chromatografia, tiež známa ako "chromatografická analýza", "chromatografia", je separačná a analytická metóda, ktorá má veľmi široké uplatnenie v analytickej chémii, organickej chémii, biochémii a ďalších oblastiach.
Zakladateľom chromatografie je ruský botanik M. Tsvetter.V roku 1906 ruský botanik Zvetter publikoval výsledky svojho experimentu: Aby oddelil rastlinné pigmenty, nalial petroléterový extrakt obsahujúci rastlinné pigmenty do sklenenej skúmavky s práškovým uhličitanom vápenatým a eluoval ho petroléterom zhora nadol.Pretože rôzne pigmenty majú rôznu adsorpčnú kapacitu na povrchu častíc uhličitanu vápenatého, procesom vylúhovania sa rôzne pigmenty pohybujú dole rôznou rýchlosťou, čím vytvárajú pásy rôznych farieb.Pigmentové zložky boli oddelené.Túto separačnú metódu nazval chromatografia.
Schematické znázornenie experimentu separácie pigmentu z listov rastlín
S neustálym vývojom separačných metód sa predmetom separácie stáva čoraz viac bezfarebných látok, chromatografia postupne strácala aj význam „farba“, no názov sa používa dodnes.
Chromatografická klasifikácia
Podstatou chromatografie je proces, pri ktorom sa molekuly, ktoré sa majú oddeliť, rozdelia a vyvážia medzi stacionárnu fázu a mobilnú fázu.Rôzne látky sú medzi týmito dvoma fázami rozdelené odlišne, vďaka čomu sa pohybujú s mobilnou fázou rôznymi rýchlosťami.Pohybom mobilnej fázy sa na stacionárnej fáze od seba oddeľujú rôzne zložky v zmesi.V závislosti od mechanizmu je možné ho rozdeliť do rôznych kategórií.
1, podľa dvojfázovej klasifikácie fyzikálneho stavu
Mobilná fáza: Plynová chromatografia, kvapalinová chromatografia, superkritická kvapalinová chromatografia
Stacionárna fáza: plyn-tuhá látka, plyn-kvapalina;Kvapalina-tuhá, kvapalina-kvapalina
2, podľa formy klasifikácie stacionárnych fáz
Kolónová chromatografia: stĺpcová chromatografia, kapilárna stĺpcová chromatografia, mikronáplňová stĺpcová chromatografia, preparatívna chromatografia
Rovinná chromatografia: papierová chromatografia, chromatografia na tenkej vrstve, polymérová membránová chromatografia
3, klasifikované podľa separačného mechanizmu
Adsorpčná chromatografia: Rôzne zložky sú oddelené podľa ich adsorpčnej a desorpčnej kapacity na adsorbentoch
Deliaca chromatografia: Rôzne zložky sa oddelia podľa ich rozpustnosti v rozpúšťadle
Molekulová vylučovacia chromatografia: podľa veľkosti molekulovej veľkosti separácie ln ionexová chromatografia: rôzne zložky afinity k separácii iónomeničovej živice
Afinitná chromatografia: Separácia s použitím prítomnosti špecifickej afinity medzi biologickými makromolekulami
Kapilárna elektroforéza: zložky sa oddelili podľa rozdielov v pohyblivosti a/alebo delení
Chirálna chromatografia sa používa na separáciu a analýzu chirálnych liečiv, ktoré možno rozdeliť do troch kategórií: metóda chirálnej derivatizácie;Chirálna aditívna metóda mobilnej fázy;Metóda rozlíšenia chirálnej stacionárnej fázy
Základná terminológia pre chromatografiu
Krivky získané vynesením signálov odozvy zložiek po detekcii chromatografickej separácie proti času sa nazývajú chromatogramy.
Základná línia:Za určitých chromatografických podmienok sa krivka signálu generovaného, keď iba mobilná fáza prechádza cez systém detektorov, nazýva základná čiara, ako je znázornené na čiare ot.Keď boli experimentálne podmienky stabilné, základnou čiarou bola čiara rovnobežná s horizontálnou osou.Základná čiara odráža hluk prístroja, hlavne detektora, v priebehu času.
