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cromatografia
La cromatografia chimica analitica comprende principalmente la cromatografia liquida classica, la cromatografia liquida ad alte prestazioni, la gascromatografia, i metodi di analisi qualitativa e quantitativa, ecc.
Modificato alle 2024-01-19 17:01:40
- Breve storia del tempo
Questa è una mappa mentale su una breve storia del tempo. "Una breve storia del tempo" è un'opera scientifica popolare con un'influenza di vasta portata. Non solo introduce i concetti di base della cosmologia e della relatività, ma discute anche dei buchi neri e dell'espansione dell'universo. questioni scientifiche all’avanguardia come l’inflazione e la teoria delle stringhe.
- Il coraggio di essere odiato
Dopo aver letto "Il coraggio di essere antipatico", "Il coraggio di essere antipatico" è un libro filosofico che vale la pena leggere. Può aiutare le persone a comprendere meglio se stesse, a comprendere gli altri e a trovare modi per ottenere la vera felicità.
- Appunti di lettura di Il coraggio di non piacere.
"Il coraggio di essere antipatico" non solo analizza le cause profonde di vari problemi nella vita, ma fornisce anche contromisure corrispondenti per aiutare i lettori a comprendere meglio se stessi e le relazioni interpersonali e come applicare la teoria psicologica di Adler nella vita quotidiana.
cromatografia
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- Profilo
cromatografia
introduzione
L'essenza della cromatografia: le sostanze hanno coefficienti di distribuzione diversi nelle due fasi e vengono distribuite ripetutamente nelle due fasi per raggiungere lo scopo di separazione l'una dall'altra.
il termine
Picco cromatografico
Il numero di picchi cromatografici determina il numero minimo di componenti
linea di base
Altezza di punta
Zona di punta
Analisi quantitativa
Ampiezza cromatografica
fattore di scodamento
tenere il tempo
tempo
Tempo morto tM
Il tempo richiesto dall'iniezione al picco massimo per i componenti che non vengono assorbiti o disciolti dalla fase stazionaria.
La velocità del flusso è simile alla velocità del flusso della fase mobile
Calcolare la velocità lineare media della fase mobile
tenere il tempo
Nelle stesse condizioni cromatografiche, lo stesso componente ha lo stesso tempo di ritenzione
Regola il tempo di conservazione
Tempo di ritenzione di un componente meno il tempo morto
Tempo di ritenzione dei componenti in fase stazionaria
Volume di ritenzione: il volume della fase mobile richiesto per rimuovere un componente dal cromatografo
volume morto
volume di ritenzione
Regola il volume di ritenzione
relativo valore di ritenzione
Parametri dell'analisi qualitativa cromatografica
È correlato solo alla temperatura della colonna e alla fase stazionaria e non ha nulla a che fare con il diametro della colonna, la lunghezza della colonna e la portata della fase mobile.
Analisi qualitativa
Valutazione dell'adattabilità del sistema
Classificazione
Lo stato delle due fasi
Cromatografia liquida
cromatografia liquido-solido
cromatografia liquido-liquido
Gas cromatografia
Cromatografia gas-solido
Cromatografia gas-liquido
cromatografia su fluido supercritico
Meccanismo di separazione
Cromatografia ad adsorbimento: i componenti hanno diverse capacità di adsorbimento sulla fase stazionaria
Cromatografia di distribuzione: i componenti hanno diverse solubilità (coefficienti di ripartizione) nella soluzione stazionaria
Cromatografia a scambio ionico: i componenti hanno affinità diverse sugli scambiatori ionici
Cromatografia ad esclusione dimensionale: permeazione selettiva di molecole di diverse dimensioni in una fase stazionaria porosa
Cromatografia di affinità: separazione di diversi componenti con elevata affinità specifica per la fase stazionaria (molecole solidificate) (comunemente utilizzata per la separazione delle proteine)
Modulo operazione
cromatografia su colonna
cromatografia su colonna impaccata
cromatografia su colonna capillare
cromatografia planare
computer
TLC
Cromatografia su film sottile di polimeri
Vengono utilizzati strumenti diversi
Cromatografia classica: cromatografia su colonna, TLC
