ガスクロマトグラフィーヘッドスペースサンプラーを搭載したガスクロマトグラフ
略称GC
分類クロマトグラフィー
分析物有機化合物
無機化合物
気化 (en) する物質である必要がある
その他の手法
関連薄層クロマトグラフィー
高速液体クロマトグラフィー
ハイフン繋ぎガスクロマトグラフィー?質量分析法

ガスクロマトグラフィー (Gas Chromatography, GC) はクロマトグラフィーの一種であり、気化しやすい化合物の同定・定量に用いられる機器分析の手法である。サンプルと移動相が気体であることが特徴である。ガスクロマトグラフィーに用いる装置のことをガスクロマトグラフという。また、ガスクロとも呼称される。

測定感度は高感度な検出器を用いれば市販品でも数十fg/s（フェムトグラム毎秒）オーダーレベルにまで及ぶ。各種の科学分野で微量分析技術として汎用されている。
概要

注入口からシリンジ等で打ち込まれたサンプルは、まず高温の気化室で気化した後、キャリアガスによってカラムに移動する。または、気体のままシリンジやバルブで導入された試料はキャリヤーガスによってカラムに移動する。クロマトグラフィーの原理によって各成分は分離され、その後検出器で電気信号に変換される。

時間を横軸に、検出器から得られた信号強度を縦軸にとることでクロマトグラムが得られ、保持時間から物質の同定、ピークと呼ばれるクロマトグラムの高さまたは面積から定量を行う。

ガスクロマトグラフィーでの分析では、各成分のピークが十分に分離する条件を見つけることが重要であり、カラムの種類の選択とカラム温度の制御が大切である。特に、保持時間が長いとピークがブロードになるので、カラム温度を昇温しながら分析を行うことが多い。

ガスクロマトグラフィーは原則として分析対象物が気化する物質で無ければ分析出来ないため、汎用性ではHPLCにやや劣る。しかしながら、HPLCでは分析が困難な炭化水素、脂肪酸、アルコールなど沸点の勾配によって分離される物質の分析に優れるため、醸造、香料、油脂、石油化学等の分野で広く用いられる。
名称

一般的にガスクロとも呼ぶことが多く、ガスクロ工業（現：ジーエルサイエンス株式会社）という会社も存在した。
ガスクロマトグラフの構造ガスクロマトグラフの構造の模式図

ガスクロマトグラフは大まかに以下のような構成となっている[1]。構成は分析目的によって異なるため、多くの場合で拡張性を確保した設計がなされている。

試料導入部

キャリヤーガス導入部

気化室


恒温槽

加熱・冷却装置（室温以下での分析が必要な場合などに使用）・撹拌ファン


カラム

固定相

カラム管


検出器

検出データ出力装置


ガス排出部

ガス分取装置（無いこともある）


コントロールユニット

移動相

キャリヤーガスはガスクロマトグラフィーにおける移動相として用いられるガスのことで、一般にヘリウム、窒素、アルゴンなどの不活性ガスが用いられる。検出器としてTCDを使用する場合にはキャリヤーガスの熱伝導度が大きい方が検出感度が上がるため、ヘリウムを使用することが多い。FIDを使用する場合には安価な窒素を使用することが多い。

キャリヤーガスには高純度が要求される。
カラムおよび固定相ステンレス製パックドカラムキャピラリーカラム

カラムはガスクロマトグラフィーの固定相を充填、あるいは塗布した管である。カラムにはパックドカラムとキャピラリーカラムの2種類がある[1]。
パックドカラム

パックドカラム は数mm程度の筒の中に、シリカゲルや活性炭、ゼオライトなどの吸着力を持つ固体、あるいは天然由来の珪藻土や合成シリカなどの多孔質不活性担体[2]に不揮発性の液体を吸着させたものを固定相として充填したものである。不揮発性液体ならばどのようなものでも固定相とできるため極めて種類が多く、また自分で固定相の詰め替えが可能なので選択の幅が広い。また負荷できる物質量が多いため、主に目的化合物の分取用に使用される。

管の材料としては、ガラスやステンレスが一般的である[1]。ガラスは割れやすく、温度追随性がやや低い欠点があるが、化学的な安定性が高い利点がある。
キャピラリーカラム

キャピラリーカラム は溶融石英の内径 1 mm 以下の管の内壁に固定相を塗布したものであり[1]、ガスクロマトグラフィー特有のカラムである。かつては金属製やガラス製のものも使用されていたが、金属製のものは反応性があり、ガラス製のものは破損しやすいという欠点があるため、現在はほぼすべて溶融石英製のものに置き換えられた。ただし、近年ではキャピラリーの内面を特殊処理をして不活性化させることで、ステンレス製のカラムも市販されるようになった[3]。一般にパックドカラムに比べ単位長さあたりの理論段数は高いが、内壁に塗布することのできる固定相の量が少ないため付加される物質量は少ない。そのため主に分析用に使用される[1]。また、溶融石英に吸着される固定相は限られるため固定相の種類は少ない。
固定相

物質の保持時間は主に固定相の極性による。高極性の固定相は高極性の物質と親和性が高いため、高極性の物質の保持時間が長くなる。そのため固定相の異なるカラムを使用すれば、あるカラムで分離できなかった物質を分離できる可能性がある。

キャピラリーカラムにおいては主に以下の4種類の固定相が使用される。
無極性：ポリジメチルシロキサン

低極性：ポリジメチルシロキサン/ジフェニルシロキサン
2種の混合率によってさまざまな無極性?低極性のカラムが作られる
中極性：ポリメチルシアノアルキルシロキサン

高極性：ポリエチレングリコール

また、光学活性体の分離用には上記の無極性?中極性の固定相にシクロデキストリン誘導体を混和したものが使用される。

パックドカラムにおいてはこれらの他にシリカゲルや活性炭、ゼオライトや活性アルミナなどの吸着力を持つ固体、スクワランやジ-2-エチルヘキシルフタレートなどを担体に吸着させたものが固定相として使用される。

なお、それぞれの固定相ごとに使用上限温度が存在し、これを越えてしまうと固定相の溶出や分解が起こりカラムの寿命を縮めることになる。またキャピラリーカラムは保護のためにポリイミド樹脂で外側がコーティングされているが、300℃以上で使用するとこれが炭化しはじめ、脆くなって破損しやすくなるので取り扱いに注意が必要となる。
検出器

検出器はカラム出口に設置され、サンプルの各成分を検知して電気信号に変換する部位である。GCでは汎用目的にはTCDもしくはFIDが用いられる[1]。また他に微量の窒素化合物や硫黄化合物のみを検出するような検出器も存在し、これらは残留農薬の検査などのために使用される。
TCD（Thermal Conductivity Detector, 熱伝導度型検出器）
物質の熱伝導度の違いを利用してサンプルの検出を行う[1]。キャリヤーガス以外のほぼあらゆる物質を検知できるが、感度があまり高くないので希薄サンプルには不向きである。基本的には非破壊的な検出方法であるため、サンプルの分取が可能。
FID（Flame Ionization Detector, 水素炎イオン化型検出器）
物質を水素炎中で燃焼することによって発生するプラズマ電子を検知するものである[1]。C−H結合（ただしカルボニル炭素と直接結合した水素は除く）を持つ化合物に対して感度を有するため、一般の有機物に対する感度は高いが、水や二酸化炭素などの小分子ガスは感知できないのが欠点である。基本的には破壊的な検出方法であるため、サンプルの分取が不可能。
特殊な検出器
ECD（Electron Capture Detector, 電子捕獲型検出器）
63Niなどのβ線源を用い、親電子性化合物を極めて鋭敏に検知するものである。