Výška píku:vertikálna vzdialenosť medzi bodom chromatografického píku a základnou čiarou, označená h, ako je znázornené na čiare AB'.
Šírka regiónu:Šírka oblasti chromatografického píku priamo súvisí s účinnosťou separácie.Existujú tri metódy na opis šírky chromatografického píku: štandardná odchýlka σ, šírka píku W a FWHM W1/2.
Smerodajná odchýlka (σ):σ je polovičná vzdialenosť medzi dvoma inflexnými bodmi na krivke normálneho rozdelenia a hodnota σ udáva stupeň disperzie komponentov preč od stĺpca.Čím väčšia je hodnota σ, tým sú zložky odpadovej vody rozptýlenejšie a tým horší je separačný efekt.Naopak, odpadové zložky sú koncentrované a separačný efekt je dobrý.
Šírka píku W:Priesečníky na oboch stranách chromatografického píku sa používajú ako dotyčnice a priesečník na základnej čiare sa nazýva šírka píku alebo šírka základnej čiary, ktorá môže byť tiež vyjadrená ako W, ako je znázornené na obrázku IJ.Podľa princípu normálneho rozdelenia je možné dokázať, že vzťah medzi šírkou píku a štandardnou odchýlkou je W=4σ.
W1/2:Šírka píku v polovici výšky píku sa nazýva FWHM, ako je znázornené pre vzdialenosť GH.W1/2 = 2,355 σ, W = 1,699 W1/2.
W1/2, W sú obe odvodené od σ a používajú sa na výpočet plôch píkov okrem merania účinku stĺpca.Meranie FWHM je pohodlnejšie a najčastejšie používané.
krátke zhrnutie
Z chromatografickej vrcholovej odtokovej krivky možno dosiahnuť nasledujúce ciele:
a, Uskutočnila sa kvalitatívna analýza na základe retenčnej hodnoty chromatografických píkov
b, kvantitatívna analýza založená na ploche alebo píku chromatografického píku
C. Separačná účinnosť kolóny bola hodnotená podľa retenčnej hodnoty a šírky píku chromatografického píku
Výpočtový vzorec zahrnutý v chromatografii
1. Retenčná hodnota
Retenčná hodnota je parameter používaný na opis miery, do akej je zložka vzorky zadržaná v kolóne a používa sa ako indikátor chromatografickej charakterizácie.Spôsob jeho reprezentácie je nasledujúci:
Retenčný čas tR
Čas smrtitM
Upravte retenčný čas tR'=tR-tM
(Celkový čas strávený v stacionárnej fáze)
Objem zadržania
VR=tR*F. (nezávisle od rýchlosti mobilnej fázy)
Mŕtvy objem
VM=tM*Fc
(Priestor, ktorý nezaberá stacionárna fáza v dráhe toku od injektora k detektoru)
Upravte retenčný objem VR'=t'R*Fc
2. Relatívna retenčná hodnota
Relatívna retenčná hodnota, tiež známa ako separačný faktor, pomer rozdeľovacích koeficientov alebo relatívny kapacitný faktor, je pomer upraveného retenčného času (objemu) testovanej zložky k upravenému retenčnému času (objemu) štandardu za určitých chromatografických podmienok.
Relatívne retenčné hodnoty sa použili na elimináciu vplyvu určitých prevádzkových podmienok, ako je prietok a fixačná strata, na retenčné hodnoty.Štandardom v relatívnej retenčnej hodnote môže byť zložka v testovanej vzorke alebo zlúčenina pridaná umelo.
3. Index retencie
Retenčný index je retenčný index látky i, ktorá sa má testovať vo fixnom roztoku X. Ako referenčné látky sa vyberú dva n-alany, z ktorých jeden má počet uhlíkov N a druhý má N+n.Ich upravený retenčný čas je t'r (N) respektíve t'r (N+n), takže upravený retenčný čas t'r (i) testovanej látky i je presne medzi nimi, t. t'r (N).
