Гібридні методи. Газова хромато-мас-спектрометрія

Дніпропетровський національний університет імені  О. Гончара

КАФЕДРА АНАЛІТИЧНОЇ  ХІМІЇ

КУРСОВА РОБОТА

з аналітичної хімії

на тему:  Гібридні методи. Газова хромато-мас-спектрометрія

Студентки   3   курсу ХФ-08-2 групи

напряму підготовки 040101 Хімія

спеціальності  6.040101 Хімія

Бузко Я.А.

Керівник  доцент, к.х.н.

                                                                             Жук Л.П.

Кількість балів____________ 

Національна шкала ________

Оцінка  ECTS _____________

Члени комісії :      

                                                                                                                 __________ Сиротина Н.О.                                                                                                                                                      

___________       Божко С.Ю.

____________     Дудка С.П.

м. Дніпропетровськ, 2012 р.

ЗМІСТ

ВСТУП

Газова хромато-мас-спектрометрія (ГХ-МС) є гібридним методом аналізу, з цієї причини вона повинна розглядатися як поєднання газової хроматографії і мас-спектрометрії. Процеси розділення і аналізу тут протікають абсолютно  незалежно один від одного.

На сьогоднішній день газова хромато-мас-спектрометрія (ГХ-МС) є найбільш широко використовуваним різновидом органічної мас-спектрометрії. Стиковка газового хроматографа і мас-спектрометра була абсолютно логічною, оскільки обидва методи використовувались для аналізу суміші органічних сполук в газовій фазі і мали приблизно рівну чутливість. Єдиною проблемою для об'єднання двох методів в єдиному приладі був робочий тиск. Газовий хроматограф працює при атмосферному тиску, а мас-спектрометр в умовах глибокого вакууму. Основні принципи стикування були сформульовані і втілені в життя в 1957 році. Початкові проблеми, пов'язані з недостатньою потужністю  вакуумних систем і набивними колонками з робочими потоками газу-носія 30 мл / хв., вирішувалися установкою сепараторів різного типу. Ці прилади розміщувались між вихідним кінцем колонки хроматографа і йонним джерелом мас-спектрометра і призначалися для заповнення проби аналізованою речовиною за рахунок вибіркового відкачування значно більш легкого газу-носія. Поява більш потужних вакуумних систем і капілярних колонок з меншими потоками (0,5-2 мл / хв.) значно полегшило задачу, а заміна металу або скла, з яких виготовлялися колонки, на плавлений кварц дозволила ввести кінець колонки безпосередньо в йонне джерело. Все  це зробило метод ГХ-МС простим і ефективним.

1. Гібридні методи

Гібридні методи  аналізу — група методів, що базуються на поєднанні різноманітних способів розділення багатокомпонентних сумішей, концентруванні компонентів, їх ідентифікації і визначенні. Реалізація цих аналітичних операцій може бути виконана як в одному, так і декількох окремих приладах.

Найбільш перспективними серед гібридних методів  аналізу є методи, що поєднують хроматографічний аналіз (газову хроматографію, рідинну хроматографію, високоефективну рідинну хроматографію (ВЕРХ)) з мас-спектрометрією та ІЧ-спектрофотометрією, а також екстракційні методи розділення і концентрування з різними фізико-хімічними методами аналізу: екстракційно-фотометричним, екстракційно-флуоресцентним, екстракційно-рефрактометричним, екстракційно-полярографічним, екстракційно-йонометричним, екстракційно-кондуктометричним, екстракційно-плазмофотометричним, екстракційно-хроматофотометричним, екстракційно-осцилополярографічним, екстракційно-атомноабсорбційним.

Гібридні методи  аналізу значно підвищують селективність і чутливість визначень, зокрема різноманітних домішок. У фармацевтичному аналізі вони знайшли застосування при визначенні та ідентифікації компонентів багатокомпонентних лікарських форм у них як органічної,так і неорганічної природи, при аналізі слідових кількостей папаверину, кодеїну, кокаїну, ефедрину та ін., при дослідженні метаболітів у біологічних матрицях[1].