Cromatografia moderna: GC, HPLC, SFC, CE
Vantaggi: alta selettività, alta efficienza, alta sensibilità, rapida velocità di analisi, ampia gamma di applicazioni
Svantaggi: scarsa specificità qualitativa per l'analisi di sostanze sconosciute
Cromatografia liquida classica
Panoramica
Cromatografia su colonna classica: trasporto gravitazionale della fase mobile; cromatografia planare: trasporto capillare della fase mobile
Confrontare
Cromatografia liquida classica
Le particelle della fase stazionaria sono più grandi e irregolari
Trasportare la fase mobile a pressione normale
Bassa efficienza di separazione e bassa sensibilità
Attrezzatura semplice, funzionamento facile, grande capacità di caricamento dei campioni
Classificazione
Cromatografia classica su colonna liquida: attrezzatura semplice e grande capacità di caricamento del campione
Cromatografia su strato sottile: attrezzatura semplice, intuitiva, veloce e sensibile, ad alta risoluzione
Cromatografia su carta: ottima per separare composti altamente polari
moderna cromatografia liquida
Le particelle della fase stazionaria sono piccole e uniformi
Fornire fase mobile ad alta pressione
Elevata efficienza di separazione e alta sensibilità
Richiede strumenti speciali ed è più costoso
cromatografia di adsorbimento
Adsorbente come fase stazionaria
Adsorbimento: fenomeno di concentrazione di soluti sulla superficie di sostanze solide
Struttura adsorbente: materiale poroso con molti centri di adsorbimento sulla superficie
Adsorbenti comunemente usati e loro proprietà
Adsorbenti comunemente usati
Gel di silice
struttura
Struttura reticolata silicio-ossigeno a poro interno Esterno - gruppo silanolo, centro di adsorbimento attivo
Caratteristiche: Debolmente acido, separa le sostanze acide da quelle neutre (acidi organici, fenoli, aldeidi, aminoacidi, ecc.)
Attività: legata al contenuto di acqua
L'acqua legata >17% riduce la capacità di assorbimento
105~110 gradi Celsius, può essere rimosso in circa 30 minuti
Esistono due forme di gruppi silanolo: gruppo ossidrile libero e gruppo ossidrile legato.
Riscaldare a 200 gradi
Struttura dell'etere sililico: non polare, perde attività cromatografica
Allumina
Allumina basica (ph9~10): separazione delle sostanze alcaline e neutre
Allumina neutra (ph7,5): ampiamente utilizzata per separare alcaloidi, oli volatili, terpeni, steroidi, antrachinoni e sostanze instabili in acidi e basi
Allumina acida (ph 4 ~ 5): composti acidi e sostanze relativamente stabili
Attività adsorbente
legati al contenuto di umidità
Maggiore è il contenuto di acqua, minore è l'attività di adsorbimento, più debole è la forza di adsorbimento e maggiore è il livello di attività.
Minore è il contenuto di acqua, maggiore è l'attività di adsorbimento, più forte è la forza di adsorbimento e minore è il livello di attività.
Relazione tra contenuto di umidità e livello di attività del gel di silice e dell'allumina
Attivazione: il processo di riscaldamento per rimuovere l'umidità ad una certa temperatura per potenziarne l'attività.
Disattivazione: aggiungere una certa quantità di acqua per ridurne l'attività
Provare a utilizzare adsorbenti dello stesso numero di lotto e trattati con lo stesso metodo.
Fondamentale
La causa dell'assorbimento
L'assorbimento avviene solo sull'interfaccia bifase
Motivo: la forza sulle molecole sulla superficie dell'adsorbente è sbilanciata. Quando c'è gravità residua dall'interno, le molecole all'esterno dell'interfaccia vengono attratte verso l'interfaccia.
All'aumentare della superficie adsorbente, aumenta la capacità di adsorbimento; maggiore è la superficie specifica dell'adsorbente, maggiore è la capacità di adsorbimento.
equilibrio di adsorbimento
L'adsorbimento è l'interazione tra adsorbente, soluto e solvente
Protocollo di eluizione: il processo di adsorbimento competitivo tra le molecole dell'eluente e le molecole del soluto adsorbite, equilibrio dinamico di adsorbimento-desorbimento
Costante di equilibrio di adsorbimento K
K è grande, l'adsorbimento è solido, le molecole di soluto rimangono a lungo nella fase stazionaria e si muovono lentamente.
