يعمل الغاز الحامل كوسط ناقل للجزيئات الجارفة في الكروماتوغرافية الغازية. قبل اختيار الغاز الحامل علينا أن نأخذ بعين الاعتبار الشروط التالية:
- أن يكون الغاز خاملاً تجاه مكونات العينة.
- ألا يهاجم مكونات النظام.
- ألا يُظهر إشارة خاصة به في الكروماتوغرام الناتج.
- أن يتوفر بشكل عالي النقاوة.
- أن يكون غير مكلفاً اقتصادياً ومتوفراً بسهولة.
- أن يُعطي ثباتية خط قاعدة جيدة.
الغازات الثلاث الأكثر شيوعاً في الاستخدام كغازات حاملة في الكروماتوغرافيا الغازية هي: النتروجين والهيدروجين والهيليوم.
يقوم اختيار الغاز الخامل المناسب على أساس تفسير مخططات فان ديمتر Van Deemter للغازات الثلاث. وتدرس هذه المخططات تغير ارتفاع الصحن النظري بدلالة تغير سرعة التدفق. تكون السرعة المثلى عند النهاية الدنيا من المنحني لكل غاز، لأنه عند النهايات الدنيا تكون قيم ارتفاع الصحن النظري Theoretical Plate (يمكن تعريفه كحالة توازن ديناميكي بين السائل وبخاره) أصغرية والذي يُترجَم إلى فصل أفضل.
نلاحظ من المنحني سرعات الغازات الحاملة الثلاث وهي كالتالي:
Nitrogen – 12 cm/s
Helium – 20 cm/s
Hydrogen – 40 cm /s
نستخدم الغاز الخامل ذو المنحني المسطح والذي يقلل من التغيرات في قيم تدفق الغاز الخامل، ويعزز كفاءة العمود.
يمكن أن نستنتج الملاحظات التالية من المنحنيات:
يملك النتروجين النهاية الدنيا الأصغر بين الغازات الثلاث، مما يكسبه كفاءة فصل جيدة. ولكن يترافق ذلك بارتفاع حاد على جانبي النهاية الدنيا مما ينقص من كفاءة الفصل بشكل كبير على الجانبين.
بالمقابل، فإن الهيليوم يُظهر نهاية دنيا أوسع (أكثر تسطحًا) من النتروجين. ومع ذلك فإن استخدامه محدود نظرًا لصعوبة توفره وكلفته العالية مقارنة بالنتروجين.
أما الهيدروجين فإنه يملك النهاية الدنيا الأوسع بين الغازات الثلاث موزعة على مجال كبير من السرعات، كما أنه يتمتع بدرجة فصل ثابتة ضمن مجال سرعات التدفق وقريبة من القيمة المثلى.
فوائد استخدام الهيدروجين كغاز خامل:
نحصل على السرعات المثلى الأعلى في زمن تحليل أقصر وبالتالي إنتاجية أكبر للعينة. ولكي نحصل على جرف أسرع ودرجة فصل أكبر يمكن تجنب درجات الحرارة العالية وبالتالي إطالة عمر العمود. علاوة على ذلك فإنّ خواص الهيدروجين الإرجاعية تعمل على إزالة المواقع الحمضية المتوقعة في العمود مما يطيل من عمر العمود بشكل أكثر.
درجات الحرارة المنخفضة تعني استنزاف أقل للعمود وبالتالي إطالة في عمر العمود. يكون الانتشار أسرع في حال استخدمنا الهيدروجين بدلاً من النتروجين، كما أن عمليات الفصل تتم بسرعة أكبر عند استخدام الهيدروجين كغاز خامل.
إنّ الفوائد التي يقدمها غاز الهيدروجين تُقابِل بخطر قابلية الهيدروجين للاشتعال، مما يتطلب التدرب على التعامل بحذر شديد مع أسطوانات غاز الهيدروجين.
مولدات غاز الهيدروجين:
- توفر مولدات غاز الهيدروجين بديلاً قابلاً للتطبيق عند الحاجة لاستعمال غاز الهيدروجين كغاز حامل.
- يمكن أن تولد الكمية المطلوبة من الهيدروجين من وقت لآخر وبالتالي لا يوجد حاجة لتخزينه على نطاق واسع.
- إمكانية الإغلاق التلقائي في حال الكشف عن حدوث تسرب للغاز.
- نوعية الغاز الذي تنتجه ثابتة ومستقلة من أسطوانة لأخرى.
- توفر الوقت وتقي من مخاطر التسرب عند تغيير الأسطوانات.
يملك الهيدروجين مميزات عديدة مقارنةً بالهيليوم أو النتروجين، وهذه المميزات تؤمن الاحتياطات الكافية في التعامل والتخزين. تعد مولدات الهيدروجين خياراً مريحاً حيث يمكن تسديد كلفتها خلال وقت من سنة إلى سنتين.
المصدر:
Deepak Bhanot. Hydrogen, Helium or Nitrogen – Which is most suitable as a Carrier Gas? (April 4, 2014). Lab Training. Retrieved March 3, 2016, from http://lab-training.com/2014/04/04/hydrogen-helium-or-nitrogen-which-is-most-suitable-as-a-carrier-gas/