Серед аналітичних методів, що найбільш інтенсивно розвиваються в останні роки, важливе місце належить газовій хроматографії. Вона типова  для методів, які називають гібридними. Тут злиті воєдино спосіб поділу (хроматографична колонка) і спосіб неселективного визначення розділених компонентів (детектор). Така гібридизація реалізується в одному компактному приладі. Таким чином, гібридними вважаються способи аналізу, у яких органічно об'єднані поділ і визначення. Це об'єднання - не просто послідовне використання двох прийомів. З'являється нова якість: методи поділу й визначення утворять не «механічну суміш», а нову «хімічну сполуку».

Газова хроматографія  дозволяє розділяти й визначати речовини, що мають значну  летючість й термічну стійкість. Багато органічних сполук мають такі властивості. Переваги газової хроматографії - високий ступінь поділу, відносна простота, низька межа виявлення, можливість автоматизації.

Розвиток цього методу, випуск зроблених хроматографів  дозволили вирішити багато складних завдань аналізу нафтопродуктів, полімерних матеріалів, синтетичних кислот, спиртів, біологічно активних речовин і багатьох інших об'єктів. Фахівці в цій області - А.А. Жуховицький, Н.М. Туркельтауб, А.В. Кісєльов, В.Г. Березкин, К.И. Сакодинський і багато хто інших - внесли великий вклад у розвиток методу. Запропоновано багато нових варіантів газової хроматографії, налагоджений випуск апаратур для газової хроматографії. Хроматографи серії «Цвєт» відзначені державною премією.

Успіхи газової хроматографії  можна ілюструвати на прикладі її використання в одній лише галузі - у нафтохімії. Це основний метод аналізу в нафтохімічному виробництві. Більша експресність визначень, низька межа виявлення й простота експерименту роблять свою справу: близько 90 % усіх аналізів у даній галузі доводиться на частку газової хроматографії.

Хоча найбільше поширення  газова хроматографія одержала в  аналізі сумішей органічних речовин, вона придатна й для цілей неорганічного аналізу. Деякі сполуки металів мають досить високу летючість і термічну стійкість.

Як детектор для визначення компонентів, розділених у газохроматографичному стовпчику, можна використати мас-спектрометр. У цьому випадку ми одержуємо ще більш складний гібрид: систему газовий хромато - мас-спектрометр. Ця комбінація одержала широке поширення також і за кордоном, причому, таке сполучення забезпечує експресність визначень, низька межа виявлення. Ця комбінація обрана в США для оснащення державних лабораторій контролю якості природних вод. Інша система з тих же компонентів використовується для ідентифікації лікарських речовин і їхніх метаболітів, що містяться в організмі людини, наприклад у крові. Установка дозволяє швидко ідентифікувати більше 400 ліків, їхніх метаболітів, природних речовин, що утримувані в організмі, і різних домішок.

2. Поняття про хроматографію

        У 1952 р. англійський учений А.Дж. Мартін і його співробітник А.Джеймс, займаючись аналізом жирних кислот, зробили два дуже важливих спостереження. По-перше, вони виявили, що методом хроматографії можна розділити не тільки розчинені рідкі речовини, але також гази і пари. По-друге, вони показали, що поділ може здійснюватися не тільки завдяки багаторазовому повторення циклу адсорбція-десорбція, але і шляхом чергування абсорбції і десорбції.

Слова адсорбція і  абсорбція відрізняються між собою однією літерою, але використовуються вони для позначення абсолютно різних процесів. Адсорбція являє собою концентрування речовини на поверхні розділу фаз (твердої-газоподібної, твердої-пароподібної, твердої-рідкої). При абсорбції розчини, гази або пари теж стикаються з рідкою фазою, але молекули цих речовин не затримуються на поверхні розділу, а поглинаються, тобто розчиняються, в об’ємі рідини і твердого тіла (рис.1).

Явища, пов'язані з  абсорбцією газів в рідинах, лежать в основі газорідинної хроматографії найбільш поширеного в даний час методу розділення. Коли над рідким розчином знаходиться газ, то між молекулами газу, які розчиняються в рідині і тими, що залишаються в газовій фазі, встановлюється динамічна рівновага. Якщо над рідиною знаходиться не індивідуальний газ, а суміш газів і ця суміш почне переміщатися, то окремі компоненти газової суміші, маючи різну розчинність в цій рідині, пересуваються з різними швидкостями. У кінцевому рахунку газова суміш розділиться на складові частини.

