GASNA HROMATOGRAFIJA

Transcript

1 GASNA HROMATOGRAFIJA INSTRUMENTI METODOLOGIJA PRIMENA Оддел V. Сепарациони методи Поглавје 25A. Гасно течна хроматографија Ског, Вест, Холер, Крауч, Аналитичка хемија Предавање 12b, Инструментални аналитички методи (B), M. Стефова, Gas-cvrsta hromatografija, GSC Gas-te~na hromatografija, GLC TE^NA-CVRSTA ATSORPCIJA GAS-CVRSTA KOLONA RASPREDELBA TE^NA-TE^NA TENOK SLOJ JONSKA IZMENA GAS-TE^NA HARTIJA TE^NA-GEL мобилна фаза - инертен гас без заемодејства со примерокот, само го носи стационарна фаза најчесто течност имобилизирана на цврста подлога гасно-течна = гасна хроматографија гас-цврста хроматографија (атсорпциона) многу ретко 1

2 Gasen hromatograf 1941: Martin & Synge концепт за GLC 1955: prv komercijalen instrument 1985: gasni hromatografi vo svetot od 30 proizvoditeli Cena: Eur! Razvoj: voveduvawe na elektronski integratori i kompjuterska obrabotka na podatocite vo 70-tite avtomatska kontrola na instr. uslovi, cev~esti koloni vo 80-tite kapilarni koloni, brza GC Gasen hromatograf 2

3 Gasen hromatograf Gasen hromatograf He, Ar, N 2, H ml/min 3

4 DETEKTORI za GC KARAKTERISTIKI osetlivost (dene{nite detektori poseduvaat osetlivost vo granicite od 10-8 do g/s) sli~en odgovor na prisustvoto na site analiti, ili alternativno, selektiven odgovor na daden analit ili grupa analiti stabilnost i reproducibilnost linearen odgovor na prisustvoto na analiti {to se protega preku nekolku reda na golemina temperaturen opseg od sobna temperatura do 400 C brz odgovor na prisustvoto na analitot neosetliv na promeni na protokot, P i T ednostaven za upotreba, eftin, robusten nedestruktiven DETEKTORI za GC 4

5 DETEKTORI Plameno-jonizaciski detektor Flame-Ionization Detector, FID пиролиза-пламен јони,електрони =струја! ј Prednosti: univerzalen golema osetlivost (10-13 g/s), golem linearen opseg (~10 7 ), neosetlivost na promeni na protokot na mobilnata faza Nedostatoci: destruktiven DETEKTORI Detektor na termi~ka provodlivost, (katarometar) Thermal Conductivity od Pt, Au, W, poluprovodnik - termi~ka sprovodlivost zavisna od okolniot gas He i H 2 : 6-8 pati pogolema term. sprovodlivost od onaa na org. soedinenija Prednosti: ednostavnost, golem linearen opseg (~10 5 ), reagira i na organski i na neorganski supstanci, nedestruktivnost Nedostatoci: relativno niskata osetlivost (~10-8 g analit/ml gas nosa~) 5

6 DETEKTORI Detektor so elektronski zafat Electron capture detector, ECD sposоbnost za fa}awe na elektroni elektrofilni supstanci i supstanci {to sodr`at hlor pesticidi, polihlorirani bifenili - ekolo{ki primeroci! neosetliv na amini, alkoholi, jaglevodorodi Prednosti: nedestruktivnost Nedostatoci: ograni~en linearen odgovor (samo 2 reda na veli~ina) DRUGI DETEKTORI Спрегнати детектори = хроматограф + спектрометар НАЈМОЌЕН ДЕТЕКТОР ЗА КАРАКТЕРИЗАЦИЈА НА ПРИМЕРОК = МАСЕН СПЕКТРОМЕТАР идентификација масени спектри, квантификација хроматографски пикови... MS со квадрупол MS со јонска стапица 6

7 KOLONA: srce na hromatografot Denes najmnogu se koristat: kapilarni koloni (open tubular columns) WCOT (wall coated open tubular) - tenok sloj te~na stacionarna faza e nanesen na yidot od kolonata SCOT (support coated open tubular) - vnatre{nata povr{ina na kapilarata e oblo`ena so tenok film (~30 μm) od inerten materijal-podloga (dijatomejska zemja) na koja e nanesena te~nata stacionarna faza pogolem kapacitet, no pomala efikasnost FSOT (fused silica open tubular) izraboteni od фузирано силикатно стакло (спец. прочистен SiO 2 ), imaat mnogu potenki yidovi vo sporedba so staklenite koloni i se dopolnitelno za{titeni so poliimidna obvivka pofleksibilni i pootporni na nadvore{ni vlijanija KOLONA: srce na hromatografot kapilarni koloni (open tubular columns) pakuvanа kolonа (packed column) 7

