A disponibilidade e o baixo preço do hélio, ao longo de décadas, o tornaram o gás de arraste padrão para a maioria das aplicações de GC. No entanto, a volatilidade mais recente do mercado e da oferta forçou os usuários de GC a considerar outros gases como opção de substituição. Hidrogênio, nitrogênio e argônio são opções potenciais como gás de arraste e gás detector, dependendo da aplicação.
Nitrogênio (N2) – Alguns usuários consideram o nitrogênio como um substituto para o gás de arraste. Ele é facilmente disponível (o nitrogênio compõe 79.1% da atmosfera terrestre), relativamente barato e inerte. A molécula (N₂) é composta por dois átomos de nitrogênio, o que lhe confere propriedades semelhantes às de um gás nobre.
Para aplicações de cromatografia gasosa com Detector de Ionização de Chama (FID), o nitrogênio como gás de composição melhora o formato da chama, o que aumenta a sensibilidade da análise. No entanto, como gás de arraste, o nitrogênio deve ser usado em vazões mais baixas para obter resolução adequada entre os picos. Suas desvantagens incluem uma faixa estreita de velocidade linear ótima e uma velocidade linear ótima baixa, o que requer mais tempo de análise.
Argônio (Ar) – O argônio é o terceiro gás mais comum na atmosfera, depois do nitrogênio e do oxigênio, embora represente menos de um por cento da atmosfera (aproximadamente 0.9%). É um gás nobre e completamente inerte, não reativo com nenhuma outra substância. Comercialmente, é produzido apenas como subproduto da separação do ar industrial, portanto, a oferta é limitada e o custo é comparativamente alto.
Com sua densidade relativamente alta, o argônio pode ser eficaz em aplicações de purga. Também oferece bom desempenho em soldagem a arco e isolamento de janelas, onde sua baixa condutividade térmica é uma vantagem. Tem sido usado para substituir o hélio como refrigerante para painéis fotovoltaicos, por exemplo. Mas, na maioria das aplicações de GC, ele costuma ser menos ideal do que as alternativas.
Hidrogênio (H2) – O hidrogênio oferece múltiplas vantagens para a cromatografia gasosa. Possui uma velocidade linear ótima mais alta e pode ser operado em vazões mais elevadas. Os analitos eluem mais cedo com hidrogênio do que com hélio, o que acelera os tempos de análise, aumentando assim o rendimento da amostra e mantendo a alta qualidade da amostra.
A potencial desvantagem do hidrogênio é um risco ligeiramente aumentado: é um gás inflamável que requer algumas precauções para garantir o uso seguro. No entanto, os riscos podem ser facilmente mitigados. O limite inferior de explosividade (LEL) do hidrogênio é de 4.1% de concentração no ar.
Devido à sua leveza, o hidrogênio sobe e se dissipa rapidamente. Mesmo em um laboratório pequeno, o grande volume de ar, comparado à taxa relativamente baixa de produção ou consumo de hélio durante análises típicas de CG, significa que o risco de atingir o LEL é bastante baixo. A instalação de detectores de gás hidrogênio pode mitigar ainda mais o risco.
Vantagens do hidrogênio como gás transportador
Para muitas aplicações, usar hidrogênio em vez de hélio é uma solução viável. Os dois gases são igualmente compatíveis com a gama de materiais utilizados em equipamentos e suprimentos de GC, incluindo diversos metais (alumínio, latão, cobre e aço inoxidável) e polímeros/plásticos (por exemplo, PA, PTFE, PCTFE, PVDF e PFA). Metais e materiais envelhecem de forma diferente ao longo do tempo, levando os fabricantes de GC a preferirem aço inoxidável com hidrogênio como gás de arraste.
O hidrogênio pode melhorar o rendimento e os resultados da GC: ele proporciona um tempo de eluição e análise mais rápido que o hélio e gera formatos de pico mais nítidos.
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