1 / 36

Separační metody

Separační metody. Optické a separační metody Obsah přednášky. Chromatografie Plynová Kapalinová Další Elektromigrační metody Hmotnostní spektrometrie. Separační metody. Separace – dělení Vzorek - směs více látek Získání minimálně 2 podílů o rozdílném složení

finley
Download Presentation

Separační metody

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Separační metody

  2. Optické a separační metodyObsah přednášky • Chromatografie • Plynová • Kapalinová • Další • Elektromigrační metody • Hmotnostní spektrometrie

  3. Separační metody • Separace – dělení • Vzorek - směs více látek • Získání minimálně 2 podílů o rozdílném složení • Filtrace, krystalizace, centrifugace, destilace • Chromatografie, elektromigrační metody, MS

  4. Separační metodyDělení podle principu • Fázové rovnováhy • Rozdíly v rovnovážné distribuci složek mezi 2 fáze • (g)-(l): destilace, plynová chromatografie (GC) • (g)-(s): sublimace, GC, molekulová síta • (l)-(l): extrakce, kapalinová chromatografie (LC) • (l)-(s): zonální tavení, frakční krystalizace, LC, molekulová síta • Rychlostní procesy • Rozdíly v rychlosti pohybu složek • Membránové separace: ultrafiltrace, osmóza, (elektro)dialýza • Separace polem: elektroforéza, MS

  5. Separační metodyFázové rovnováhy • Rozdělení mezi 2 nemísitelné fáze • Adsorpce na polárních sorbentech a chemisorpce • Zachycování molekul na povrchu tuhé fáze • Adsorpční centra – místa záchytu • Van der Waalsovy síly - fyzisorpce • Chemické reakce – chemisorpce • 2 fáze: 1) vytěsnění adsorbovaných molekul mobilní fáze 2) tvorba monomolekulární vrstvy adsorbovaných molekul • Adsorpční izotermy: Langmiurova, Freundlichova

  6. Separační metodyFázové rovnováhy • Iontová výměna • Sorbent, který zachycuje určitý typ iontů, zároveň uvolňuje jiný • Anexy • Katexy • Pevné látky, příp. gely • Použití pro ionty kovů • Sítový efekt • Molekulová síta • Sorbent s definovanou velikostí pórů • Separace plynů podle velikosti molekul nebo atomů

  7. Chromatografie • Chromatus+graphein • Historicky – dělení podle barev • Michail Cvet – separace rostlinných barviv, kolona s CaCO3 • Založeno na distribuci mezi 2 fáze: pevnou (stacionární) a pohyblivou (mobilní) • Postupné mnohonásobné opakování rovnovážných stavů

  8. ChromatografieSeparační principy • Adsorpční chromatografie • Stacionární – (s), mobilní – (l)(g) • Rozdělovací chromatografie • Stacionární – (l), mobilní – (l)(g) • Chemisorpční chromatografie • Stacionární – (s), mobilní – (l)(g) • Iontově-výměnná chromatografie • Stacionární – (s), mobilní – (l)(g) • Gelová permeační chromatografie • Stacionární – (s), mobilní – (l)(g)

  9. ChromatografieZákladní dělení • Kapalinová chromatografie • Mobilní fáze – kapalina • Plynová chromatografie • Mobilní fáze - plyn

  10. Chromatografie • Dynamická teorie chromatograf. procesu • Teoretické patro – 1 ustavení rovnováhy • HETP – výška ekvivalentní teoretickému patru • Van Deemterova rovnice: • HETP = A+B/µ + Cµ • µ….rychlost průtoku mobilní fáze • A…parametr, turbulentní proudění • B…parametr, difúze • C…parametr, působení proti dufúzi

  11. ChromatografiePlynová • Mobilní fáze – plyn (H2, He) • Stacionární fáze • Sorbent – adsorpční ch. • Kapalina – rozdělovací ch. • Molekulové síto – ch. na molekulových sítech • Dávkování vzorku • Plyny • Zplyňování roztoku – zplyňovací komůrka zahřívána • Injekční port • Septum • 6 cestný ventil

  12. ChromatografiePlynová • Kolona – dělení • Kolona i detektor termostatovány – teplotní program • Kolony pro GC: • Náplňové • Stacionární fáze – pevný sorbent • Aktivní uhlí, silikagel, polymery, molekulová síta, velký povrch • Průměr kolony 2 – 5 mm, délky 1 – 5 m, nerez ocel, sklo • Dělení plynů • Náplňové pro rozdělovací GC • Stacionární fáze – kapalina • Uhlovodíky, methylsilikonové oleje • Potažená stěna kapiláry, inertní nosiče – křemelina, SiO2

  13. ChromatografiePlynová • Kolony pro CG: • Kapilární kolony • Pro adsorpční GC • Tenká vrstva pevného sorbentu na vnitřní stěně kapiláry • PLOT – porous layer open tubular • Průměr < 1 mm • Pro rozdělovací GC • Film kapalné stacionární fáze na vnitřní stěně kapiláry • WCOT – wall coated open tubular • Mnohem menší vnitřní průměr • Dávkování vzorků ve velmi malých množstvích • Dělení složitých směsí

  14. ChromatografiePlynová • Detektory • Tepelně vodivostní detektor (TCD) • Univerzální, široký rozsah • Nízká citlivost, měření odporu • Plamenově ionizační detektor (FID) • Univerzální, citlivější než TCD • Pro organické látky • Vzduch-vodíkový plamen • Nosné plyny: NH3, CS2, CO, O2, CO2, H2