8 KOLONA: srce na hromatografot Te~na stacionarna faza mala isparlivost (TV > 100 C + T max na kolonata); golema termi~ka stabilnost; mala hemiska reaktivnost (i na visoka temperatura); cvrsto da se vrzuva na cvrstata podloga koeficientite na raspredelba K = c s /c m na razli~nite analiti na imobiliziranata te~na faza treba da se razlikuvaat nivno razli~no zadr`uvawe vo kolonata analitite }e se razdelat vo kolonata! SLI^NO SE RASTVORA VO SLI^NO! polarnosta na stacionarnata faza treba da e bliska do onaa na komponentite od primerokot R R R CH 3 polidimetil siloksan C 6 H 5 (X %) X%fenil-polidimetil siloksan C 3 H 6 CF 3 (X %) X%trifluoropropil-polidimetil siloksan C 3 H 6 CN (X %) X%cijanopropil-polidimetil siloksan R Si R O Si R O Si R n R HO-CH 2 -CH 2 -(O-CH 2 -CH 2 ) n -OH polietilen glikol 8

9 Gasna hromatografija - primeni за испарливи, термостабилни соединенија до C VISOKOEFIKASNA Оддел V. Сепарациони методи Поглавје 25Б. Високоефикасна течна хроматографија Ског, Вест, Холер, Крауч, Аналитичка хемија Предавање 12c, Инструментални аналитички методи (А), M. Стефова,

10 TE^NA-CVRSTA ATSORPCIJA GAS-CVRSTA KOLONA RASPREDELBA TE^NA-TE^NA TENOK SLOJ JONSKA IZMENA GAS-TE^NA HARTIJA TE^NA-GEL TEHNIKI Tipovi - visokoefikasna te~na hromatografija: raspredelitelna (particiona) ili te~no-te~na hromatografija atsorpciona ili te~no-cvrsta hromatografija jonoizmenuva~ka hromatografija i 2 2 tipa димензионо исклу~ува~ка te~na hromatografija (size-exclusion chromatography): - gel-permеacija - gel-filtracija 10

11 TEHNIKI TE^EN HROMATOGRAF pumpa injektor kolona detektor otpad A B C rastvoruva~i prika`uvawe obrabotka na podatoci 11

12 TE^EN HROMATOGRAF KOLONI napraveni od obvivka od ~elik {to ne 'r osuva dimenzii na analiti~kite koloni: dol`ina od cm i vnatre{en dijametar od 4-10 mm, dimenzii na ~esti~kite od stacionarnata faza 3, 5, 10 μm broj na teoretski podovi od podovi/m novi visokoefikasni mikrokoloni so: dol`ina od 3-7,5 cm i vnatre{en dijametar od 1-4,6 mm, ~esti~ki od 3 μm, дури и 1,7 μm, broj na teoretski podovi do podovi/m komercijalno dostapni stacionarni fazi (silika gel, hemiski vrzani stacionarni fazi, jonski razmenuva~i, gelovi) pretkoloni (guard columns) termostatirawe 12

13 DETEKTORI DETEKTOR Granica na detekcija Obem na Selektivnost primena Karakterizacija na supst. Primenliv so gradient UV-VIS 0,1-1 ng ** *** * ** UV-VIS (diode-array) 0,1-1 ng *** *** ** ** Fluorescenten 1-10 pg *** * ** ** Indeks na prekr{uvawe 0,1-1 μg * ** * ne Elektrohemiski 0,01-1 ng *** * ** * Masen spektrometar 0,1-1 ng *** ** *** *, ** DETEKTORI TANDEM TEHNIKI (HYPHENATED TECHNIQUES) HROMATOGRAF + SPEKTROMETAR HPLC-MS HPLC-IR HPLC-NMR HPLC-AAS MNOGU KORISNO! NO I MNOGU SKAPO! H $, H 2 13