Як видно, принцип поділу рідких сумішей, запропонований Цвєтом, може знайти застосування і для аналізу сумішей газів. Впровадження цього принципу в аналітичну практику відкрило «золотий вік» хроматографії, який триває і в наші дні. 

 
         Рис. 1 - Адсорбція і абсорбція на межі розділу рідкої і газової фаз

Більшість хроматографічних методів засновано на тому, що аналізована суміш разом з рухомою фазою пропускають через хроматографічну колонку. В залежності від того, чи є нерухома фаза твердим носієм або рідиною, компоненти аналізованої суміші адсорбціюються на поверхні твердого тіла або розчиняються в рідині. У результаті ці компоненти утримуються нерухомою фазою і просуваються по колонці повільніше, ніж інертна рухома фаза. Якщо умови хроматографії сприятливі для поділу, то кожен компонент утримується нерухомою фазою по-різному. В результаті швидкості просування окремих компонентів вздовж колонки будуть неоднакові, і, як і в дослідах Цвєта, кожен компонент утворює своє «кільце», і ці «кільця», або, як їх називають, зони, роздільно, одна за одною вийдуть з колонки.  

Механізм поділу сумішей  у колонці не залежить від того, чи знаходяться окремі компоненти в газовій фазі або в рідкому розчині, хоча хроматографи, призначені для маніпулювання з газами і рідинами, мають різну конструкцію. Прилад для аналізу сумішей у вигляді газу або пари називається - газовим хроматографом, а метод аналізу - газовою хроматографією. Рідкі суміші аналізують за допомогою рідинного хроматографа, і метод аналізу отримав назву рідинної хроматографії.

3. Устаткування для хроматографії

Всі хроматографи мають  чотири основні частини: пристрій введення проби, хроматографічна колонка, детектор, реєстратор. Принципова схема газового хроматографа наведена на рис. 2.

Рис. 2 - Схема газового хроматографа  

Колонку, в якій відбувається поділ сумішей, справедливо вважають «душею хроматографа», хоча в сучасних приладах цей пристрій зовсім несхожий на широку трубку, використану Цвєтом в своїх перших дослідах. Як правило, хроматографічні колонки виготовляють з металевих або скляних, а зараз і кварцових трубок, внутрішній діаметр яких не перевищує 2 мм, довжина змінюється від декількох сантиметрів до декількох метрів. Для того щоб довгі трубки можна було б помістити в камеру хроматографа з регульованою температурою, тобто в термостат, їх зазвичай скручують у спіраль. У таких колонках знаходиться нерухома фаза. Тверда нерухома фаза являє собою пористий адсорбент. Колонки з рідкої нерухомою фазою можна приготувати двома способами. Перший спосіб полягає в тому, що в колонку поміщають твердий адсорбент, заздалегідь просочений рідкою фазою. Другий спосіб полягає в тому, що рідку фазу наносять на стінки довгих капілярів. 

Важливою деталлю хроматографа є дозатор-пристрій для введення проби, яке дозволяє швидко у вигляді  компактної порції ввести в потік  газу-носія строго певну кількість  аналізованого речовини. Дуже часто пробу вводять наступним чином. Спочатку зразок набирають у шприц-дозатор голкою медичного шприца, а потім, як показано на рис. 3, цією голкою проколюють силіконову прокладку і вводять відповідний об'єм зразка в потік газу-носія.

Рис. 3 - Введення проби шприцом-дозатором через резинову прокладку

Інший поширений метод  введення проби полягає в наступному. Спочатку потік досліджуваного газу пропускають через невелику трубку, об’єм якої попередньо був точно визначений. Потім поворотом крана в цей відомий об’єм поступає газ-носій і виштовхує звідти в колонку залишки проби. Дозатор газового хроматографа, забезпечений обігрівачем для обігріву і це дає можливість подавати в прилад рідкі при кімнатній температурі проби. Дозатор обігрівається і дуже швидко випаровує рідку пробу, утворені пари потрапляють в потік газу-носія і разом з газом надходять в розділову колонку хроматографа.

