ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА ІчастPage 352

ИНСТРУМЕНТАЛНИ МЕТОДИ ЗА АНАЛИЗ

АТОМНА СПЕКТРОХИМИЯ

ЛЕКЦИЯ 11

Хроматографски методи за анализ

Химия ІІ курс редовно

летен семестър 2019

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА ІчастPage 353

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

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА ІчастPag

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

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.

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

Из истории хроматографии

Михаил Семёнович Цвет

(1872—1919)

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»

(запись цвета)

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)

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

Хроматография – физико-химический метод,

используется для разделения веществ

аналитические цели препаративные цели

Служит для идентификации и количественного определения органических и неорганических веществ

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

http://www.youtube.com/watch?v=yoYECMP_1iI

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

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.

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

ХРОМАТОГРАМА - КАЧЕСТВЕНА И КОЛИЧЕСТВЕННА ХАРАКТЕРИСТИКИ

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

http://www.edusolns.com/hplc/hplctutorial/

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

Нормална и с обърнати фазихроматография

Pag

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

Типове поведениеи 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.

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

Техники на разделяне

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

Видове колонни хроматографски методи

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

Разликата в разпределението на два компонента между две фази е основния

принцип на хроматографската техника!

Съществуват няколко хроматографски техники използвани от химици, биолози,

еколози, . . .

GC

HPLC

SFC

LPLC

и т. н.

Видове хроматографски методи

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА ІчастPage 367

Лекция 11. ХРОМАТОГРАФКИ МЕТОДИ ЗА АНАЛИЗТЕЧНА ХРОМАТОГРАФИЯ

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

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

ТЕРМИНОЛОГИЯ в ХРОМАТОГРАФИЯТА -

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

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.

Дефиниции

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

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 (KA или DA) между мобилната и стационарната фаза

(разпределение на разтвора между две фази).

АMobile АStationary KA = CS / CM

Селективността (α) на колоната за два компонента А и В се дефинира като

отношение на коефицентите на разпределение КА и КВ:

α = КА / КВ (≥ 1)

Капацитета (к’) позволява сравнение за даден разтвор на две колони:

к’ = mS / mM (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.

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

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

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

Фактор на задържане, селективност и теоретичен брой тарелки - ефективност

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ

Коефициент на разпределение K (partition coefficient) се

определя с отношението

m

s

C

СK =

концентрацията на веществото в неподвижната фаза

концентрацията на веществото в подвижната фаза

Той не може да се изведе в явен вид от хроматограмата

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.

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ

Обемни скорости на мигриране през колоната

Rt

Lv = Скорост на предвижване на

аналита в колоната

Скорост на предвижване на подвижната фаза в колоната

ot

Lu =

m

s

mm

ssSsmm

mm

V

VK

u

VC

VCu

VCVC

VCuv

+=

+=

+=

1

1

1

1

Каква част от аналита пребивава в неподвижната фаза

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ

капацитетен фактор – capacity factor = Retention factor – фактор на задържане

k’ – капацитетен фактор

m

s

mm

ssSsmm

mm

V

VK

u

VC

VCu

VCVC

VCuv

+=

+=

+=

1

1

1

1

Каква част от аналита пребивава в неподвижната фаза

kuv

′+=

1

1kt

L

t

L

R ′+=

1

1

0

0t

ttk oR −=′

oR tktt ′+= 0

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ

Обемна скорост на подвижната фаза (F) – обем/мин

Основно уравнение в хроматографията

oR tktt ′+= 0

t

VF =

sm

sR KVV

V

VKVVVkVV +=+=′+= 00000

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ

Фактор на Селективност (selectivity factor = separation factor)

Желателно е да е по-голям !!

Теоретично – няма двойка вещества, която да не може да бъде разделена

хроматографски

AR

BR

A

B

A

B

t

t

k

k

K

K

)(

)('

'

'

'

===αСелективността 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.

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

Брой теоретични тарелкиЕфективност на колоната:

Количествена мярка за ефективността на колоната е броят на теоретичните тарелки N:

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.

2

2/1

54.5

=

w

tN R

Полу-ширина –ширината на половината

от височината на максимума

N

LH =

Височина –еквивалентна на една теоретична тарелка

(HETP)

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

ВАЖНИ ПАРАМЕТРИ

Разделителна способност Rs (resolution)

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 по-малко или равно на 1,2.

w

ttww

tR

AR

BR

BAS

−=+∆=

2k

kNRS ′+

′

−=1

1

4 αα

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА Ічаст

Зависимости на Ван Деемтер

ПУ “П. Хилендарски” КАХКХ ИМА ІчастPage 382

Лекция 11. ХРОМАТОГРАФКИ МЕТОДИ ЗА АНАЛИЗТЕЧНА ХРОМАТОГРАФИЯ

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

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