国のテレビ番組CSIでは、未知のサンプルを迅速に識別するためにGcが使用されています。 アナリストは、サンプルを受け取ってから十五分後に、”これは過去二週間にシェブロン駅で買ったガソリンだ”と述べた。

実際には、典型的なGC分析にははるかに多くの時間がかかります;選択したプログラムに従って単一のサンプルを一時間以上実行しなければならな 同様に、研究の結果を確認するためにいくつかの実行が必要です-単一のサンプルのGC分析は、単にチャンスごとに結果をもたらす可能性があります（統計的有意性を参照してください）。

また、GCはほとんどのサンプルを積極的に同定するわけではなく、サンプル中のすべての物質が必ずしも検出されるわけではありません。 GCはすべて、成分がカラムから溶出した相対時間と、検出器がそれに敏感であったことを本当に示しています。 結果を意味のあるものにするためには、分析者はどの濃度でどの成分が期待されるかを知る必要があり、少量の物質であっても、より高い濃度と同 最後になりましたが、疑わしい物質のみを含む参照サンプルのGC分析に対してサンプルの結果をチェックする必要があることがよくあります。

質量分析計は成分の分子量を特定するため、GC-MSはこの曖昧さの多くを取り除くことができます。 しかし、これはまだ適切に行うには時間とスキルがかかります。

同様に、ほとんどのGC分析はプッシュボタン操作ではありません。 自動サンプラーの皿にサンプルガラスびんを単に落とし、ボタンを押し、そしてコンピュータにあなたがサンプルについて知る必要があるすべてを言 物質によると、操作プログラムは慎重に選択する必要があります見つけることが期待されます。

化学生産環境などで同様のサンプルを繰り返し実行したり、同じ実験の20サンプルを比較して同じ物質の平均含有量を計算したりするためのプ しかし、本、映画、テレビ番組で描かれている調査作業の種類については、これは明らかにそうではありません。

ガスクロマトグラフ、カラム、および供給のメーカー

機器メーカー

• Agilent Technologies（旧ヒューレット-パッカード）
• GOW-MAC Instrument Co.
• HTA
• PerkinElmer,Inc.
• 島津製作所
• サーモエレクトロン株式会社（旧カルロ-エルバ-ストルメンタジオーニ）
• バリアン株式会社
• DANI Instruments SpA

ガスクロマトグラフィーカラムおよびアクセサリー

• Agilent Technologies
• Phenomenex
• Sigma-Aldrich
• Sge Analytical Science
• Varian,Inc.
• DANI Instruments SpA
• Pierce Biotechnology,Inc.

も参照してください

• 薄層クロマトグラフィー
• 分析化学
• クロマトグラフィー
• ガスクロマトグラフィー-質量分析
• 標準添加

• テンプレート:Dmoz

• Gas Chromatography Help Site

bs:Gasna hromatografijade:Gaschromatographieit:Gascromatografianl:Gaschromatografieno:Gasskromatografisk:Plynová chromatografiafi:Kaasukromatografiasv:Gaskromatografi