Для того, щоб простежити за процесом поділу, треба точно  виміряти час проходження даного компонента суміші через колонку, тобто  час виходу з колонки. Цій меті служить детектор-пристрій, здатний давати електричний сигнал при зміні будь-якої фізичної властивості компонентів, що виходять з колонки. Якщо через детектор проходить газ-носій, на діаграмній стрічці записується більш-менш горизонтальна пряма, яку називають нульовою лінією. Якщо ж з потоком газу-носія в детектор потрапляє визначуваний компонент з іншими, ніж у газу-носія, фізичними властивостями, перо самописця почне відхилятися від нульової лінії і переміщатися в напрямку, перпендикулярно напрямку руху діаграмної стрічки. Після проходження через детектор розділеної на компоненти суміші, хроматограма (запис на діаграмній стрічці) являє собою набір колоподібних піків, кожен пік відповідає, як правило, одному компоненту (рис. 4).

 
Рис. 4 - Графічна залежність висоти хроматографічного піку від часу

Детектор здатний реєструвати  зміну якихось певних визначуваних фізичних властивостей суміші, наприклад її теплопровідності або показника заломлення. Оскільки фізичні властивості вихідної з колонки суміші залежать від складу, момент проходження через детектор окремої зони реєструється відповідним сигналом. Для ідентифікації органічних речовин використовується так званий час утримування, тобто час, що минув з моменту введення проби в хроматограф до моменту появи речовини в детекторі (рис. 5).

 
   
Рис. 5 - Визначення часу утримування по хроматографічному піку

 Для більшої  надійності правильність ідентифікації перевіряють за допомогою чистої  індивідуальної сполуки. Робиться це таким чином. Досліджувану суміш розбивають на декілька зразків і в кожен зразок вводять точно, чітко визначену кількість індивідуальної сполуки, присутність якої передбачається в цій суміші. Якщо ідентифікація за часом утримування проведена правильно, то висота відповідного піка на хроматограмі після введення індивідуальної сполуки повинна збільшитися. Однак цей метод не можна назвати однозначним, тому що серед величезної кількості органічних сполук є безліч речовин з однаковими термінами утримування[2].

4. Поняття про мас-спектроскопічний  метод  аналізу

Мас-спектроскопія – метод  дослідження речовини шляхом визначення мас іонів цієї речовини (частіше відношення  мас іонів до їхніх зарядів) і їхніх кількостей. Сукупність значень мас й їхніх відносних вмістів (концентрацій )  називається мас-спектром.  На рис. 6  приведено  вигляд  мас-спектру  метилсаліцилату.

Рис. 6– Мас-спектр метилсаліцилату

У мас-спектроскопії використається поділ у вакуумі йонів різних мас під впливом електричних і магнітних полів.  Тому досліджувана речовина насамперед піддається  процесу  йонізації.  Процес  йонізації виключається при вивченні йонної структури  вже йонізованих газів, наприклад в електричному розряді або в йоносферах  планет. У випадку рідких і твердих речовин їх або попередньо випаровують, а потім йонізують, або ж застосовують  поверхневу  йонізацію. Частіше за негативні досліджуються позитивні  йони,  тому  що  існуючі методи  йонізації  дозволяють одержувати їх простішими шляхами й у більших кількостях. Однак у ряді випадків досліджують і негативні йони.

