Хроматографија
Хроматографија или. Хроматографија (Грчки, на германски јазик) Пишување во боја) Во хемијата, се нарекува процес што овозможува да се оддели мешавина од супстанции со различно распределување на нејзините индивидуални компоненти помеѓу стационарната и подвижната фаза. Овој принцип првпат беше опишан во 1901 година од рускиот ботаничар Михаил С. Цвет, во 1903 година за прв пат беше опишан во јавноста, а во 1906 година тој прв го употреби терминот „хроматографија“. Тој испитувал екстракти од билки во боја, на пример, од лист материјал и можел да изолира разни бои од нив со помош на хроматографија. Овој метод се користи во пракса од една страна во производството за изолација или прочистување на супстанции (= подготвителна хроматографија), од друга страна при хемиска анализа за одделување на мешавини на супстанции во состојки што се што е можно порамномерни заради идентификување или квантитативно одредување. Хроматографијата стана составен дел од денешната органска хемија, биохемија, биотехнологија, микробиологија, храна хемија, хемија на животната средина и исто така неорганска хемија.
Понатаму препорачано специјалистичко знаење
Повисоки перформанси за мерење во 6 лесни чекори
Кој е правилниот начин да се провери повторливоста на скалите?
Како брзо да ги проверите пипетите?
Содржина
Опис на процесот на хроматографија
Најлесен начин да се објасни хроматографијата е со споредување:
Бесната река може да носи многу остатоци. Брзината со која се преместуваат лебдечките остатоци зависи од
- тип на пловечки остатоци (зрната песок се транспортираат побрзо од камчињата),
- природата на речното корито (грубите површини го зголемуваат триењето на лебдечките остатоци и со тоа ја намалуваат брзината на отстранување) и
- на брзината на проток.
Во хроматографијата, мешавините на супстанции (= пловечки остатоци) се користат во т.н. Мобилна фаза (= Вода) на еден Стационарна фаза (= Речно корито) пренесено на. Заради интеракциите (видете ја поделбата според принципите на одвојување) помеѓу примерокот, стационарната фаза и подвижната фаза, одделните компоненти се транспортираат со различна брзина и на тој начин можат да се одделат едни од други: На едно место се формира мешавина од песок, многу мали и малку поголеми камчиња. донесени покрај реката; по сто метри, на пример, целиот песок пристигнува најпрво (распослан на неколку метри) и по одредено време на чекање сите помали камчиња и многу подоцна поголемите, секоја одделена на одредено растојание.
Полесно е да се разбере со користење на пример: Ако 45% од молекулите А се наоѓаат во подвижна фаза (во просек), динамичката рамнотежа значи дека индивидуалните А молекули се исто така во подвижната фаза 45% од времето Поминете фаза (во просек). Затоа, нивната брзина ќе биде 45% од брзината на мобилната фаза (во просек). За добри резултати во хроматографијата, клучно е размената на супстанции помеѓу двете фази да се одвива многу брзо, т.е. индивидуалните молекули на примерокот треба многу често да се префрлаат напред и назад помеѓу двете фази (процеси на дифузија, движење на топлина). Предуслов за ова е патеките што молекулите треба да ги покриваат од стационарната фаза до мобилната фаза се многу кратки. Ако стационарната фаза содржи прашок, големината на зрното на овој прав треба да биде многу мала (на пример, само неколку микрометри). Од одредени причини, зрната во прав треба исто така да се обликуваат што е можно подеднакво и да имаат што е можно подеднаква големина (тесна дистрибуција на големината на зрното).
процес
За хроматографија, неопходни се воспоставување на проток на подвижната фаза, вбризгување на примерокот што треба да се оддели, реално одделување и откривање. На Проток на мобилната фаза се постигнува или со помош на притисок (хидраулична пумпа, притисок на гас), капиларна сила или со примена на електричен напон.
На инјекција (= Воведување на мешавината на супстанциите во хроматографскиот систем) се одвива или пред да се воспостави проток на мобилната фаза (на пр. Тенок слој хроматографија) или додека мобилната фаза веќе тече. Со голем број примероци, т.н. авто-примероци се користат за автоматизирани типови на хроматографија (заедно со сопствени системи за стекнување податоци), кои ги инјектираат примероците целосно автоматски.
Тогаш вистинските Одвојување на смесата со супстанции на изолационото растојание. Без Откривање Хроматографијата не може да се замисли (= да се стави до знаење кога некоја материја поминува низ одреден дел од системот за хроматографија или каде што супстанцијата застанува по завршувањето на процесот). За секој вид хроматографија се користат различни системи за откривање, или со употреба на физички својства (апсорпција на светлина, флуоресценција, расејување на светлина, топлинска спроводливост ...) на супстанциите или со добивање сигнал преку хемиски реакции. Со помош на хемиски реакции, на пример, се постигнува обојување во рамна хроматографија (на пр., Аминокиселини со употреба на нинхидрин) или реакции се изведуваат пред разделување (дериватизација пред колона) или по одвојување (дериватизација по колона) во колона хроматографија.
