المقدمة
يُعتبر جهاز كروماتوغرافيا الغاز (GC) من الأجهزة التحليلية الأساسية في المختبرات الكيميائية والبيولوجية. يتيح الجهاز فصل المكونات الكيميائية في مزيج ما وتحديد كل مركب على حدة، مما يوفر معلومات دقيقة عن التركيب الكيميائي للعينات. يعتمد GC على مرور الغاز الحامل (Carrier Gas) خلال عمود يحتوي على مادة ثابتة، حيث تتحرك المركبات بسرعات مختلفة حسب خصائصها الفيزيائية والكيميائية.
مبدأ عمل الجهاز
يعتمد GC على الفصل حسب فرق زمن الاحتجاز (Retention Time) لكل مركب في العمود. يُحقن المزيج في العمود، ويحمله غاز ناقل (Helium أو Nitrogen) خلال مادة ثابتة (Stationary Phase). المركبات تتفاعل بشكل مختلف مع المادة الثابتة، فتخرج من العمود عند أوقات مختلفة، وتُقاس إشاراتها بواسطة كاشف (Detector) لتكوين طيف كروماتوغرافي (Chromatogram) يوضح هوية وكمية كل مركب.
مكونات الجهاز
نظام الحقن (Injector)
لتحويل العينة إلى بخار قبل دخول العمود.
يمكن أن يكون Split أو Splitless حسب كمية العينة.
العمود (Column)
قد يكون عمودًا شعريًا (Capillary Column) أو عمودًا مملوءًا (Packed Column).
مملوء بمادة ثابتة لفصل المركبات حسب تفاعلاتها الكيميائية والفيزيائية.
الغاز الحامل (Carrier Gas)
helium أو nitrogen أو hydrogen.
مسؤول عن نقل المركبات عبر العمود.
الكاشف (Detector)
أمثلة: FID (Flame Ionization Detector)، TCD (Thermal Conductivity Detector).
يحول المركبات الخارجة إلى إشارات كهربائية تقاس بواسطة الكمبيوتر.
نظام القراءة والمعالجة
شاشة أو برنامج حاسوبي لعرض الكروماتوغراف (Chromatogram) وحساب تراكيز المركبات.
أنواع القياسات في GC
الفصل الكمي (Quantitative Analysis): تحديد كمية كل مركب باستخدام المنحنيات القياسية.
الفصل النوعي (Qualitative Analysis): تحديد هوية المركبات من خلال زمن الاحتجاز ومقارنة النتائج بالمعايير.
تحليل العينات المعقدة: دمج GC مع مطياف الكتلة (GC–MS) للحصول على معلومات تركيبية دقيقة.
التطبيقات في الكيمياء الحيوية
تحليل الأحماض الدهنية في الأغذية والزيوت.
قياس الهرمونات والفيتامينات في العينات البيولوجية.
رصد الملوثات البيئية مثل المبيدات الحشرية والمذيبات العضوية.
فصل المركبات العضوية المعقدة في الأبحاث الطبية والصيدلانية.
أمثلة عملية لاستخدام GC
قياس الزيوت الطيارة في النباتات باستخدام FID.
تحديد نسب الكحوليات والسكريات في العينات الغذائية.
رصد المركبات السامة في مياه الشرب والمخلفات الصناعية.
المزايا
فصل عالي الدقة للمركبات المختلفة.
القدرة على تحليل عينات صغيرة جدًا.
نتائج سريعة ومتكررة.
مناسبة للتحليل الروتيني والبحثي.
العيوب
يتأثر بنقاوة الغاز الحامل.
يحتاج إلى معايرة دقيقة ومستقرة.
لا يمكن تحليل المركبات غير المتطايرة دون تحويلها إلى بخار.
الخاتمة
يمثل جهاز كروماتوغرافيا الغاز أداة حيوية في الكيمياء التحليلية والتحليل البيولوجي. قدرته على فصل المركبات بدقة، وقياس تراكيزها، وسهولة دمجه مع كاشفات متقدمة مثل مطياف الكتلة، تجعل منه الخيار الأول في المختبرات البحثية والصناعية والطبية.
جامعة المستقبل الأولى على الجامعات العراقية الأهلية