1 / 68

13.2.KROMATOGRAFIJA

13.2.KROMATOGRAFIJA. Kromatografiju je izumio ruski botaničar Tswett (Cvet) početkom 20. st. Primijenio je kromatografsku tehniku za odjeljivanje otopine biljnih pigmenata klorofila i ksantofila prolaskom kroz staklenu kolonu napunjenu usitnjenim Ca-karbonatom.

stockton
Download Presentation

13.2.KROMATOGRAFIJA

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. 13.2.KROMATOGRAFIJA Odjel za kemiju

  2. Kromatografiju je izumio ruski botaničar Tswett (Cvet) početkom 20. st. Primijenio je kromatografsku tehniku za odjeljivanje otopine biljnih pigmenata klorofila i ksantofila prolaskom kroz staklenu kolonu napunjenu usitnjenim Ca-karbonatom. Odjeljeni sastojci vide se na koloni kao obojene vrpce po kojima je ta tehnika dobila ime (grč. Chroma = boja)

  3. 13.2.1. KROMATOGRAFSKE METODE Definicija i osnovni pojmovi Kromatografija je fizikalna metoda koja se koristi za razdvajanje smjesa kojom se sastojci koji se razdvajaju raspodjeljuju između dvije faze: • nepokretne ili stacionarne faze (stationary phase, adsorbent, SP) • pokretne ili mobilne faze (mobile phase, eluent, MP) • Stacionarna faza: kruta, tekuća (vezana na čvrstom nosaču), gel • Mobilna faza • plinovita: plinska kromatografija (gas chromatography, GC), • tekuća: tekućinska kromatografija (liquid chromatography, LC)

  4. Kromatografska kolona: cijev koja sadrži stacionarnu fazu i kroz koju prolazi mobilna faza. • Kromatograf: uređaj za izvođenje kromatografskih razdvajanja • Kromatogram: grafički prikaz odziva detektora (kromatografske analize)

  5. 13.2.1.1. PODJELA KROMATOGRAFSKIH METODA • Plošna kromatografija • stacionarna faza nanesena je na ravnu plohu ili u pore papira. Mobilna faza prolazi kroz stacionarnu zbog kapilarnih sila ili gravitacije • Kromatografija na stupcu • stacionarna faza ispunjava usku cijev kroz koju se mobilna faza kreće pod utjecajem tlaka ili gravitacije

  6. PODJELA PREMA AGREGATNOM STANJU FAZA:

  7. PODJELA PREMA FIZIČKO – KEMIJSKIM SVOJSTVIMA ANALITA

  8. PODJELA PREMA IZVEDBENIM TEHNIKAMA:

  9. 13.2.2. Kromatografska analiza: 1. Unošenje (injektiranje) analita • unošenje uzorka u mobilnu fazu 2. Razdvajanje analita u koloni • sastojci iz analita razdvajaju se u koloni na temelju različite raspodjele između dviju faza 3. Eluacija (ispiranje) komponenti iz kolone • različiti sastojci izlaze iz kolone u različitim vremenima 4. Detekcija • eluirane komponente obično se analiziraju mjerenjem neke od fizikalnih svojstava komponente (indeks refrakcije, UV apsorpcija, električna vodljivost …)

  10. a) TEKUĆINSKA KROMATOGRAFIJA (LC) • Eluacija – ispiranje sastojaka koji prolaze kroz kolonu dodavanjem novih količina otapala. • Ako je stacionarna faza polarna onda se za mobilnu uzima nepolarna.

  11. Raspodjela analita između faza Analit se nalazi u ravnoteži između dvije faze: Amobile ⇋Astationary Konstanta ravnoteže K te reakcije zove se koeficijent raspodjele: • cS … molarna analitička koncentracija sastojka u stacionarnoj fazi, • cM … molarna analitička koncentracija sastojka u mobilnoj fazi.