K=0, le molecole di soluto non vengono adsorbite dalla fase stazionaria e fuoriescono rapidamente con la fase mobile.
Maggiore è la differenza in K, più facile sarà la separazione dei componenti l'uno dall'altro.
isoterma di adsorbimento
Ad una certa temperatura, dopo aver raggiunto l'equilibrio di adsorbimento, la concentrazione del componente nella fase stazionaria è l'ordinata e la concentrazione del componente nella fase mobile è l'ascissa.
Stile della linea: ideale
Non lineare (situazione reale) Motivo: disomogeneità della superficie solida adsorbente
Forma convessa: picco di coda
Concavo: picco del bordo d'attacco
Controlla la quantità di soluto e cerca di mantenerla entro l'intervallo lineare
Selezione delle condizioni cromatografiche (fase adsorbente e mobile)
Considerazioni
Polarità dei componenti della miscela (fattore decisivo)
L'attività di adsorbimento della fase stazionaria
La forza dell'effetto di eluizione dell'eluente (fase mobile)
Eluizione: l'essenza è il processo in cui le molecole della fase mobile e le molecole della sostanza separata competono per occupare il centro di adsorbimento attivo sulla superficie dell'adsorbente.
Fase mobile fortemente polare, forte capacità di occupare il centro di adsorbimento e forte effetto di eluizione
Fase mobile debolmente polare, debole capacità di occupare il centro dell'adsorbente e debole effetto di eluizione
La polarità dei componenti da separare
Regola generale: maggiore è la polarità, più forte è l'assorbimento
Non polari: idrocarburi saturi Il nucleo di base è lo stesso, più polare è il sostituente, più forte è la polarità della molecola, maggiore è il numero di sostituenti polari, più forte è la polarità della molecola;
Maggiore è il numero dei doppi legami, maggiore è la capacità di adsorbimento
Influisce anche la disposizione spaziale dei sostituenti nella molecola
Polarità (capacità di adsorbimento) dei composti comuni: Alcani < Alcheni < Eteri < Nitro composti < Dimetilammina < Esteri < Chetoni < Aldeidi < Ammina < Ammidi < Alcoli < Fenolo < Acidi carbossilici
La polarità relativa della miscela separata
Gamma di dimensioni polari per tutti i componenti
può essere stimato dalla polarità relativa del solvente di estrazione
La polarità dell'eluente
Maggiore è la polarità, più forte è la capacità di eluizione, più piccolo è il K, più breve è il tempo di ritenzione.
Ordine di polarità (dal più piccolo al più grande): etere di petrolio, cicloesano, disolfuro di carbonio, tricloroetano, benzene, toluene, cloruro di metilene, cloroformio, etere etilico, acetato di etile, acetone, n-butanolo, propanolo, etanolo, metanolo, piridina, acido
Principi di selezione S e M
operare
TLC
il termine
origine
Espandere
agente di sviluppo
frontiera degli agenti in via di sviluppo
Macchie: macchie formate dopo che il campione è stato distribuito e separato su una piastra a strato sottile
TLC
cromatografia di adsorbimento su strato sottile
Caratteristiche
Breve tempo di espansione
Forte capacità di separazione
alta sensibilità
Comodo sviluppo del colore
Lo strumento è semplice e facile da usare
Può separare grandi quantità di campioni così come piccole quantità di campioni
Operazione (Note di chimica della medicina cinese)
Realizzazione tavola (senza adesivo, attivazione decking)
Avvistamento
Espandere
Guardare
Selezione e attivazione di laminati sottili
Specifiche comuni della scheda in silicone
Adesivo in gesso contenente silicone G Silicone H - senza adesivo Il gel di silice F254 contiene un agente fluorescente, emette luce sotto la luce UV a 254 nm Il gel di silice F365 contiene un agente fluorescente, emette luce sotto la luce UV a 365 nm
Avvistamento
Spotter: capillare quantitativo
Volume di individuazione: rotondo; diametro: 2~4 mm
Posizione di spotting: 10~15mm dal bordo inferiore, distanza tra i punti >8nm
Nota: evitare punti multipli e non danneggiare la superficie dello strato sottile durante l'individuazione.