Перші мас-спектри були отримані у Великобританії Дж. Дж. Томсоном  (1910), а потім Ф. Астоном (1919). Вони привели до відкриття стабільних ізотопів.  Спочатку мас-спектроскопію  застосовували  переважно для визначення ізотопного  складу елементів і точного виміру  їх атомних мас. Мас-спектрометрія  і  дотепер є одним з основних методів, за допомогою яких одержують дані про маси ядер й атомні маси елементів. Варіації ізотопного складу елементів можуть бути визначені з відносною погрішністю ±10^-2 %, а маси ядер – з  відносною погрішністю ±10^-5 % для легких і  ±10^-4 % для важких елементів.  Висока точність і чутливість мас-спектрометрії як методу ізотопного аналізу привели до її застосування  й  в  інших областях, де істотним  є  знання ізотопного складу елементів, насамперед у ядерній техніці. У геології й геохімії мас-спектральне визначення ізотопного складу ряду елементів (Плюмбуму, Аргону й інших) лежить в основі методів визначення віку гірських порід і рудних утворень. Мас-спектрометрія широко  використовується в хімії для елементного й молекулярного структурного аналізу.  Мас-спектральний аналіз елементної сполуки речовини особливо точний, коли ця речовина випаровується у вигляді вихідних не розкладених молекул і помітна частка цих молекул не розпадається в йонному джерелі спектрометра. Тоді, застосовуючи мас-спектрометри з високою роздільною здатністю, у молекулі органічної речовини можна, наприклад, однозначно визначити число атомів С, Н, О та інших по масі молекулярного йона. Для аналізу елементної сполуки важко летучих  речовин застосовують йонізацію методом вакуумної іскри.  Якісний молекулярний мас-спектральний аналіз сумішей заснований на тому, що мас-спектри молекул різної будови різні, а кількісний – на  тому, що йонні струми від компонентів суміші пропорційні вмістам цих компонентів.

Точність кількісного молекулярного  аналізу в найкращому разі досягає  точності ізотопного аналізу, однак  часто кількісний молекулярний аналіз затруднений через рівність  мас  різних йонів, що утворяться при йонізації різних речовин. Для подолання цих труднощів у мас-спектрометрах використають «м'які» способи йонізації, що дають мало осколкових йонів, або ж комбінують  мас-спектрометрію  із  іншими методами аналізу, особливо часто з газовою хроматографією.

Молекулярний структурний  мас-спектральний аналіз заснований на тому, що при йонізації речовини деяка частина  молекул перетворюється на  йони, не руйнуючись, а деяка частина  при цьому розпадається на осколки - фрагменти. Вимір мас і відносного вмісту молекулярних і осколкових йонів (молекулярного мас-спектра) надає інформацію не тільки про молекулярну масу, але й про структуру молекули.

У фізико-хімічних дослідженнях мас-спектрометрію застосовують при  дослідженнях процесів йонізації, вивченні фізичної й хімічної кінетики; для визначення потенціалів йонізації, теплоти  випаровування,  енергій зв'язку атомів у молекулах. За допомогою  неї  проведені виміри  складу  атмосфери  Землі (можливі аналогічні виміри складу атмосфер  і  інших планет). Її  починають застосовуватися як експресний метод газового аналізу в медицині.  Висока абсолютна чутливість мас-спектрометрії  дозволяє використати її  для аналізу дуже невеликої кількості речовини ( 10^-12 г. ).

5. Устаткування для  мас-спектроскопії

Мас-спектрометрію (МС) можна розглядати як сукупність двох окремих процесів: йонізації поділу йонів за масами і реєстрації утворюваних йонів. Численні методи йонізації можна поєднати з різними способами поділу йонів в залежності від поставлених завдань. На рис.7 пояснюється принцип дії магнітного мас-спектрометра.

 
                         
Рис. 7 - Принципова схема магнітного мас-спектрометра 
 

При бомбардуванні електронами  молекул в газоподібному стані  зв'язки в молекулах розриваються і утворюються йони. Вид і кількість виникаючих фрагментів характерні для даної молекули. При накладенні магнітного поля, позитивно заряджені частинки прискорюються і рухаються по зогнутим кривим, радіус кривизни яких пропорційний кореню квадратному з маси йона. При деякому постійному магнітному полі потік йонів, містить йони з ідентичним відношенням маса / заряд, потрапляє на колектор. Тут при розряді йонів виникає струм, пропорційний відповідній кількості йонів з відповідною масою. Зміною магнітного поля поступово переводять на колектор потоки йонів з іншим відношенням маса / заряд. Струм колектора записується і дає мас-спектрограм. Мас-спектр може служити для ідентифікації молекули.

У квадрупольному мас-спектрометрі (рис. 8) поділ по масі досягається іншим чином. Між чотирма паралельними стрижнями створюється високочастотне електричне поле.