Retenčný index možno vypočítať nasledovne.
4. Kapacitný faktor (k)
V rovnováhe je pomer hmotnosti zložky v stacionárnej fáze (s) k mobilnej fáze (m), nazývaný kapacitný faktor.Vzorec je nasledovný:
5、Rozdeľovací koeficient (K) V rovnováhe, pomer koncentrácie zložky v stacionárnej fáze (s) k mobilnej fáze (m), nazývaný rozdeľovací koeficient.Vzorec je nasledujúci
Vzťah medzi K a k:
Odráža typ stĺpca a jeho uzol dôležité vlastnosti štruktúry
krátke zhrnutie
Vzťah medzi retenčnou hodnotou a kapacitným faktorom a rozdeľovacím koeficientom:
Chromatografická separácia je založená na rozdiele v adsorpčnej alebo rozpúšťacej schopnosti každej zložky vo fixnej relatívnej vzorke, ktorá môže byť kvantitatívne vyjadrená veľkosťou hodnoty rozdeľovacieho koeficientu K (alebo kapacitného faktora k).
Komponenty so silnou adsorpčnou alebo rozpustnou schopnosťou majú veľký rozdeľovací koeficient (alebo kapacitný faktor) a dlhý retenčný čas.Naopak, zložky so slabou adsorpciou alebo rozpustnosťou majú malý rozdeľovací koeficient a krátky retenčný čas.
Základná teória chromatografie
1. Teória podnosov
(1) Predložená -- termodynamická teória
Začalo to modelom vežovej dosky, ktorý navrhli Martin a Synge.
Frakcionačná kolóna: na etáži pre niekoľkonásobné dosiahnutie rovnováhy plyn-kvapalina, podľa teploty varu rôznej separácie.
Stĺpec: Komponenty sú vyvážené viacerými rozdeleniami medzi dve fázy a oddelené podľa rôznych rozdeľovacích koeficientov.
(2) Hypotéza
(1) V kolóne je veľa poschodí a komponenty môžu rýchlo dosiahnuť distribučnú rovnováhu v rámci intervalu poschodí (t. j. výšky podnosu).
(2) Mobilná fáza vstupuje do kolóny nie kontinuálne, ale pulzuje, to znamená, že každý priechod predstavuje objem kolóny.
(3) Keď sa vzorka pridala na každú platňu stĺpca, difúzia vzorky pozdĺž osi stĺpca sa mohla zanedbať.
(4) Rozdeľovací koeficient je rovnaký na všetkých podnosoch, nezávisle od množstva komponentov.To znamená, že rozdeľovací koeficient je konštantný na každom tabane.
(3) Princíp
Schematický diagram teórie podnosov
Ak sa do podnosu č. 0 pridá zložka jednotkovej hmotnosti, konkrétne m=1 (napríklad 1 mg alebo 1 μg), a po distribučnej rovnováhe, pretože k=1, teda ns=nm, nm=ns=0,5.
Keď objem platne (lΔV) nosného plynu vstúpi do platne 0 vo forme pulzácie, nosný plyn obsahujúci zložku nm v plynnej fáze sa vytlačí na platňu 1. V tomto čase sa zložka ns v kvapalnej fáze dosky 0 a nm zložka v plynnej fáze dosky 1 sa prerozdelí medzi dve fázy.Preto celkové množstvo zložiek obsiahnutých v doske 0 je 0,5, pričom plynná a kvapalná fáza sú každá 0,25, a celkové množstvo obsiahnuté v doske 1 je tiež 0,5.Plynná a kvapalná fáza boli tiež 0,25.
Tento proces sa opakuje vždy, keď do kolóny pulzuje nový objem nosiča (pozri tabuľku nižšie).