Espandere
Cilindro cromatografico a doppio serbatoio
Precauzioni
Presaturazione, lo scopo della presaturazione
L'agente di sviluppo non deve essere immerso nell'estremità inferiore dello strato sottile per più di 0,5 cm e non deve essere immerso oltre l'origine.
Espandersi verso l'alto da 8 a 15 cm
Metodo di espansione bidirezionale
Effetto bordo: per macchie della stessa sostanza, dopo lo spiegamento, il rapporto delle macchie sul bordo dello strato sottile è maggiore del rapporto di trapianto nell'area centrale (forma concava)
Motivo: il vapore del solvente nel cilindro cromatografico non ha raggiunto la saturazione prima dello sviluppo e la velocità di evaporazione dell'agente di sviluppo è diversa tra entrambi i lati della piastra a strato sottile e la parte centrale.
Modi per ridurre gli effetti bordo
Utilizzare un cilindro di espansione più piccolo per pre-saturare Incollare una striscia di carta da filtro imbevuta di agente di sviluppo sulla parete interna del serbatoio di espansione. Se si utilizza una tavola a strato sottile stretto di 3 cm, fare clic solo su 2 o 3 punti.
Rilevazione di macchie
Metodo di rilevamento ottico
Composti colorati: targeting diretto Sotto la luce UV Cromatografia a fluorescenza: mostra macchie scure
metodo colorimetrico vero e proprio
Sviluppo colore spray Sviluppo del colore per immersione Metodo di rilevamento del vapore
Analisi qualitativa e quantitativa
Analisi qualitativa: trapianto Rf0,2～0,8
calcolare
Fattori che influenzano il trapianto
La natura dell'adsorbente, la polarità e la solubilità dell'agente di sviluppo
spessore dello strato sottile
distanza diffusa
Aumenta la saturazione del vapore
Importo dello spotting
Il contenuto di umidità di ciascuna parte dello strato sottile non è coerente
temperatura e umidità relativa
relativo trapianto
Analisi quantitativa (usata raramente)
Confronto visivo dei colori metodo di eluizione scansione di strati sottili
R
Termini comuni
Adsorbimento assorbente Solvente Solvente di eluizione: eluente Eluente: il liquido che esce dall'estremità di una colonna cromatografica Eluizione: il processo di passaggio di una fase mobile attraverso una colonna cromatografica
Processo operativo
Preparazione, aggiunta del campione (caricamento), eluizione, rilevamento
Cromatografia su colonna di adsorbimento
Preparazione della colonna
Cilindro: vetro, quarzo, nylon Diametro interno/lunghezza colonna diametro delle particelle della fase stazionaria Dosaggio in fase stazionaria: allumina (da 20 a 50 volte il dosaggio del campione) Gel di silice (da 30 a 60 volte il peso del campione)
Requisiti di riempimento: uniforme, senza bolle
Riempimento a secco
Riempimento umido
Aggiungi campione: quando l'eluente scorre fino a raggiungere la superficie della colonna, è possibile aggiungere il campione.
Dosaggio umido e secco
Eluizione: eluizione isocratica e tramite gradiente L'eluente deve essere aggiunto continuamente per mantenere un certo livello di liquido.
Guardare
HPLC
Panoramica
Basandosi sulla classica cromatografia in fase liquida, vengono introdotte la teoria e la tecnologia della GC, utilizzando una pompa per liquidi elevata, una fase stazionaria ad alta efficienza e un rilevatore ad alta sensibilità.
Rispetto
fase mobile
GC: Gas inerte, pochi tipi HPLC: liquido, tante tipologie, ampia gamma di scelta
Fase stazionaria
GC: vettore➕fissativo HPLC: fase stazionaria legata chimicamente
Ambito di applicazione
GC: adatto per sostanze volatili e termicamente stabili, che rappresentano dal 15 al 20% della materia organica HPLC: sostanze solubili nei solventi e che possono essere rilevate
Cromatografia liquida ad alta prestazione
Sistema di infusione ad alta pressione Sistema di campionamento Sistema di separazione cromatografica Sistemi di rilevamento Sistemi di registrazione ed elaborazione dei dati
Sistema di infusione
Pretrattamento fase mobile: rimozione impurità, degasaggio
Pericoli dei gas in fase mobile
Il gas forma bolle, causando fluttuazioni di pressione
Influisce sulla stabilità della linea di base
Ossigeno disciolto: provoca l'estinzione della fluorescenza, l'ossidazione dei componenti e la reazione con la fase stazionaria per causare la degradazione.
