CROMATOGRAFIA

1. CROMATOGRAFIA Tecnica di analisi e/o separazione di sostanze in miscela, basata sulla differente distribuzione delle specie da separare tra una fase mobile, (un liquido, un gas o un fluido supercritico), e una fase stazionaria immiscibile, eventualmente opportunamente supportata. In base al tipo di fase mobile e di ripartizione si distinguono vari tipi di cromatografia

2. CROMATOGRAFIA In base al principio chimico o chimico-fisico che determina l’interazione tra il soluto o l’analita e la fase stazionaria invece si hanno:

3. CROMATOGRAFIA In base alla modalità di supporto della fase stazionaria infine si ha: riempimento totale dello spazio interno la fase stazionaria è posta in una colonna CROMATOGRAFIA SU COLONNA rivestimento delle pareti interne la fase stazionaria è posta come strato sottile di materiale adsorbente su un supporto di vetro, alluminio o plastica CROMATOGRAFIA SU STRATO SOTTILE

4. CROMATOGRAFIA diversa affinità dei composti da analizzare per la fase fissa e per la fase mobile La fase mobile viene fatta fluire a contatto con la fase stazionaria Si stabilisce una competizione tra la fase fissa e quella mobile per la ritenzione di ciascun analita La migrazione degli analiti lungo la fase fissa avviene con velocità diverse gli analiti si separano

5. In tutti i processi cromatografici la separazione dei componenti di una miscela si ottimizza variando degli opportuni parametri che permettono di spostare gli equilibri tra soluto, fase mobile e fase stazionaria, ovvero che influenzano le affinità relative dei soluti per le due fasi. CROMATOGRAFIA LIQUIDA COMPOSIZIONE CHIMICA POTERE DI TRASCINAMENTO DELLA FASE MOBILE GAS CROMATOGRAFIA TEMPERATURA CROMATOGRAFIA CON FLUIDI SUPERCRITICI DENSITA’

6. natura del soluto natura della fase stazionaria K natura della fase mobile concentrazione del soluto nella fase stazionaria K = concentrazione del soluto nella fase mobile FASI DEL PROCESSO CROMATOGRAFICO Caricamento del campione all’inizio della fase stazionaria Eluizione della miscela con la fase mobile Rivelazione dei composti separati Distribuzione del composto tra le due fasi coefficiente di ripartizione dipende da costante di distribuzione

7. per ciascun componente della miscela B Intensità A Tempo tM tR concentrazione del soluto nella fase stazionaria • coefficiente di ripartizione K = • costante di distribuzione concentrazione del soluto nella fase mobile tempo di permanenza nel sistema soluto tM tempo morto: tempo impiegato dall’eluente per percorrere la fase stazionaria tR tempo di ritenzione assoluto: tempo impiegato dalla sostanza per percorrere la fase stazionaria t’R tempo di ritenzione corretto: t’R = tR - tM tR dipende da K

8. INDIPENDENTE DALLE CONDIZIONI SPERIMENTALI rapporto tra i tempi assoluti del soluto e di una sostanza di riferimento differenza tra i tempi di ritenzione tra due specie (somma delle larghezze dei picchi a metà altezza) : 2 [tRB - tRA] [tRB - tRA] R = = 2 . (WhB - WhA)/2 (WhB - WhA) tempo di ritenzione RELATIVO RISOLUZIONE = indicazione quantitativa della capacità di separazione di un sistema cromatografico

9. fattore di capacità k’ = (tR - tM)/tM k’  ritenzione  non dipende dalle condizioni analitiche, meglio di tR fattore di separazione a = k’B/k’A efficienza N = 16 (tR/ Wb)2 n = 5.54 (tR/ Wh) numero dei piatti teorici affinità di un composto per la fase stazionaria (velocità di migrazione) R dipende da selettività: separazione di due sostanze in funzione del rispettivo fattore di capacità capactà di un sistema di minimizzare il BROADENING delle bande cromatografiche

10. + SEPARAZIONE + EFFICIENZA spazio della colonna nel quale si attua l’equilibrio di ripartizione del soluto tra fase fissa e fase mobile PIATTO TEORICO CIOE’ nel piatto teorico il soluto è presente nella fase fissa e nella fase mobile alla concentrazione di equilibrio + PIATTI TEORICI + EQUILIBRI dipende da diametro delle particelle - HETP velocità di flusso HETP = L/N natura del supporto + PIATTI TEORICI

11. Un modello più realistico per descrivere i processi di equilibrio durante una separazione cromatografica si basa sul TEMPO necessario per lo stabilirsi dell’equilibrio di ripartizione del soluto tra le due fasi. Diventa quindi importante la VELOCITA’ di eluizione. troppo bassa aumenta il BROADENING VELOCITA’ tempo di contatto troppo breve perché si instauri un equilibrio efficace troppo alta VELOCITA’ LINEARE OTTIMALE MASSIMA EFFICIENZA

12. EQUAZIONE DI VAN DEEMTER HETP u cm/s HETP = A + B/u + Cu Equazione di Van Deemter trasferimento di massa diffusione a vortice diffusione longitudinale A diffusione microvorticosa B diffusione molecolare longitudinale C resistenza al trasferimento di massa u velocità lineare media del fluido di trasporto

13. all’interno della fase fissa sono possibili vari cammini per le molecole e non tutti hanno la stessa lunghezza. Ciò che parte assieme arriva in tempi diversi Diffusione vorticosa (A) la concentrazione dell’analita è maggiore al centro della banda rispetto alla periferia, quindi il soluto tende a migrare. Tempi di contatto brevi (= velocità alta  minore broadening). Diffusione longitudinale (B): tempi di contatto brevi  scarso equilibrio tra soluto e fase stazionaria  maggiore broadening Trasferimento di massa (C): influiscono su quindi su AMPIEZZA DELLA BANDA A, B, C HETP

14. colonne più lunghe • impaccamento meno uniforme • contropressione più bassa Dimensione delle particelle • colonne più corte • impaccamento più efficiente (meno cunicoli) • contropressione più alta

15. allungare la colonna aumentare il numero dei piatti teorici ridurre l’HETP diminuendo la dimensione delle particelle variando T (GC) modificare k’ variando la composizione della fase mobile (LC) variando T N/4 variando la composizione della fase mobile R = [tRB - tRA] . [(a-1)/a] . [k’/(1+k’)] R = 2 . modificare a variando la composizione della fase stazionaria (WhB - WhA) usando accorgimenti (complessanti, basi,…) RISOLUZIONE da N  n.ro dei piatti teorici tR tempi di ritenzione a fattore di selettività Wh  larghezza a metà altezza k’  fattore di ritenzione PER MASSIMIZZARE R