기체크로마토그래피(GC)

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Abstract

Table of Contents

1. Introduction
1-1. 크로마토그래피
1-2. 기체크로마토그래피의 원리
1-3. 기체크로마토그래피의 분류
1-4. 기체크로마토그래피의 구성 및 특징
1-5. 정성분석
1-6. 정량분석

2. Experimental
2-1. 실험의 목적
2-2. 실험 기구 및 시약
2-3. 실험절차

3. References

기체크로마토그래피(GC)
1-1. 크로마토그래피
- 두 개의 상 사이에서 두개의 혼합물 개개의 성분이 분배되는 정도가 다른 성질을 이용하여 각각의 성분을 분리하는 기술이다.
이동상에 따라 GC와 LC로 구분하는데 GC(Gas Chromatography)는 극성이 낮고 휘발성이 큰 시료의 분석에 이용되고 LC(Liquid Chromatography)는 극성이 크고 휘발성이 낮은 시료의 분석에 이용된다. 크로마토그래피는 큰 넓이를 가진 정지상과 이것에 접하여 흐르는 이동상 사이에 분리하고자 하는 성분을 분배시키는 물리적 분리법으로 분리의 원리 는 분배, 흡착, 탈착, 이온교환 등이고 분리효과에 영향을 미치는 인자는 상호작용의 세기, 정지상 표면적의 크기 등이다.
GC와 LC의 비교
기체 크로마토그래피(GC)
액체 크로마토그래피(LC)
시 료 요 건
시료주입부에서 기화가 가능한 시료 (대개 450℃ 이하)
용해성 시료
분 자 량
500∼600g/mol
상한선 없음
내 열 성
분자의 열 안정성 고려
무 관
분 리 원 리
시료와 고정상과의 화학/물리적 친화
력 및 시료의 끊는점 차에 의해 분리
시료-고정상, 시료-이동상과 물리,
화학적 친화력 차에 의해 분리
시 료 회 수
TCD만 가능. Cooling System 필요
시료 회수용이(Prep. LC)
Table 1. GC와 LC의 비교
1-2. 기체크로마토그래피(GC)의 원리
- GC에 주입된 시료는 일반적으로 시료의 기화가 가능한 높은 온도를 유지하는 시료 주입부에서 기화되어 분리관을 통과하면서 성분별로 분리된다. 분리관에는 고정상이 충전 또는 코팅되어 있으며 고정상의 상태에 따라 GSC(gas-solid Chromatography, GSC)와 GLC(gas-liquid Chromato- graphy, GLC)로 분류한다.
GSC는 주로 시료성분과 고정상 간의 흡착평형의 차이에 따라 분리가 이루어지며 주로 기체를 분석하는데 이용된다. 고정상으로는 실리카겔, charcoal, molecular sieve, 다공성 중합체 등이 있다.
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GLC는 고체지지체(solid support)에 얇은 막으로 입히거나 화학 적으로 결합시킨 액체를 고정상으로 사용하며 이동상(운반기체, carrier gas)과 액체 고정상 사이의 분배에 의해 분리가 일어난 다. 액체 고정상을 쉽게 얻을 수 있고 분석하고자 하는 시료의 특성에 따라 다양하게 선택할 수 있기 때문에 GLC는 GSC보다 훨씬 광범위하게 응용된다. 기화성이 같은 물질이라도 고정상과 의 상호작용(배향 힘, 유발 힘, 수소결합 힘, 분산 힘)이 다를 수 있으므로 분리가 가능하다.
Figure 1. 기체크로마토그래피 시스템의 기본요소.
Figure 2. 기체크로마토그래피(GC)의 원리
이론적으로 시료 중에 있는 각 성분이 서로 다른 분배계수를 갖 고 있어, 분리관에서의 이동 속도가 서로 다르기 때문에 분리가 일어나게 된다. 가장 이상적인 크로마토그래피의 경우는 시료 성분의 분배비가 모든 농도 범위에서 일정하게 유지되는 경우이 다.
Figure 3. 크로마토그램.
각각의 성분들이 이동상과 고정상에 분배되는 정도의 차이에 의 해서 이루어지게 되고, 각 성분의 두 상에 대한 분배비를 분배 계수(K)라고 하며 실제 K는 아래 식에서처럼 각 상에 대한 시료 성분의 농도비이다.
K= { { C}_{S } } over { { C}_{M } }
Cs : 고정상에 있는 시료의 농도
Cm : 이동상에 있는 시료의 농도
1-3. 기체 크로마토그래피의 분류
1-3-1. 기체-고체 크로마토그래피(GSC)
- 분석물이 물리적 흡착으로 인해 머무르게 되는 고체 정지상을 이용하는 방법으로 응용에는 제한을 받는다. 그 이유는 용리 봉우리에 꼬리 끌기가 나타나기 때문이다. 또 활성 또는 극성 분자가 반영구적으로 머물 수 있기 때문이다. 널리 응용되지 는 않는데 분자량이 작은 기체 화학종들의 분리에 이용한다.
1-3-2. 기체-액체 크로마토그래피(GLC)
- 모든 과학 분야에 널리 이용하는 방법으로 일반적으로 기체 크로마토그래피(GC)라고 부른다.
비활성 고체의 표면에 고정시킨 액체상과 기체 이동상 사이 에서 분석물이 분배하는 것에 기초한다.
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