 
   
Рис. 8 - Схема пристрою квадрупольного мас-спектрометра.  

Коли пучок йонів потрапляє в це поле, тільки йони з певним відношенням маса / заряд мають стабільну траєкторію і потрапляють на детектор (колектор). Детектування пучків з різним відношенням маса / заряд (розгортку мас-спектра) проводять варіюванням параметрів електричного поля. 

Можна уявити собі, з якими  труднощами доведеться зіткнутися при спробі розшифрувати мас-спектр зразка, що складається з декількох речовин з великими молекулярними масами. У той же час, якщо підключити до мас-спектрометру газовий хроматограф, то інтерпретувати спектри стане значно легше, так як перед бомбардуванням суміш буде поділена на індивідуальні компоненти.

6. Газова хромато-мас-спектрометрія

Вже давно мас-спектрометр  розглядають як відмінний детектор для газової хроматографії. Як газовий хроматограф, так і мас-спектрометр являють собою в принципі відносно нескладні прилади, а напівочікувані за допомогою кожного з них аналітичні дані прості для усвідомлення та використання.

Коли ці два прилади з'єднують в єдину газову хромато-мас-спектрометричну систему, можливості такої системи не рівні просто сумі можливостей кожного приладу; аналітичні можливості збільшуються експоненціально.

 Для того, щоб реалізувати  весь потенціал, ув'язнений у  величезній кількості даних, генеруючи експортувати хромато-мас-спектрометром, необхідний спеціалізований комп’ютер. З підключенням комп'ютера до приладу стають можливими багато операцій з даними, що збільшують їх аналітичну цінність. Отримані за допомогою мас-спектрометричного детектора спектри, дають таку інформацію про якісний склад проби, яку не можуть дати інші газо-хроматографічні детектори.

 
   
Рис. 9 - Принципова схема магнітного мас-спектрометра в комбінації з  газовим хроматографом

Мас-спектрометричний детектор має більшу чутливість, крім того, він  руйнує пробу, дає інформацію про  масу і розрізняє швидше гомологи, ніж ізомери. Принципова схема мас-спектрометра в комбінації з газовим хроматографом представлена ​​на рис. 9.  

Першим кроком при газовому хромато-мас-спектрометричному аналізі є зазвичай сканування по всьому діапазону мас (рис. 10). Ідентифікацію проводять за допомогою бібліотеки спектрів, найчастіше закладеної в пам'ять ЕОМ (електронна обчислювальна машина), яка одночасно і управляє роботою детектора. Вивчення характеристичних піків і молекулярних іонів відіграє важливу роль при ідентифікації сполуки.

 
  
Рис. 10 - Мас-спектр повного сканування

В певному діапазоні  виміряні всі відносини маса / заряд.

Наступним кроком є ​​якісний  аналіз, для чого використовують метод реєстрації окремих йонів. Для цього застосовують фільтр, щоб досліджувати тільки декілька видів йонів і тим самим підвищити чутливість.

Рис. 11 - Хроматограма за всіма йонами

Нарешті, підсумовують усі осцилограми по окремим йонам і наносять на діаграму з єдиним масштабом часу (рис. 11), щоб отримати хроматограму за всіма йонам в пробі.

       Подальший розвиток методів газової хромато-мас-спектрометрії (ГХ – МС) і широке застосування комп'ютерної техніки привело до того, що мас-спектрометрія стала доступною не лише фахівцям, але активно використовується як стандартний метод детектування в газовій хроматографії. Комп'ютер керує системою в цілому, записує дані, накопичує масові спектри. Нагромадження великої кількості мас-спектрів за секунду вимагає великого об'єму пам'яті і високої швидкодії машини. Приклад застосування хромато-мас-спектрометрії для розділення суміші лікарських речовин наведено на рис. 12.

 
 Рис.12 - Хромато-мас-спектрометр для розділення суміші лікарських         речовин

 
 Рис. 13 - Порівняння спектру речовини з часом утримування морфіну і із       спектром морфіну

Порівняння спектру  речовини з часом утримування  морфіну (рис. 12) і порівняння із спектром морфіну, закладеним в банк даних (рис. 13).

