Gaskromatografi är en av de mest generella teknikerna för att analysera (identifiera och haltbestämma) kemiska föreningar i gaser, vätskor och fasta prover. I kombination med en masspektrometer (GC-MS) kan man dessutom göra översiktsanalyser utan att i förväg veta vilka ämnen man vill analysera, vilket skiljer sig från de flesta andra analysmetoder och gör gaskromatografin till ett väldigt kraftfullt verktyg för forskning och utveckling, felsökning, miljö-, produkt- och råvarukontroller mm.. Denna användning kallas ”non-target screening” och utgår från gaskromatografins enorma förmåga att separera likartade komponenter i huvudsak baserat på deras kokpunkt i kombination med en masspektrometisk detektor som ger en sorts förutsägbara fingeravtryck för olika ämnen och som sedan kan jämföras mot en databas.
För att på ett tillförlitligt sätt kunna identifiera eller haltbestämma kemiska föreningar så behöver man vanligtvis kunna separera dem från varandra så att man är säker på att signalen man får bara härrör från en kemisk förening och inte är en blandning av signaler. Det finns flera olika principer som man kan använda för att separera föreningarna (kromatografi) och i fallet med gaskromatografi så använder man huvudsakligen skillnaden i föreningarnas kokpunkter eller egentligen fördelningen mellan gasfas och en trögflytande vätska på separationskolonnens vägg, vilket gör att man även kan modifiera den fördelningen genom att byta kolonn. I en gaskromatograf kan denna separation ske väldigt snabbt och effektivt så att man inte bara kan skilja på föreningar med olika kemisk sammansättning utan även i många fall skilja på isomerer, d.v.s. föreningar med samma kemiska sammansättning, men olika struktur. Lite förenklat så kan en vanlig separation med vätskekromatografi ofta särskilja ca 20-30 komponenter, medan 100-200 komponenter inte är något ovanligt för gaskromatografi.
För att mäta halten av föreningarna så kan gaskromatografin kombineras med ett stort antal olika detektorer, där vissa är generella, som t.ex. masspektrometrisk detektor (MS eller MSD), flamjonisationsdetektor (FID) eller termiska konduktivitetsdetektor (TCD), och vissa väldigt specifika och t.ex. bara reagerar på kväve- eller fosforinnehållande (NPD/FPD) eller ECD som reagerar på halogenerade föreningar (Freoner t.ex.). Det är också vanligt att använda flera detektorer i kombination för specifika ändamål, t.ex. FID och TCD om man vill kunna se både permanenta gaser och flyktiga kolväten.
I forskning och utveckling så kombineras gaskromatografi ofta med masspektrometri, vilket ger ytterligare en dimension som kan användas för att skilja på föreningar, nämligen deras molekylvikt och molekylvikten för deras fragment om man slår sönder molekylerna genom att bombardera dem med elektroner av en viss energi. Fragmenteringsmönstret som bildas är som ett fingeravtryck, direkt kopplat till de kemiska föreningarnas struktur och styrkan i bindningarna som håller ihop molekylerna. Genom att elektronernas energi standardiserats så blir även fragmenten förutsägbara mellan olika instrument, vilket gjort det möjligt att bygga upp stora databaser där man kan identifiera föreningarna genom att jämföra fragmenteringsmönstren. Den mest kända databasen (NIST) innehåller i sin senaste version nästan 350 000 sådana mönster (masspektra) som kan användas för att identifiera olika ämnen. Även när mönstret/ämnet inte finns i en databas så kan en erfaren kemist ofta dra slutsatser om vilken typ av ämne det handlar om från de fragment som bildats.
Tillsammans utgör kombinationen gaskromatografi och masspektrometri (GC-MS) ett extremt kraftfullt verktyg när man vill analysera komplexa blandningar eller leta efter tidigare okända kemiska föreningar. Till skillnad från många andra analystekniker så behöver man alltså inte i förväg känna till och ha tillgång till renframställda prover med de kemiska föreningar som man är intresserad av utan kan arbeta mer förutsättningslöst. Av denna anledning används GC-MS ofta för forskning och problemlösning, vilket kan handla om frågeställningar som att en produkt har en avvikande lukt, färg eller inte fungerar riktigt som förväntat.
Kemiska föreningar som går att analysera med gaskromatografi är sådana som har en kokpunkt, vilket i praktiken innebär om man värmer upp dem så får de inte sönderfalla innan de blir gasformiga. Kokpunkten bör inte heller överstiga ca 600 grader Celsius. Dessa är inte absoluta gränser eftersom det går att kemiskt modifiera (derivatisera) föreningar innan man analyserar dem för att sänka kokpunkten eller göra dem mer stabila, men de brukar vara bra riktlinjer.
Det vanligaste och mest generella sättet att använda gaskromatografi är med vätskeinjektion, vilket, lite förenklat, innebär att man löser upp provet i eller extraherar det till ett flyktigt lösningsmedel, som hexan, dietyleter eller metanol och sedan sprutar in någon mikroliter av provet som ska analyseras i början på kolonnen. Det vore dock tråkigt om valmöjligheterna slutade där när man har ett så kraftfullt verktyg, så det har även utvecklats flera andra tekniker för att föra in provet. Två vanliga sådana tekniker som används mycket på Industridoktorn är termisk desorbtion och headspace-injektion.
Termisk desorbtion används främst för luft- och gasprover, t.ex. för att analysera gaser som avges från processer, luft i innemiljö, utreda luktproblem och liknande. Principen är att man använder en fälla med ett adsorbentmaterial där gaserna eller föreningar i gaserna fastnar och sedan värms adsorbenten upp snabbt för att frigöra dem igen så att de kan analyseras i gaskromatografen. Adsorbenten gör det möjligt att koncentrera upp en mycket större volym prov än man hade kunnat injicera direkt i på kolonnen, istället för mikroliter upp till någon milliliter så kan man använda provvolymer om tiotals eller hundratals liter luft/gas, vilket gör att även känsligheten ökar i direkt proportion till volymen. Termisk desorbtion gör det alltså möjligt att analysera väldigt låga halter av föroreningar i t.ex. luft, ofta långt innan de utgör någon fara.
Headspace används för att analysera flyktiga komponenter i vätskor och fasta material, t.ex. lösningsmedel som avdunstar från ett plastmaterial eller alkohol och luktämnen från vin. Provet innesluts då i en glasbehållare där provet får jämvikta sig med en överliggande gasfas (headspace), sedan tas ett prov ur den överliggande gasfasen med en gasspruta och injiceras på kolonnen. Headspace-injektion är inte den mest generella metoden eller den känsligaste utan styrkan ligger mer i att provhanteringen blir väldigt snabb och enkel och man behöver inte hantera några lösningsmedel. Man kan också hantera vissa typer av prover som om man hade löst upp dem i ett lösningsmedel och injicerat t.ex. hade förstört eller satt igen separationskolonnen, kontaminerat detektorn eller liknande.