Во подготвителната хроматографија, а Собирачи на фракции потребно е да се собере одвоената супстанција.
Поради дизајнот, процесите на прочистување на хроматографијата се секогаш сериски процеси. Ова значи дека само одредена количина супстанција може да се примени и оддели пред да се продолжи со следната количина. Ова е особено проблематично кога се работи на големи количини, така што се развиени некои процеси за да може да се работи со хроматографија континуирано: прстенеста хроматографија, TMB (True Moving Bed) хроматографија и SMB (Simulated Moving Bed) хроматографија.
Дефиниција на некои поими
Стационарна фаза
Фаза која е во интеракција со одделните супстанции на мешавината на супстанциите и не се движи. Престојот на аналитите за време на нивното задржување се менува помеѓу мобилната и стационарната фаза (случајно одење) и предизвикува време на задржување карактеристично за супстанцијата.
Мобилна фаза
Фаза во која мешавината на супстанцијата се воведува на почетокот на системот за одвојување и се преместува (фаза на цврста или течна супстанција). Мобилните фази се разликуваат во нивната способност за елуирање ("Јачина", видете подолу "Опсег Елутроп"), ова бара различни времиња на задржување и честопати различни селективности.
Задржување
Доцнење на одделни супстанции од мешавината на супстанцијата преку интеракција со стационарната фаза.
Време на задржување
Време кога молекулите на чиста супстанција треба да мигрираат низ колоната (од инјектирање до откривање).
Време на проток (мртво време)
Времето на проток (претходно исто така „мртво време“) го означува времето за кое мобилната фаза или супстанцијата што не е задржана треба да мигрира низ колоната. Супстанција што не е задржана (Инертна супстанција) е само во занемарлива мала концентрација во стационарната фаза и затоа минува низ колоната во исто време со мобилната фаза.
Елуцијација
Елуција (од лат. елуираат "Измијте") е отстранување или поместување на адсорбираните супстанции од цврсти или натопени течности адсорбенти и јонски разменувачи со постојано додавање на растворувач (Елуент = мобилна фаза). Решението што излегува од колоната за одвојување станува Излужи наречен.
Овој процес е од особено значење при екстракција на цврста фаза.
Елуент
Мобилна фаза што го поминала изолационото растојание.
Елуотропски серии
Распоред на растворувачите кои најчесто се користат како подвижни фази според нивната моќ на елукција со референтна супстанција (обично силика гел или алуминиум оксид). Редоследот може да се избере по растечки или опаѓачки редослед.
Хроматографија
Колона: Во хроматографијата, колона е шуплива цевка со дијаметар од неколку микрометри до неколку метри. Оваа цевка е или целосно исполнета со стационарна фаза (спакувана колона) или тенка облога одвнатре (капиларна колона).
Механизам на обратна фаза
Постојат два начина на одвојување на мешавина на супстанции во адсорпциона хроматографија:
- Нормална фаза: поларна стационарна фаза (како што се силика гел, алуминиум оксид), не-поларна до средно-поларна подвижна фаза (како што се HC супстанции, диоксан, етил ацетат.) или
- Обратна фаза (Обратна фаза): не-поларна стационарна фаза (како модифициран силика гел) и поларна подвижна фаза (како пуфер вода).
Во првиот случај, липофилните супстанции лесно се елуираат, поларните супстанции тешко се елуираат, а во обратниот случај поларните супстанции лесно се елуираат („similia similibus solvuntur“).
Во HPLC, често се користи елиционирање на градиент (обратна фаза), во која составот на растворувачот полека се менува (на пример, од 80% до 20% содржина на вода). Алканите се појавуваат од колоната многу доцна, а аминокиселините се појавуваат многу рано и овие фракции може да се исечат.
Хроматографските методи на одделување може да се класифицираат според различни аспекти:
Класификација според принципот на поделба
Основниот принцип на сите хроматографски процеси е често повторуваното воспоставување на рамнотежа помеѓу стационарна и подвижна фаза. Рамнотежата може да се развие поради различни физичко-хемиски ефекти.
Класификација според употребените фази
Поради мобилните фази, хроматографијата може да се подели на три области, кои можат да се поделат на различни групи според носителите на стационарните фази или физичката состојба на стационарните фази.
Параметри на хроматографијата
- Должина на колоната Л.
- Време на протокт0
- Време на задржувањетР.
- ти се нарекува линеарна Проток мобилната фаза преку колоната, таа е дефинирана како:
- на Фактор на задржувањек се дефинира со
- На Фактор на одвојување α го означува квалитетот на поделбата на две супстанции. Се базира на времето на задржување тР. на компонентите во колоната. Времето на задржување е времето што компонентата што се разгледува треба да ја помине колоната и е прикажана на максимум врв:
- Р., на хроматографска резолуција (резолуција) на два врвови се пресметува од:
- Н., на Број на фази на раздвојување или Број на фиоки го опишува бројот на поставки за рамнотежа на супстанцијата што треба да се оддели помеѓу стационарната и мобилната фаза во колоната. Колку е поголема N, толку повеќе прилагодувања на рамнотежата можат да се направат во одредена должина, што резултира во подобра изведба на одделување на колоната. N се пресметува со употреба на формулата:
бБ.: Основна ширина
Ф.В.Х.М.: „Целосна ширина на половина максимум“
н: Врв капацитет; Покажува колку врвови во интервал помеѓу т0 и k-вредноста на одреден врв теоретски може да се одделат едни од други со резолуција од R = 1.