  12. Vrijeme zadržavanja(retention time) tR - vrijeme potrebno da analit nakon unošenja uzorka stigne u detektor Mrtvo vrijemetM - vrijeme potrebno da mobilna faza prođe kroz kolonu

  13. ..... Faktor kapaciteta (faktor zadržavanja) (retention factor, capacity factor) • za k'A znatno manje od 1  eluiranje je prebrzo, tR teško mjerljivo, • za k'A > 20-30 eluiranje je predugo, • k'A 1 – 5  idealno

  14. b) KOLONSKA KROMATOGRAFIJA (CC) Tiselius – začetnik kolonske kromatografije 1952. a) punjene kolone • materijal: čelik, staklo, teflon • duljina: 2-3 m, unutarnji promjer: 2-4 mm • punjenje: čvrsti nosač (obično dijatomejska zemlja) na kojem je nanesen tanki sloj stacionarne (tekuće) faze b)kapilarne kolone • materijal: danas uglavnom kvarcno staklo • duljina: 10-100 m, unutarnji promjer: 0.1 - 0.5 mm • punjenje: unutarnje stjenke prevučene samo slojem tekuće stacionarne faze ili nosačem na kojem se nalazi adsorbirana stacionarna faza

  15. c) KROMATOGRAFIJA NA PAPIRU (PC)

  16. Primjena PC: • identifikacija supstancija, • ispitivanje čistoće supstancija. • Osobine PC: • relativno brza metoda, • potrebna mala količina materijala. • stacionarna faza: visokokvalitetni filter papir • mobilna faza: otopina razvijača http://www.youtube.com/watch?v=EUn2skAAjHk

  17. d) TANKOSLOJNA KROMATOGRAFIJA (TLC) E. Stahl - začetnik tankoslojne kromatografije (TLC), 1950 Isti je pricip kao kod papirne kromatografije.

  18. Tankoslojna kromatografija (Thin layer chromatography (TLC))

  19. e) PLINSKA KROMATOGRAFIJA (GC) Martin i James – začetnici plinske kromatografije (GC), 1952. (Nobelova nagrada) • Mobilna faza: - inertni plin koji eluira komponente smjese u koloni napunjenoj stacionarnom fazom. - Za razliku od tekućinske kromatografije u plinskoj kromatografiji analit ne reagira s mobilnom fazom te zbog toga njegova brzina kretanja kroz kolonu ne ovisi o kemijskoj strukturi mobilne faze. • Stacionarna faza: - za odjeljivanje komponenti male molekulske mase: stacionarna faza je čvrsta tvar velike specifične površine na koju se adsorbiraju analizirane komponente, - za odjeljivanje komponenti velike molekulske mase: stacionarna faza je tekuća faza nanesena na površinu čvrstog nosača adsorpcijom ili kemijskim vezanjem.

  20. Analit: • ubrizgava se kao tekućina koja zbog visoke temperature u kromatografu prelazi u plinovito stanje, • temperatura ulaza instrumenta postavlja se na 50°C višu temperaturu od temperature vrelišta najslabije hlapljive komponente iz analizirane smjese.

  21. Plinski kromatograf Sastavni dijelovi aparata: • Plin nosilac (carrier gas): • kemijski inertan (N2 He, Ar, H2) • regulirani protok plina • Sustav za unošenje uzorka: • količina uzorka: 0.1 – 20 μL • mjesto unošenja uzorka je grijano (ca. 50°C iznad temp. vrelišta najmanje hlapljivog sastojka

  22. Faze plinsko-kromatografske analize: • unošenje uzorka na vrh kolone, • transport uzorka mobilnom fazom kroz kolonu, • adsorpcija sastojaka u stacionarnoj fazi, • detekcija sastojaka. • http://www.wooster.edu/chemistry/analytical/gc/default.html

  23. ECD FID

  24. Plinska kromatografija

  25. Slika prikazuje sofisticirani plinski kromatografski sustav, koji bilježi koncentraciju akrilonitrila u zraku.

  26. f) TEKUĆINSKA KROMATOGRAFIJA VISOKE DJELOTVORNOSTI (HPLC)

