IMH'I'AS'Lecture'ALL'UCII'r'19

Препис

1 ИНСТРУМЕНТАЛНИ МЕТОДИ ЗА АНАЛИЗ АТОМНА СПЕКТРОХИМИЯ ЛЕКЦИЯ 11 Хроматографски методи за анализ Химия ІІ курс редовно летен семестър 2019 Page 352

2 Лекция 11. ХРОМАТОГРАФКИ МЕТОДИ ЗА АНАЛИЗ 1. Общи принципи на хроматографския анализ видове хроматографски методи 2. Основни термини и дефиниции, модели и уравнения в хроматографията Задържане (Retention) Разделителна способност (Resolution) Ван Деемтер - зависимости 3. Течна хроматография Тънкослойна хроматография (TLC) Течна хроматография - ВЕХТ (HPLC) 4. Начини на провеждане на хроматографските измервания Основни елементи на хроматографски инструмент Видове детектори 5. Приложения на хроматографския анализ HPLC Page 353

3 Pag

4 История на хроматографския анализ Хроматографията е открита и наименувана през 1903 г. от руския ботаник Михаил Цвет, разделил оцветени пигменти от листа, пропускайки разтвора им през колона с варовик. През 1941 г. Мартин и Синдж въвеждат течно-течната хроматография, а през 1952 г. получават Нобелова награда по химия.

5 День рождения хроматографии 21 марта 1903г. Доклад М.С. Цвета «О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу» Свой метод М.С. Цвет назвал «хроматография» Из истории хроматографии (запись цвета) Михаил Семёнович Цвет ( ) Ричард Кун (институт фундаментальной медицины г. Гейдельберг) (1938г. Нобелевская премия по химии за предложенную Цветом адсорбционную хроматографию каратиноидов и витаминов): Альфред Винтерштайн (1915г. Нобелевская премия по химии за исследования хлорофиллов) Арчер Портер Мартин, Ричард Лоуренс Миллингтон Синдж (1938г. первый противоточный экстрактор с использованием воды и хлороформа для разделения олигопептидов; 1940г. Использование жидкость-жидкостной хроматографии для разделения аминокислот; 19 ноября 1941г. Статья «Новая форма использования двух жидких фаз для хроматографии» в «Biochemical journal»; 1952г. Нобелевская премия за открытие распределительной хроматографии Арчер Портер Мартин, Энтони Траффорд Джеймс (50-е годы первый газовый хроматограф) Измаилов, Шрайбер (1938г. Первые работы по тонкослойной хроматографии) Шталь (1956г. Использование тонкослойной хроматографии как аналитического метода)

6 Хроматография физико-химический метод, используется для разделения веществ аналитические цели препаративные цели Служит для идентификации и количественного определения органических и неорганических веществ

7

8 Хроматографски методи Хроматографски се наричат методите за разделяне на компоненти на смес в резултат на разпределянето им между две фази. Едната от тях е неподвижна и се нарича стационарна, а другата е подвижна и се нарича мобилна.

9 ХРОМАТОГРАМА - КАЧЕСТВЕНА И КОЛИЧЕСТВЕННА ХАРАКТЕРИСТИКИ

10

11 Нормална и с обърнати фази хроматография Pag

12 Типове поведение и подходящ хроматографски метод СПРЯМО агрегатното състояние на подвижната фаза: газова и течна хроматография; видът на неподвижната фаза: газово-твърда; газово-течна; течно-твърда и течно-течна; типа на разпределителното равновесие: адсорбционна (твърд сорбент); абсорбционна (течен сорбент); геометрията на хроматографската система: колонна и планарна.

13 Техники на разделяне

14 Видове колонни хроматографски методи

15 Разликата в разпределението на два компонента между две фази е основния принцип на хроматографската техника! Видове хроматографски методи Съществуват няколко хроматографски техники използвани от химици, биолози, еколози,... GC HPLC SFC LPLC и т. н.

16 Лекция Общи принципи на хроматографския анализ видове хроматографски методи ХРОМАТОГРАФКИ МЕТОДИ ЗА АНАЛИЗ ТЕЧНА ХРОМАТОГРАФИЯ 2. Основни термини и дефиниции, модели и уравнения в хроматографията Задържане (Retention) Разделителна способност (Resolution) Ван Деемтер зависимости 3. Течна хроматография Тънкослойна хроматография (TLC) Течна хроматография - ВЕХТ (HPLC) 4. Начини на провеждане на хроматографските измервания Основни елементи на хроматографски инструмент Видове детектори 5. Приложения на хроматографския анализ HPLC Page 367

17 ТЕРМИНОЛОГИЯ в ХРОМАТОГРАФИЯТА -

18 Дефиниции Хроматография е техника при която компонентите от дадена смес се разделят в зависимост от разпределението като резултат от придвижването на сместа от мобилна фаза през стационарна фаза. Стационарна фаза е фаза която не се движи, нито в колона, нито на равна повърхност. Мобилна фаза е движеща се фаза през стационарна фаза, която също така носи и аналита. Елуиране е процес при който аналитите се придвижват през стационарната фаза от движението на мобилната фаза. Хроматограма е графика показваща концентрацията на аналита като функция от времето на задържане.

