کروماتوگرافی گازی یا گاز کروماتوگرافی (Gas Chromatography یا GC) یک روش تجزیه و تحلیل شیمیایی است که برای تفکیک و شناسایی ترکیبات گازی در نمونه‌ها استفاده می‌شود. ستون کروماتوگرافی گازی بر پایه تفاوت‌های در جذب و تقسیم ترکیبات در بین دو فاز جامد و یک فاز گازی استوار است.

در گاز کروماتوگرافی، نمونه گازی به عنوان یک ماده مخلوط وارد ستون کروماتوگرافی می‌شود. ستون گروماتوگرافی یک لوله بلند و باریک با دیواره‌ی داخلی مخصوص است که به صورت پرشده (packed column) یا با لایه‌ی نازک مایع (capillary column) می‌تواند باشد. فاز جامد ستون به عنوان فاز ثابت عمل می‌کند و ترکیبات به آن متصل می‌شوند. فاز گازی که به طور معمول هلیوم، نیتروژن یا هیدروژن است، به عنوان فاز متحرک عمل می‌کند و ترکیبات را از فاز ثابت تفکیک می‌کند.

در حین عبور نمونه از ستون، ترکیبات در فاز ثابت جذب شده و مقدار زمانی که طولانی‌تر برای عبور از ستون نیاز دارند، به همین دلیل با سرعت‌های مختلف از ستون خارج میشود. در نهایت در آنالیز کروماتوگرافی، ترکیبات جدا شده و به وسیله‌ی یک آشکارساز تشخیص داده می‌شوند که سیگنال الکتریکی تولید می‌کند.

انواع ستون کروماتوگرافی گازی

• ستون‌های پرشده (Packed Columns):

ستون‌های پرشده در گاز کروماتوگرافی گازی از ستون‌های با قطر بزرگ‌تر و میانه‌ی سیالی پرشده استفاده می‌کنند. این ستون‌ها معمولاً دارای یک پایه‌ی سیلیکا یا آلومینا با سطح داخلی بزرگ و پوشش دهنده‌های خاص هستند. پوشش دهنده‌ها به منظور افزایش انتخاب‌پذیری و جداسازی بهتر ترکیبات مورد استفاده قرار می‌گیرند. ستون‌های پرشده در تجزیه‌ی ترکیباتی که دارای ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی مشابه اند، مانند ترکیبات هیدروکربنی، بسیار موثر می باشند.

• ستون‌های نازک (Capillary Columns):

ستون‌های نازک در گاز کروماتوگرافی گازی بسیار رایج هستند. این ستون‌ها دارای لوله‌ای بسیار باریک با قطر داخلی در حدود 0.1 تا 0.5 میکرون و طول بلند می‌باشند. ستون‌های نازک معمولاً از مواد سیلیکونی، پلی‌ایمیدی، پلی‌ایمیدی مودیفای شده یا پلی‌گلیکولی تشکیل شده‌اند. با توجه به خواص سطح داخلی و ترکیب مواد این ستون‌ها، جداسازی بهتری از ترکیبات مختلف انجام می‌دهند.

تقسیم بندی ستون کروماتوگرافی گازی

ستون‌های گروماتوگرافی گازی بر اساس خواص سطح داخلی، جداکنندگی و نوع پوشش می‌توانند به صورت زیر تقسیم بندی شوند:

بر اساس خواص سطح داخلی:

• ستون‌های سیلیکونی: دارای سطح داخلی سیلیکونی هستند و برای تحلیل ترکیبات آلی استفاده می‌شوند.
• ستون‌های سیلیکون مودیفای شده: ستون‌های سیلیکونی با پوشش‌های مودیفی شده‌ای مانند سیلان‌های آلی، فازات مایع و غیره که جداسازی بهتری در اختیار می‌دهند.
• ستون‌های معدنی: ستون‌هایی که از مواد معدنی مانند آلومینا و زیرکونیا ساخته شده‌اند. برای تجزیه ترکیبات غیر آلی مانند گازهای نجیب و همچنین برخی ترکیبات آلی به کار می‌روند.