(4) Chromatografická rovnica odtokovej krivky
σ je štandardná odchýlka, je retenčný čas, C je koncentrácia v akomkoľvek čase,
C, je injekčná koncentrácia, to znamená celkové množstvo zložiek (plocha vrcholu A).
(5) parametre účinnosti kolóny
Pri konštantnom tR, čím je menší W alebo w 1/2 (to znamená užší pík), tým väčší je počet teoretických poschodí n, tým menšia je teoretická výška poschodí a tým vyššia je separačná účinnosť kolóny.To isté platí o efektívnej teórii zásobníka neff.Preto je teoretický počet poschodí ukazovateľom na vyhodnotenie účinnosti kolón.
(5) Charakteristiky a nedostatky
> Výhody
Teória podnosu je semiempirická a vysvetľuje tvar odtokovej krivky
Sú znázornené procesy rozdeľovania a separácie zložiek
Navrhuje sa index na vyhodnotenie účinnosti kolóny
> Obmedzenia
Komponenty nemôžu skutočne dosiahnuť distribučnú rovnováhu v dvoch fázach:
Pozdĺžnu difúziu komponentov v stĺpci nemožno ignorovať:
Vplyv rôznych kinetických faktorov na proces prenosu hmoty sa neuvažoval.
Vzťah medzi stĺpcovým efektom a rýchlosťou prúdenia mobilnej fázy nemožno vysvetliť:
Nie je jasné, aké hlavné faktory ovplyvňujú stĺpcový efekt
Tieto problémy sú uspokojivo vyriešené v teórii sadzieb.
2. Teória sadzieb
V roku 1956 holandský vedec VanDeemter a spol.absorboval koncept teórie etáže a skombinoval kinetické faktory ovplyvňujúce výšku etáže, predložil kinetickú teóriu chromatografického procesu - teóriu rýchlosti a odvodil VanDeemterovu rovnicu.Chromatografický proces považuje za dynamický nerovnovážny proces a študuje vplyv kinetických faktorov na rozšírenie píku (tj stĺpcový efekt).
Neskôr Giddings a Snyder a kol.navrhol rovnicu rýchlosti kvapalinovej chromatografie (menovite Giddingsovu rovnicu) založenú na VanDeemterovej rovnici (neskôr nazývanej rovnica rýchlosti plynovej chromatografie) a podľa rozdielu vlastností medzi kvapalinou a plynom.
(1) Van Deemterova rovnica
Kde: H: je výška dosky
A: koeficient členu vírivej difúzie
B: koeficient molekulovej difúzie člen
C: koeficient člena odporu pri prechode hmoty
(2) Giddingsova rovnica
Kvantitatívna a kvalitatívna analýza
(1) Kvalitatívna analýza
Kvalitatívna chromatografická analýza má určiť zlúčeniny reprezentované každým chromatografickým píkom.Pretože rôzne látky majú za určitých chromatografických podmienok jednoznačné retenčné hodnoty, retenčnú hodnotu možno použiť ako kvalitatívny index.Na retenčných hodnotách sú v súčasnosti založené rôzne chromatografické kvalitatívne metódy.
Rôzne látky však môžu mať podobné alebo identické retenčné hodnoty za rovnakých chromatografických podmienok, to znamená, že retenčné hodnoty sa nevylučujú.Preto je ťažké charakterizovať úplne neznámu vzorku len na základe retenčných hodnôt.Ak je možné na základe pochopenia zdroja, povahy a účelu vzorky urobiť predbežné posúdenie zloženia vzorky a na stanovenie zlúčeniny reprezentovanej chromatografickým píkom možno použiť nasledujúce metódy.
1. Kvalitatívna kontrola s použitím čistých látok
Za určitých chromatografických podmienok má neznáma iba definovaný retenčný čas.Neznámu teda možno kvalitatívne identifikovať porovnaním retenčného času známej čistej látky za rovnakých chromatografických podmienok s retenčným časom neznámej látky.Ak sú tieto dve rovnaké, neznáma látka môže byť známa čistá látka;Inak neznáme nie je čistá látka.
