ИНСТРУМЕНТАЛНИ МЕТОДИ ЗА АНАЛИЗ АТОМНА СПЕКТРОХИМИЯ ЛЕКЦИЯ 11 Хроматографски методи за анализ Химия ІІ курс редовно летен семестър 2019 Page 352
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
Pag
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.
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 (1872 1919) 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)
Хроматография физико-химический метод, используется для разделения веществ аналитические цели препаративные цели Служит для идентификации и количественного определения органических и неорганических веществ
http://www.youtube.com/watch?v=yoyecmp_1ii
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.
ХРОМАТОГРАМА - КАЧЕСТВЕНА И КОЛИЧЕСТВЕННА ХАРАКТЕРИСТИКИ
http://www.edusolns.com/hplc/hplctutorial/
Нормална и с обърнати фази хроматография Pag
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.
Техники на разделяне
Видове колонни хроматографски методи
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.
Лекция 11. 1. 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
ТЕРМИНОЛОГИЯ в ХРОМАТОГРАФИЯТА -
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.
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.
Теоретична основа Брой на теоретичните тарелки (N). Този параметър позволява да се дефинира ефикасността на колоната. Колкото броя на тарелките е по-голям (около 100 000) 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
Фактор на задържане, селективност и теоретичен брой тарелки - ефективност
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.
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
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 + = + = + = 1 1 1 1 Каква част от аналита пребивава в неподвижната фаза k u v + = 1 1 k t L t L R + = 1 1 0 t 0 t t k o R = o R t k t t + = 0
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
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.
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
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.
Зависимости на Ван Деемтер
Лекция 11. 1. 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