У наші дні мас-спектрометри випускають тільки в комплекті з комп’ютером. Велику допомогу при ідентифікації надає банк мас-спектральних даних, який замовник отримує разом з приладом. В мас-спектрометричних аналізах нові результати неперервно вводяться в пам'ять комп'ютера, поповнюючи банк даних. При необхідності скористатися банком аналітик посилає в ЕОМ запит, і комп'ютер сам знаходить в пам'яті спектр, який краще за інших відповідає зареєстрованому в даний момент спектру. Обидва спектри з'являються на екрані, і тепер залишається тільки зіставити дві спектральні картини. Порівняння спектрів, тобто своєрідне впізнання по «відбиткам пальців», значно простіше для ідентифікації невідомих речовин, ніж реконструкція молекул за окремими фрагментами. Єдина необхідна умова для такої ідентифікація - наявність у банку даних спектра тієї самої речовини, що надійшла для аналізу. Хромато-мас-спектрометрія знайшла широке застосування в різних областях хімії, медицини, фармацевтичного виробництва, екологічного моніторингу та технологічного контролю в промисловості[3].

7. Використання газової хромато-мас-спектрометрії

7.1 Газова хромато-мас-спектрометрія в аналізі нафти та нафтопродуктів

До складу фракцій  нафти і нафтопродуктів можуть входити  тисячі компонентів. До найпростіших фракцій - природний газ, який складається в основному з метану. У залежності від джерела видобутку природний газ може також містити Карбон(IV), гідроген сульфур. Інші фракції з більш високими температурами кипіння це - лігроїн, середні дистиляти, масла й осад. Ці фракції можуть бути в подальшому очищені для отримання бензину, дизельного та авіаційного палива, мастил, асфальту. Деякі з цих фракцій переводять в основні розчинники, олефіни і ароматичні сполуки.

ГХ-МС використовують для  аналізу фракцій від природного газу до газойлів з температурами кипіння до 650 ° C. У зв'язку з надзвичайною складністю молекулярного розподілення в середніх дистилятах і газойль рідинно-хроматографічне розділення по полярності молекул полегшує наступний ГХ-МС аналіз. Нелеткі фракції можна аналізувати з використанням піролізу зразка при температурах більше 450 ° C, зазвичай 600-800 ° C, перед ГХ-МС аналізом.

ГХ-МС інтенсивно використовується в органічній геохімії нафти. Екстракти з геологічних зразків (нафта, вугілля, сланець) являють собою складні суміші органічних сполук. Деякі з них є біомаркерами, які можуть дати інформацію про походження нафти і вугілля та умовах відкладення порід. Біомаркери - це вуглеводні, що зберегли вуглецевий скелет знаходячись на великій глибині стародавніх організмів, що зазнали фізико-хімічні перетворення. Біомаркерами є ізопреноїди, тритерпани, стерани, порфірини. Вугілля і сланці містять нерозчинні і нелеткі макромолекулярні компоненти - кероген. Це основний попередник нафти і газу . Для його аналізу запропонована техніка миттєвого піролізу в поєднанні з ГХ-МС.

ГХ-МС використовується при рутинних аналізах бензину і  інших палив з метою визначити  компонентний склад - парафіни, ізопарафіни, олефіни, нафталіни і ароматику[4].

7.2 Використання методу газової хромато-мас-спектрометрії для аналізу  забруднень навколишнього середовища

В даний час найбільша  увага в питаннях дослідження забруднення навколишнього середовища приділяється аналізу природних і стічних вод.    ГХ-МС з он-лайн твердофазною екстракцією дозволяє достовірно визначити слідові кількості відомих сполук і орієнтовно ідентифікувати невідомі сполуки.

Системи (ГХ-йонна пастка) забезпечують високу чутливість і підвищену селективність в режимі МС-МС(детектування дочерних йонів). Так, ГХ-ІЛ в поєднанні з он-лайн твердофазною екстракцією була оптимізована для визначення слідових кількостей полярних і неполярних пестицидів. Чудові тандемні мас-спектри були отримані при концентраціях речовин у воді 0.1 нг / л.