19 Теоретична основа Всеки аналит се характеризира със специфичен афинитет към мобилната и стационарната фаза (физико-химични свойства). Коефицента на разпределение на аналита А се изразява като равновесна константа (K A или D A ) между мобилната и стационарната фаза (разпределение на разтвора между две фази). А Mobile А Stationary K A = C S / C M Селективността (α) на колоната за два компонента А и В се дефинира като отношение на коефицентите на разпределение К А и К В : α = К А / К В ( 1) Капацитета (к ) позволява сравнение за даден разтвор на две колони: к = m S / m M (m е маса на разтвора във всяка фаза) Ниско к показва, че компонента не е добре задържан. Обикновенно к има стойности между 1 и 10.

20 Теоретична основа Брой на теоретичните тарелки (N). Този параметър позволява да се дефинира ефикасността на колоната. Колкото броя на тарелките е по-голям (около ) толкова по ефикасна е колоната. За да може да се сравнят две колони се дефинира височина еквивалентна на теоретичните тарелки (H или HETP). HETP = H =L / N L = дължина на колоната

21 Фактор на задържане, селективност и теоретичен брой тарелки - ефективност

22 ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ Коефициент на разпределение K (partition coefficient) се определя с отношението K = С C m Той не може да се изведе в явен вид от хроматограмата s концентрацията на веществото в неподвижната фаза концентрацията на веществото в подвижната фаза Сили действащи при HPLC са 5 основни вида. Вандер-ваалсови; диполно взаимодействие между молекулите; водородни връзки; диелектрични взаимодействия възникващи в резултат от електростатично взаимодействие между молекулите на разтворителя и молекулите на анализираната смес; колонови взаимодействия.

23 ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ Обемни скорости на мигриране през колоната v = L t R Скорост на предвижване на аналита в колоната u = L t o Скорост на предвижване на подвижната фаза в колоната v = u C m C V m Vm + C V Каква част от аналита пребивава в неподвижната фаза m s S = u 1+ 1 CsV C V m s m = u 1+ 1 K V V s m

24 ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ капацитетен фактор capacity factor = Retention factor фактор на задържане k капацитетен фактор m s m m s s S s m m m m V V K u V C C V u C V V C V C u v + = + = + = Каква част от аналита пребивава в неподвижната фаза k u v + = 1 1 k t L t L R + = t 0 t t k o R = o R t k t t + = 0

25 ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ Обемна скорост на подвижната фаза (F) обем/мин t R = t 0 + k t o V F = t V V + R s = V0 + k V0 = V0 + V0K = V0 Vm KV s Основно уравнение в хроматографията

26 ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ Фактор на Селективност (selectivity factor = separation factor) α = K K B A Желателно е да е по-голям!! Теоретично няма двойка вещества, която да не може да бъде разделена хроматографски = k k ' B ' A = ( t ( t ' R ' R ) ) B A Селективността е термодинамична величина, зависеща от относителното разпределяне на веществото между подвижната и стационарната фаза. Отнася се до способността на една хроматографска система да разграничи два компонента.

27 Брой теоретични тарелки Ефективност на колоната: Количествена мярка за ефективността на колоната е броят на теоретичните тарелки N: N = t 5 R.54 w 1/ 2 2 Полу-ширина ширината на половината от височината на максимума Моделът на теоретичната тарелка предполага, че колоната е изградена от серия тарелки. При всяка се осъществява равновесно разпределение на веществото между подвижната и стационарната фаза. колкото е по-голяма стойността на N, толкова е по-голяма възможността за разделяне. Височина еквивалентна на една теоретична тарелка (HETP) H = L N

28 ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ Разделителна способност Rs (resolution) R S = w A t + w 2 B = t B R t w A R N α 1 k R S = 4 α 1+ k за да се разделят два компонента в отношение 1:1 R трябва да е по-голям от 0,6; за да се използва полученият анализ за количествени цели е нужно R да е по-голям от 1,2; за да не се губи излишно време за анализ е нужно R да е помалко или равно на 1,2.

29

30 Зависимости на Ван Деемтер

31 Лекция Общи принципи на хроматографския анализ видове хроматографски методи ХРОМАТОГРАФКИ МЕТОДИ ЗА АНАЛИЗ ТЕЧНА ХРОМАТОГРАФИЯ 2. Основни термини и дефиниции, модели и уравнения в хроматографията Задържане (Retention) Разделителна способност (Resolution) Ван Деемтер 3. Течна хроматография Тънкослойна хроматография (TLC) Течна хроматография - ВЕХТ (HPLC) 4. Начини на провеждане на хроматографските измервания Основни елементи на хроматографски инструмент Видове детектори 5. Приложения на хроматографския анализ HPLC Page 382