- Х. го означува Висина на чекорот на одвојување (или теоретска висина на подот) на теоретска лента (HETP) и е односот помеѓу должината на колоната и бројот на фиоки:
Висина на партицијата H
Висината на чекорот на одделување на хроматографската колона е мерка за ефикасноста на одвојување на колоната. Фазата на одвојување може да се замисли како дел од колоната за одвојување на која еднаш е воспоставена хроматографската рамнотежа. Колку повеќе таквите поставки за рамнотежа "имаат простор на колоната", толку е помала висината на фазата на одвојување и поголема е ефикасноста на одвојување на колоната. За да се постигне ниска висина на чекор одвојување се под аналитички Услови следниве барања се неопходни:
- Се очекува брза рамнотежа на адсорпција или дистрибуција. Затоа, дијаметарот на честичките треба да биде што е можно помал.
- Константна температура низ колоната. За ова може да се користи термостат со колона.
- Постојан проток: За ова се користи клипна пумпа до 400 бари.
- Опсег на линеарна адсорпција: Стационарната фаза не треба да биде преоптоварена за време на хроматографијата.
- Занемарлива дифузија би била пожелна, но за жал не може да се постигне експериментално. Затоа, се користат што е можно поредовни пакувања со честички со особено мал дијаметар.
Таканаречената равенка на Ван Демер за HPLC може да се користи за да се одреди висината на фазата на одвојување како функција на брзината на проток на елуентот:
- Х. висината на чекорот на одвојување,
- тиx е линеарна стапка на проток.
- А. -термин ја зема предвид распрскувачката дифузија која произлегува од различни патеки на проток низ пакувањето. Следното се применува: каде
- стр факторот за пакување,
- г. означува дијаметар на честички.
- На Б. -термин ја зема предвид надолжната дифузија. Надолжната дифузија е дифузија на аналитните молекули во двете насоки на фазата на одвојување. Се применува следново: каде:
- Д. дифузната константа во мобилната фаза и
- Л. е фактор лавиринт. Факторот лавиринт ја зема предвид структурата на порите на стационарната фаза.
- на Ц. -термин го зема предвид максималното ширење поради бавното воспоставување на рамнотежа помеѓу мобилната и стационарната фаза. Тука е и постојаната дифузија Д.с да се набудува долж порите на стационарната фаза. Се применува
Симетрија на врв
Теоретски, секоја супстанција треба да остави колона за хроматографија како остра линија на елуирање. Од различни причини, сепак, хроматографските врвови секогаш имаат одредена ширина. Идеално, тие имаат форма на Гаусова крива ellвонче. Во пракса, сепак, често се случува врвовите да отстапуваат од оваа идеална форма и да изгледаат повеќе или помалку асиметрични. Асиметријата во која предниот пораст на врвот е пострмен од падот на врвот е позната како „опашка“, додека ефектот дека порастот е помалку стрмен од падот е познат како „фронт“. Факторот на опашка, што е мерка за симетријата на врвовите, се одредува со паѓање на нормалното од максималниот врв до почетната линија и на одредена висина, обично 10% од висината на врвот, растојанијата до предниот дел на врвот (а) и крајот на врвот (б ) одлучен. Потоа се формира количник од двете вредности, при што се користат различни формули за пресметка (на пр. Според IUPAC или USP):
Идеален „Гаусов врв“ достигнува вредност 1, вредностите над 1 значат „опашка“, вредностите под 1 значат „фронт“.
Практичен експеримент
Хроматографијата може да се изврши дома со користење на комерцијално достапни средства. Ти треба:
- филтер кеса, ако е можно бела или црна
- некои обоени моливи од вид растворлив во вода и дефинитивно обележувачи кои не се растворливи во вода.
Бојата се нанесува на долниот раб на филтерот за кафе и хартијата се става во сад со вода, така што хартијата се впива со вода.
Бидејќи бојата на боичките е растворлива во вода, водата сега ја пренесува бојата нагоре.
Црвениот молив, на пример, во основа не е црвен, но се состои од мешавина од различни бои кои заедно се појавуваат црвени. Во експериментот, различните бои пигменти комуницираат со хартијата во различни степени и на тој начин се транспортираат повеќе или помалку брзо од водата.
Како резултат, наскоро ќе можете да видите неколку различни дамки во боја; боите на боичката се одделени хроматографски.
Со цел да се тестира зависноста на одвојувањето од растворувачот, може да се спроведе овој експеримент повторно со истото пенкало со водка, чистење бензин или денатуриран алкохол и да се набудуваат различните резултати. (Сепак, ова треба да се направи само во добро проветрени простории, бидејќи испарувањата од бензинот за чистење се токсични.)