  27. Mobilna faza: tekućina Stacionarna faza: punila vrlo finih zrna Tlak: nekoliko milijuna Pa (do 4 x 107 Pa = 400 bara) - tlačna pumpa, sisaljka Podjela HPLC (High Performance Liquid Chromatography): (1) Razdjelna kromatografija (2) Adsorpcijska kromatografija (3) Ionsko-izmjenjivačka kromatografija (4) Kromatografija isključenjem na osnovi veličine čestica (size-exclusion chromatography) Doseg HPLC: najveći u separacijskim tehnikama, proizvodnja > mld USD godišnje

  28. Prednosti HPLC: - osjetljivost, - prilagodljivost, - analiza neisparljivih i termički osjetljivih spojeva, - široki spektar uzoraka (industrija, znanost: aminokiseline, nukleinske kiseline, šećeri, lijekovi, pesticidi, organometalni spojevi, anorganske tvari i dr.)

  29. Shema HPLC uređaja

  30. 13.2.3. DETEKTORI Efluent s kolone mješa se s vodikom i zrakom i spaljuje. Organski sastojci sagorijevaju u plamenu stvarajući ione i elektrone koji mogu provoditi elektricitet kroz plamen. Na vrh plamenika dovodi se visoki električni potencijal, a iznad plamena postavljena je kolektorska elektroda. Mjeri se električna struja izazvana pirolizom organskih sastojaka.

  31. DETEKTORI • Ključni su dio HPLC-uređaja: stalno se usavršavaju • Nema opće primjenljivih detektora (kao FID/TCD) • Zahtjevi: kao kod GC; dodatno: što manji volumen uzorka • Tipovi: (1) prate promjenu svojstava mobilne faze (indeks loma, dielektrična konstanta i dr.), (2) detektori analita (UV, fluorescencija...). • Zastupljenost: 71% UV, 15% fluorescencijski, 5% indeks loma

  32. 13.2.3.1. UV/VIS-apsorpcijski detektori • Svojstva: univerzalnost, jednostavnost, selektivnost, osjetljivost - vrlo su rašireni • Načelo: apsorpcija elektromagnetskog zračenja u UV-(170 - 400 nm) i VIS-području (400 - 750 nm) • Lambert-Beerov zakon (za kvantitativnu primjenu): A = Ɛ × b × c • Tipični UV/VIS-detektor: volumen 1-10 μl, duljina 2-10 mm, tlak < 40 bar (potrebni reduktori)

  33. 13.2.3.2. Detektori s filterima - Izvor zračenja: Hg-lučnica iz koje filtar izdvaja λ = 254 nm (odnosno 250, 313, 334 nm) - primjena ograničena. • Izvor zračenja: deuterijeva (D2) ili volframova (W) lampa s više filtera (rotirajući) - za serijske analize uzoraka poznata sastava. 13.2.3.3. Detektori s monokromatorima - Prizme ili optičke rešetke (grating) razdvajaju polikromatsko svjetlo na komponente određenih valnih duljina koje se potom djelovanjem pukotine odaberu prema uzorku da bi se snimio cijeli kromatogram.

  34. Alternativa: za svaku komponentu uzorka (ako su dovoljne razlike tR) odabire se najpogodnija λ, uz moguću kompjutorsku podršku - izvor D2-lučnica (190-800 nm), uz izdvajanje putem rešetke (grating) snopova širokih 2-4 nm (starije naprave 20-40 nm) 13.2.3.4. Detektor s nizom dioda (Diode Array Detector) Načelo: osvjetljivanje uzorka polikromatskim svjetlom (“bijelim”) D2-lučnice, a potom disperzija optičkom rešetkom na snopove 2 nm koji istodobno padaju na niz od cca 316 dioda - Cijeli snimak (scan): 0,1 sekunda (u praksi nekoliko sekundi) uz odličnu reproducibilnost. Dobiva se i pohranjuje cijeli spektar svake komponente.

More Related