Metóda kontroly čistej látky je použiteľná len pre neznámu látku, ktorej zloženie je známe, ktorej zloženie je relatívne jednoduché a ktorej čistá látka je známa.
2. Metóda relatívnej retenčnej hodnoty
Relatívna retenčná hodnota α sa vzťahuje na úpravu medzi zložkou i a referenčnými materiálmi. Pomer retenčných hodnôt:
Mení sa len so zmenou teploty fixátora a kolóny a nemá nič spoločné s inými prevádzkovými podmienkami.
Pri určitej stacionárnej fáze a teplote kolóny sa merajú upravené retenčné hodnoty zložky i a referenčnej látky s a potom sa vypočítajú podľa vyššie uvedeného vzorca.Získané relatívne retenčné hodnoty je možné kvalitatívne porovnať s príslušnými hodnotami v literatúre.
3, pridaním známych látok na zvýšenie metódy výšky píku
Keď je v neznámej vzorke veľa zložiek, získané chromatografické píky sú príliš husté na to, aby sa dali ľahko identifikovať vyššie uvedenou metódou, alebo keď sa neznáma vzorka použije len na analýzu špecifikovanej položky.
"Najskôr sa urobí chromatogram neznámej vzorky a potom sa získa ďalší chromatogram pridaním známej látky k neznámej vzorke."Pre takéto látky môžu byť známe komponenty so zvýšenou výškou píkov.
4. Zachovať kvalitatívnu metódu indexu
Retenčný index predstavuje retenčné správanie látok na fixatívoch a je v súčasnosti najpoužívanejším a medzinárodne uznávaným kvalitatívnym indexom v GC.Má výhody dobrej reprodukovateľnosti, jednotného štandardu a malého teplotného koeficientu.
Retenčný index súvisí len s vlastnosťami stacionárnej fázy a teplotou kolóny, ale nie s inými experimentálnymi podmienkami.Jeho presnosť a reprodukovateľnosť sú vynikajúce.Pokiaľ je teplota kolóny rovnaká ako teplota stacionárnej fázy, možno na identifikáciu použiť hodnotu z literatúry a na porovnanie nie je potrebné použiť čistý materiál.
(2) Kvantitatívna analýza
Základ pre chromatografickú kvantifikáciu:
Úlohou kvantitatívnej analýzy je nájsť sto zložiek v zmiešanej vzorke
Zlomkový obsah.Chromatografická kvantifikácia bola založená na nasledujúcom: keď boli prevádzkové podmienky konzistentné, bola
Hmotnosť (alebo koncentrácia) meranej zložky je určená signálom odozvy vydaným detektorom
Je to proporcionálne.menovite:
Základ pre chromatografickú kvantifikáciu:
Úlohou kvantitatívnej analýzy je nájsť sto zložiek v zmiešanej vzorke
Zlomkový obsah.Chromatografická kvantifikácia bola založená na nasledujúcom: keď boli prevádzkové podmienky konzistentné, bola
Hmotnosť (alebo koncentrácia) meranej zložky je určená signálom odozvy vydaným detektorom
Je to proporcionálne.menovite:
1. Metóda merania plochy vrcholu
Plocha píku sú základné kvantitatívne údaje poskytované chromatogrammi a presnosť merania plochy píku priamo ovplyvňuje kvantitatívne výsledky.Pre chromatografické píky s rôznymi tvarmi píkov boli použité rôzne metódy merania.
Je ťažké nájsť presnú hodnotu zimy v kvantitatívnej analýze:
Na jednej strane kvôli ťažkostiam s presným meraním absolútneho vstrekovaného objemu: na druhej strane
Plocha píku závisí od chromatografických podmienok a pri meraní hodnoty by sa mal chromatografický prúžok zachovať
Nie je možné ani vhodné robiť to isté.A aj keď sa vám to podarí
Presnú hodnotu aj preto, že neexistuje jednotná norma a nemožno ju priamo aplikovať.