Metodi di degasaggio: degasaggio a vibrazione ultrasonica (comunemente usato), degasaggio sotto vuoto, degasaggio a riflusso di riscaldamento, ecc.
Pompa per infusione ad alta pressione (nucleo)
Pompa a flusso costante (pompa alternativa a stantuffo comunemente utilizzata): volume ridotto, facile da pulire e sostituire la fase mobile, adatta per l'eluizione in gradiente
Pompa a pressione costante
dispositivo di eluizione in gradiente
Eluizione isocratica: la composizione della fase mobile rimane costante
Eluizione a gradiente: i componenti della fase mobile cambiano con il programma
Gradiente ad alta pressione (due pompe di infusione), alta precisione, costoso, alto tasso di guasto
Gradiente di pressione basso: basso costo, facile da usare, incline alla formazione di bolle
Sistema di campionamento
Valvola di iniezione a sei vie
Metodo di iniezione
Iniezione a valvola completa
Iniezione senza valvola piena
Sistema di separazione cromatografica
Colonna di guardia: impedisce alle particelle insolubili del campione di entrare nella colonna analitica e intercetta i componenti fortemente trattenuti nella precolonna
Colonna cromatografica: la direzione della fase mobile durante l'uso deve essere coerente con la direzione della freccia sulla colonna.
Forno a colonna
Valutazione della colonna
Campioni comuni e condizioni operative
Colonna di gel di silice: campione (benzene, naftalene, bifenile, fenantrene) Fase mobile: n-esano
Colonna con legame alchilico: il campione è lo stesso della colonna con gel di silice Fase mobile: metanolo-acqua (83:17)
Test di adattabilità del sistema cromatografico
Numero di piatti teorici n
Risoluzione R
Fattore di scodamento T
RipetibilitàRSD
Sistemi di rilevamento
universale
Rivelatore evaporativo a diffusione di luce ELSD
Zuccheri, acidi grassi superiori, saponine
Rivelatore dell'indice di rifrazione RID
Selettività
Rilevatore UVUVD
Il più utilizzato
Vantaggi: elevata sensibilità, ampio intervallo lineare, nessun danno ai campioni, insensibile alle fluttuazioni di temperatura e portata e può essere utilizzato per l'eluizione tramite gradiente
Svantaggi: Non adatto per campioni che non assorbono la luce ultravioletta. La fase mobile è selettiva (la lunghezza d'onda di taglio è inferiore alla lunghezza d'onda di rilevamento del campione).
Categoria: Rivelatore a lunghezza d'onda variabile Photodiode Array Detector (PDAD): multicanale, ottiene lo spettro tridimensionale cromatografico-spettrale
Rivelatore a fluorescenza FD
enzimi, steroidi, vitamine, aminoacidi
Principali tipologie di metodi HPLC e loro principi
Cromatografia ad adsorbimento liquido-solido LSC
Meccanismo di distribuzione: differenza di polarità
Adatto per componenti liposolubili con peso molecolare medio, isomeri
Ordine di uscita: i componenti con minore polarità escono per primi
LLC (cromatografia di partizione liquido-liquido)
Meccanismo di separazione: i componenti hanno solubilità diverse nelle due fasi
Fase stazionaria: vettore➕soluzione stazionaria Fase legata chimicamente: soluzione del problema della perdita di fissativo
Classificazione della cromatografia di partizione
Cromatografia in fase normaleNPLC Polarità fase stazionaria>Polarità fase mobile Separa i composti da polari a moderatamente polari
Cromatografia a fase inversaRPLC Cromatografia in fase stazionaria <polarità della fase mobile Composti da non polari a moderatamente polari
Cromatografia a scambio ionicoIEC
Fase stazionaria: scambiatore ionico Fase mobile: soluzione tampone Principio: le forze tra ioni e gruppi a scambio ionico sono diverse Applicazione: aminoacidi, acidi nucleici, ecc.