14 TEHNIKI Podelbena (particiona) hromatografija te~no-te~na hromatografija hromatografija a o raf so hemiski vrzana a stacionarna ar a faza (chemically bonded-phase chromatography) CH 3 CH 3 Si OH + Cl Si R Si O Si R + HCl CH 3 CH 3 R = C 18 H 37 ; C 8 H 7 ; alifati~ni amini, eteri, nitrili, arom. jaglevodor. normalno-fazna hromatografija: polarni stac. fazi (trietilen glikol, voda) i nepolarni mobilni fazi (heksan, i-propil eter) reverzno-fazna hromatografija: nepolarna stac. faza (jaglevodorodi) i polarna mobilna faza (voda, metanol, acetonitril) Pravilo: najdobro razdeluvawe se postignuva so stac. faza so polarnost bliska do polarnosta na supstancite koi treba da se razdelat, a polarnosta na mobilnata faza treba da se razlikuva. TEHNIKI Podelbena (particiona) hromatografija te~no-te~na hromatografija so hemiski vrzana stacionarna faza (chemically bonded-phase chromatography) CN-врзана фаза C8-врзана фаза 14

15 TEHNIKI Podelbena (particiona) hromatografija типични примени TEHNIKI Jonorazmenuva~ka (jonska) hromatografija Stacionarna faza jonski razmenuva~i: jonorazmenuva~ki j r u smoli - polimeri - katjonski smoli: so sulfokiselinski grupi (RSO 3- H + ) ili so karboksilni grupi (RCOOH); - anjonski smoli: so bazni amino grupi i toa kvaternarni amini [RN(CH 3 ) 3+ OH - ], i sekundarni ili tercijarni amini. jonorazmenuva~ki gelovi se koristat za pogolemi molekuli (proteini, nukleinski kiselini) neorganskite jonorazmenuva~i (pri visoka temperatura, silno bazna sredina, silni oksidacioni sredstva) Mobilna faza r-r koj sodr`i jon koj se natprevaruva so jonite analiti za naelektriziranite grupi na povr{inata na smolata. Detektor: konduktometar 15

16 TEHNIKI Jonorazmenuva~ka (jonska) hromatografija TEHNIKI Димензионо-исклучувачка хроматографија (size-exclusion chromatography) ili gelhromatografija razdeluvawe na komponentite od smesa spored goleminata na nivnite molekuli stacionarni fazi: sostaveni od mali ~esti~ki (10 μm) od silika gel ili polimeri koi sodr`at mre`a od uniformni pori, vo koi difundiraat molekulite od mobilnata faza i primerokot me u komponentite od primerokot i stacионарната faza nema hemiski i fizi~ki interakcii razdeluvaweto e rezultat samo na razli~nata golemina na molekulite gel filtracija hidrofilni gelovi so vodni mobilni fazi gel permeacija - hidrofobni gelovi so nepolarni organski rastvoruva~i kako mobilni fazi primena: odvojuvawe i opredeluvawe na soedinenija so golemi molekuli 16

17 TEHNIKI Dimenziono isklu~uva~ka hromatografija (size-exclusion chromatography) ili gelhromatografija Гел филтрација на шеќери во сокови Гел пермеација на компоненти од епокси смола METODOLOGIJA PRIMENA 17

18 НРLС - METODOLOGIJA Систематската селекција на променливите величини во течната хроматографија НРLС - METODOLOGIJA Фази во поставувањето на НРLС методот избор на колоната и детекторот, односно дали тоа ќе бидат: - колони за реверзно-фазна, јоноизменувачка или гел хроматографија, - UV/Vis, флуоресцентен детектор, детектор на индексот на прекршување, електрохемиски детектор итн. избор на соодветна мобилна фаза добивање на прв хроматограм подобрување и оптимизација на процесот на сепарација, со цел да се види какво е раздвојувањето, симетријата на пикот, осетливоста валидација на методот преку определување на: прецизноста, точноста, осетливоста, специфичноста и линеарноста 18

19 НРLС-применa-фармација НРLС-применa-екологија 19

20 НРLС-применa-контрола на храна СПОРЕДБА: НРLС-GC I dvete metodi: efikasni, mnogu selektivni, {iroko primenlivi potreben emalprimerok mo`e da e nedestruktivna lesno primenliva za kvantitativna analiza Prednosti na HPLC: mo`e da se primeni na neisparlivi i termolabilni supstanci primenliva i za neorganski joni Prednosti na GLC: ednostavna i eftina oprema brza lesno se povrzuva so masena spektrometrija 20