2.Kvantitatívny korekčný faktor
Definícia kvantitatívneho korekčného faktora: množstvo komponentov vstupujúcich do detektora (m)
Pomer jeho chromatografickej plochy píku (A) alebo výšky píku () je konštanta úmernosti (,
Konštanta úmernosti sa nazýva absolútny korekčný faktor pre zložku.
Je ťažké nájsť presnú hodnotu zimy v kvantitatívnej analýze:
Na jednej strane kvôli ťažkostiam s presným meraním absolútneho vstrekovaného objemu: na druhej strane
Plocha píku závisí od chromatografických podmienok a pri meraní hodnoty by sa mal chromatografický prúžok zachovať
Nie je možné ani vhodné robiť to isté.A aj keď sa vám to podarí
Presnú hodnotu aj preto, že neexistuje jednotná norma a nemožno ju priamo aplikovať.
To znamená, že relatívny korekčný faktor komponentu je komponent a referenčný materiál s
Pomer absolútnych korekčných faktorov.
Je vidieť, že relatívny korekčný faktor je, keď je kvalita komponentu oproti štandardu.
Keď je látka s rovnaká, plocha píku referenčného materiálu je plocha píku zložky
Viacnásobné.Ak má niektorá zložka hmotnosť m a plochu píku A, potom počet f'A
Hodnoty sa rovnajú ploche píku referenčného materiálu s hmotnosťou.Inými slovami,
Pomocou relatívneho korekčného faktora možno oddeliť oblasti píkov každej zložky
Prepočítané na plochu píku referenčného materiálu rovnajúcu sa jeho hmotnosti, potom pomer
Norma je jednotná.Takže toto je normalizovaná metóda na zistenie percenta každej zložky
Základ kvantity.
Spôsob získania relatívneho korekčného faktora: hodnoty relatívneho korekčného faktora sa porovnávali iba s bytím
Meranie súvisí so štandardom a typom detektora, ale s operačným prúžkom
To je jedno.Hodnoty je preto možné získať z odkazov v literatúre.Ak text
Ak v ponuke nenájdete požadovanú hodnotu, môžete si ju určiť aj sami.Spôsob stanovenia
Metóda: Určité množstvo meranej látky desať vybraných referenčných materiálov → upravené do určitej koncentrácie
Boli zmerané oblasti chromatografických píkov A a As dvoch zložiek.
To je vzorec.
3. Kvantitatívna metóda výpočtu
(1) Metóda normalizácie plochy
Pre kvantifikáciu sa vypočítal súčet obsahu všetkých frakcií bez píkov ako 100 %.
Metóda sa nazýva normalizácia.Jeho vzorec na výpočet je nasledujúci:
kde P,% je percentuálny obsah testovaných zložiek;A1, A2... A n je zložka 1. Plocha píku 1~n;f'1, f'2... f'n je relatívny korekčný faktor pre zložky 1 až n.
(2) metóda externého štandardu
Metóda kvantitatívneho porovnania medzi signálom odozvy zložky, ktorá sa má testovať vo vzorke, a čistou zložkou, ktorá sa má testovať ako kontrola.
(3) Metóda vnútorného štandardu
Takzvaná metóda vnútorného štandardu je metóda, pri ktorej sa k štandardnému roztoku testovanej látky a roztoku vzorky pridá určité množstvo čistej látky ako vnútorného štandardu a potom sa analyzuje a stanoví.
(3)štandardná metóda pridávania
Štandardná metóda pridávania, tiež známa ako metóda interného pridávania, je pridať určité množstvo (△C)
Referenčná testovaná látka sa pridala do roztoku vzorky, ktorá sa mala testovať, a test sa pridal do testu
Pík roztoku vzorky po látke bol vyšší ako pík pôvodného roztoku vzorky
Na výpočet koncentrácie látky v roztoku vzorky sa použil prírastok plochy (△A).
obsah (Cx)
Kde Ax je plocha píku látky, ktorá sa má merať v pôvodnej vzorke.
Čas odoslania: 27. marca 2023