بر اساس جداکنندگی:

• ستون‌های پلار: دارای سطحی پلار هستند و برای تجزیه ترکیبات با خواص پلار استفاده می‌شوند.
• ستون‌های غیرپلار: دارای سطحی غیرپلار هستند و برای تجزیه ترکیبات غیرپلار به کار می روند.
• ستون‌های میانی: دارای خواص جداکنندگی بین پلار و غیرپلار هستند و برای تجزیه ترکیبات با خواص متوسط استفاده می شوند.

بر اساس نوع پوشش:

ستون‌های فاز ثابت: ستون‌هایی که پوشش ثابتی بر روی سطح داخلی خود دارند و بر اساس خواص این پوشش تجزیه صورت می‌گیرد.

ابعاد ستون کروماتوگرافی گازی

ابعاد ستون‌های گروماتوگرافی گازی ممکن است متفاوت باشد و به طور عمومی به دو جنس ستون متفاوت، یعنی ستون‌های پرشده (packed columns) و ستون‌های نازک (capillary columns)، اشاره می‌کند. در زیر، ابعاد معمولی برای هر یک از این دو نوع ستون آورده شده است:

ستون‌های پرشده:

1. قطر داخلی: معمولاً در حدود 2-4 میلی‌متر
2. طول: معمولاً بین 1 تا 10 متر (اما طول‌های بلندتر نیز وجود دارد)
3. اندازه ذرات پایه: معمولاً بین 80 تا 120 مش

ستون‌های نازک:

• قطر داخلی: معمولاً بین 0.1 تا 0.53 میلی‌متر
• طول: معمولاً بین 10 تا 100 متر (اما طول‌های بلندتر نیز ممکن است به کار گرفته شوند)
• ضخامت لایه نازک: معمولاً در حدود 0.1 تا 5 میکرون

به طور کلی، ستون‌های نازک نسبت به ستون‌های پرشده قطر کوچکتری دارند و طول بلندتری دارند. این ابعاد ممکن است بسته به نوع نمونه و تجزیه مورد نیاز متغیر باشند .

نحوه ی انتخاب انواع ستون gc ( ستون کروماتوگرافی گازی )

انتخاب نوع ستون گروماتوگرافی گازی (GC column) بستگی به موارد زیر دارد:

• نوع ترکیبات مورد تجزیه: برای انتخاب ستون مناسب، نوع ترکیبات مورد تجزیه بسیار مهم است. ترکیبات آلی، ترکیبات غیر آلی، ترکیبات پلار و غیرپلار، ترکیبات با وزن مولکولی بزرگ و غیره هر کدام نیازمند نوع ستون خاصی هستند.
• خواص فیزیکی و شیمیایی ترکیبات: توجه به خواص فیزیکی و شیمیایی ترکیبات مورد تجزیه مانند بخاردهی، استحاله، پلاریته، توزیع بین آب و گاز، نقطه جوش و نقطه ذوب آنها اهمیت دارد. براساس این خواص، ستونی که بتواند ترکیبات را به خوبی جداسازی کند انتخاب می‌شود.
• نوع آشکارساز مورد استفاده: نوع آشکارسازی که در گاز کروماتوگرافی استفاده می‌شود نیز تاثیری در انتخاب ستون دارد. برخی آشکارسازها بهترین عملکرد را با ستون‌های خاصی دارند و در نتیجه باید ستونی را انتخاب کرد که با آشکارساز به خوبی کار کند.
• کاربردهای مورد نیاز: نوع کاربرد و نتایج مورد انتظار نیز در انتخاب ستون تاثیرگذار است. برای کاربردهای خاص مانند تجزیه ترکیبات بسیار پیچیده، تجزیه ترکیبات تحت فشار، تجزیه ترکیبات زیستی و غیره نیاز به ستون‌های خاصی وجود دارد.