Cromatografia ad esclusione dimensionale SEC
Fase stazionaria: gel (con una certa dimensione di distribuzione del gap) Fase mobile: può sciogliere il campione, bagnare la fase stazionaria e ha una bassa viscosità Principio di separazione: dimensione molecolare Le molecole piccole eluiscono più lentamente, mentre le molecole grandi vengono escluse ed eluiscono più velocemente. Macromolecole separate
Fase stazionaria e fase mobile
Fase stazionaria
Gel di silice
Categoria: Gel di silice poroso superficiale Gel di silice completamente poroso: la forma sferica può essere utilizzata come supporto della fase legante Perle di silice impilate (ideali per riempitivi ad alta efficienza) Applicazione: composti molecolari da polari a debolmente polari
fase di legame chimico
Vantaggi: Nessuna perdita di fase stazionaria Proprietà chimiche stabili Elevata efficienza della colonna Ampia capacità di caricamento dei campioni Adatto per l'eluizione tramite gradiente
Classificazione
tipo di corriere
Veicolante gel di silice
Il più utilizzato
Principio: distribuzione, adsorbimento
Sigillatura finale: trimetilclorosilano Scopo: ridurre l'adsorbimento, ridurre lo scodamento e aumentare la stabilità
pH della fase mobile: 2～8 Meno di 2, i legami chimici vengono idrolizzati e cadono Maggiore di 8, il gel di silice vettore viene disciolto
Supporto in gel non di silice
gruppo funzionale
Non polare: cromatografia a fase inversa
Cromatografia a fase inversaRPLC Cromatografia in fase stazionaria <polarità della fase mobile Composti da non polari a moderatamente polari
Gruppo: gruppo idrocarburico non polare
Comunemente usato: fase legata ottadecile ODS o C18
Principio di separazione: teoria solvofobica
Valore riservato
Struttura molecolare dei componenti: più debole è la polarità, più forte è l'idrofobicità e maggiore è il valore di ritenzione
Maggiore è l'area di contatto con la fase stazionaria legata alchil, maggiore è il valore di ritenzione.
Effetto della fase stazionaria legata alchile
Il numero di gruppi alchilici determina direttamente il fattore di capacità k Più lunga è la catena del carbonio, maggiore è l'idrofobicità, il valore di ritenzione e la selettività di separazione.
Effetto della fase mobile
Maggiore è la tensione superficiale della fase mobile, più forte è la polarità, più debole è la forza di eluizione e maggiore è il valore di ritenzione.
Polarità debole
Gruppo: gruppo etereo, fase legata del gruppo glicole
Cromatografia in fase normale o in fase inversa
Polarità: cromatografia in fase normale
Cromatografia in fase normaleNPLC Polarità fase stazionaria>Polarità fase mobile Separa i composti da polari a moderatamente polari
Gruppo: Fase legata amminica (fortemente polare) Fase legata ciano (polarità media)
Scambio ionico
fase mobile
Requisiti: elevata purezza, buona inerzia chimica Per abbinare il rilevatore Solubilità adeguata per il campione Hanno viscosità inferiore, punto di ebollizione adeguatamente basso ed elevata purezza bassa tossicità
polarità
Capacità di eluizione Cromatografia in fase normale: maggiore è la polarità, maggiore è la capacità di eluizione Cromatografia a fase inversa: maggiore è la polarità, minore è la capacità di eluizione
Modi per migliorare la separazione
Regolare la polarità e la selettività della fase mobile: Fase normale: l'alcano saturo viene utilizzato come solvente di base e vengono aggiunti etere etilico, diclorometano, cloroformio, ecc. Per regolare la polarità. Fase inversa: acqua come solvente base, aggiungere metanolo, acetonitrile, tetraidrofurano
Aggiungi modificatore
Metodo di eluizione
Eluizione isocratica: polarità della fase mobile, forza ionica, pH costante Adatto per analizzare un numero limitato di componenti e poca differenza nelle proprietà dei componenti Non adatto per campioni complessi con ampio intervallo di polarità e molti componenti
Eluizione a gradiente: la composizione della fase mobile viene modificata dal programma Adatto per analizzare campioni complessi con molti componenti e grandi differenze di polarità Svantaggi: deriva della linea di base, riproducibilità ridotta
Selezione delle condizioni di analisi HPLC
gas cromatografia
Panoramica
Principio: la separazione si ottiene sfruttando le differenze nel punto di ebollizione, nella polarità e nelle proprietà di adsorbimento delle sostanze
Classificazione
Fase stazionaria
Cromatografia gas-solida GSC
Cromatografia gas-liquidoGLC
principio
cromatografia di adsorbimento
Cromatogramma di partizione
colonna
compilare il cromatogramma
cromatografia su colonna capillare
utilizzo
cromatografia analitica
cromatografia preparativa
Caratteristiche
Alta selettività
Alta sensibilità: analisi in tracce
Elevata efficienza della colonna
Analisi veloce
Ampia gamma di applicazioni
Vantaggi: Può separare miscele ed eseguire analisi quantitative e qualitative
limitazione
Senza un campione puro, è impossibile condurre analisi qualitative e quantitative di sostanze sconosciute.