  15. ChromatografiePlynová • Detektory GC • Detektor elektronového záchytu (ECD) • Jedny z nejčastějších • β-zářič (63Ni) • Nosný plyn nesmí elektrony zachycovat • Organické látky s halogeny, nitroskupinami, bifenyly

  16. ChromatografiePlynová - aplikace • Analýzy plynů • Analýza snadno zplynitelných látek • Spojení GC-MS: pomlčkové metody • Oblast životního prostředí • Pesticidy • Klinická a toxikologická analýza • Drogy, léčiva, alkohol • Analýza ropných produktů • Analýza potravin, kosmetických přípravků

  17. ChromatografiePlynová

  18. ChromatografieKapalinová • Mobilní fáze – kapalina • Elektrolyty, rozpouštědla • Stacionární fáze – pevná, kapalná • Plošné uspořádání – tenkovrstvá, papírová ch. • Kolonové uspořádání • Tenkovrstvá ch. • Silikagel, Al2O3 vrstva na nosiči • Papírová ch. • Papír – sorbent – uchycování látek • Speciální papíry • Sestupné/vzestupné uspořádání • Použití pro kvalitu ne kvantitu • Uzavřená nádoba – zabránění odpařování rozpouštědla • Retardační faktor • Rf = b/a a…start-čelo; b…start-skvrna • Identifikace aminokyselin, přírodní barviva

  19. ChromatografieKapalinová • Kolonové uspořádání • HPLC, UHPLC – vysoká účinnost • Instrumentace • Vysokotlaké čerpadlo • Dávkovací ventil – vícecestný, dávkovací smyčky • Kolona – může a nemusí být termostatovaná • Kolony mnohem kratší než u GC • Detekce

  20. ChromatografieKapalinová • Kolony • Silikagel, Al2O3, aktivní uhlí • Polymerní sorbenty • Ionexy • Hydrofobní gely • Methakrylátové kopolymery • Detektory • Univerzální detektory – změna fyzikálně chemických vlastností – refraktometrie, vodivost ad. • Selektivní – UV-VIS, voltametrie, MS

  21. ChromatografieKapalinová - aplikace • Převážně HPLC • Separace a stanovení peptidů, aminokyselin, organických kyselin • Léčiva, barviva, pesticidy, PAU • Fenolické látky • Klinická biochemie, potravinářství • Kontrola ŽP • Farmakologické studie

  22. ChromatografieKapalinová

  23. Další typy chromatografií • Iontová chromatografie • Podobná HPLC • Dělení polárních látek, iontů • Stacionární fáze – iontoměnič • Mobilní fáze – vodný roztok iontů • Užití elektrochemických detekčních metod • Vzorky podobné elektromigračním metodám • Size exclusion chromatografie • Rozdělování na základě velikosti molekul • Stacionární fáze – pórovité látky (molekulová síta) • Instrumentace podobná HLPC • Nedosahuje účinnosti HPLC

  24. Elektromigrační metody • Princip: rozdíl v rychlosti migrace nabitých částic v elektrickém poli • Základní uspořádání Katodový prostor – separační prostor – anodový prostor • Kapilární zónová elektroforéza • Kapilární izotachoforéza

  25. Kapilární zónová elektroforéza • Stejný základní (nosný) elektrolyt v celém systému • Vysoké napětí (30 – 60 kV) • Směs iontů (kationty a anionty) se rozdělují v pořadí daném různou rychlostí migrace – vytváření zón • Instrumentace: • Křemenné kapiláry • Dávkování – mikro – nanolitry • Detekce: UV-VIS, flourometrická, vodivostní, MS • Výstupní signál – elektroforegram – v závislosti na čase • Výška/plocha – úměrná množství • Plocha podle času - kvalita

  26. Elektroforéza

  27. Kapilární izotachoforéza • Kapiláry • 2 elektrolyty • Vedoucí L – nejvyšší pohyblivost • Zakončující T – nejnižší pohyblivost • Látky se dělí do zón pohybujících se stejnou rychlostí • Rozdělování jen látek, které jsou stejně nabité • Detekce stejná jako u elektroforézy

  28. Izotachoforéza

  29. Elektromigrační metodyAplikace • Laboratoře klinické biochemie • Potravinářství, zemědělství • Léčiva • ŽP • Aminokyseliny, mastné organické kyseliny • Anorganické anionty a kationty • Fenolické látky • Vitamíny • Pesticidy

  30. Hmotnostní spektroskopie - MS • Nejedná se o optickou metodu • Dělící metoda • Dělení podle hmotnosti a náboje • I = f(m/z) • Princip: • Ionizace látky – přidání velkého množství energie • Urychlení iontů v elektrickém poli • Separace v magnetickém poli (m/z)

  31. Hmotnostní spektroskopie – MSHmotnostní spektrum • Čárové spektrum • Závislost iontového proudu dopadajícího na detektor na poměru m/z • Aplikace: • Organická analýza • Detekce a identifikace látek ve stopovém množství • GC-MS, HPLC-MS

  32. Hmotnostní spektrometrieDělení iontů • Magnetické pole • Kvadrupólový detektor • TOF • Orbitrap • Iontová past

  33. Hmotnostní spektrometrieTypy ionizace • Vakuové ionizace • Elektronová • Těkavé látky • Chemická • Reagenční plyn • MALDI (Matrix-assisted laser desorption ionization) • Analyt v pevné organické matrici • Laser

  34. Hmotnostní spektrometrieTypy ionizace • Atmosférické ionizace • Termická ionizace • Ar plasma • Spray ionizace • Často v kombinaci s HPLC • ESI – electrospray ionization • APCI – atmospheric pressure chemical ionization • Fotoionizace

  35. Hmotnostní spektroskopie - MS

  36. Pro dnešek vše 

More Related