Non adatto per sostanze con alto punto di ebollizione, scarsa stabilità termica, corrosività ed elevata reattività
Struttura di base del cromatografo
Sistema d'aria
Gas di trasporto: idrogeno ad elevata purezza, azoto, elio, aria
Dispositivo di purificazione
portata costante
Sistema di campionamento
Dispositivo di campionamento e camera di vaporizzazione
Metodo di iniezione
iniezione diretta
Liquido: microsiringa
Gas: valvola di iniezione del gas
Iniezione dal foro superiore
Sistema di separazione (cuore)
colonna
Forno a colonna
Sistema di rilevamento (occhi)
Sistema di controllo della temperatura
Influisce direttamente sulla selettività, sull'efficienza di separazione, sulla sensibilità del rivelatore e sulla stabilità della colonna cromatografica
Camera di vaporizzazione: garantisce la vaporizzazione istantanea dei campioni liquidi
Camera del rivelatore: garantisce che i componenti separati non si condensino durante il passaggio
Camera della colonna cromatografica: controlla accuratamente la temperatura richiesta per la separazione
Sistema di elaborazione dati (registratore, integratore, workstation cromatografica)
colonna
Fase stazionaria
Fase stazionaria solida (adsorbente solido, cromatografia di adsorbimento gas-solido)
assorbente
Gel di silice (fortemente polare)
Ossido di alluminio (polarità media)
Carbone attivo, nerofumo grafitato (non polare)
Setaccio molecolare (adsorbente speciale fortemente polare)
Microsfere porose polimeriche GDX
La fase stazionaria più utilizzata in GC
Può essere utilizzato direttamente (adsorbimento), può essere utilizzato come supporto per applicare il fissativo (meccanismo di distribuzione)
fase stazionaria legata chimicamente
Il gel di silice è la matrice e i gruppi idrossilici del silicone sono legati chimicamente con reagenti organici.
Più ampiamente utilizzato in HPLC
Fase stazionaria liquida (soluzione stazionaria di trasporto, cromatografia di distribuzione gas-liquido)
fissativo
requisiti di base
La pressione del vapore dovrebbe essere bassa e la stabilità termica e chimica dovrebbe essere buona
Quando la temperatura operativa è superiore alla temperatura operativa minima del fissativo, sarà allo stato liquido
Nessuna perdita o decomposizione quando la fase stazionaria è inferiore alla temperatura massima di esercizio.
Non reagisce chimicamente con il gas di trasporto, il vettore o i componenti
Elevata solubilità ed elevata selettività per ciascun componente nel campione (grande differenza in K)
Può formare una pellicola liquida uniforme sulla superficie del supporto
Classificazione
classificazione della polarità relativa
Polarità relativa P
Classificazione della struttura chimica
La somiglianza dissolve il principio
Idrocarburi: alcani, aromatici. Polarità debole
Siliconi: varie polarità
Alcoli ed eteri: altamente polari
Esteri e poliesteri: polarità da media a forte
Nitrili ed eteri nitrilici: altamente polari
Assegnazione tramite costante di selettività
Scelta del fissativo
Selezione compatibile simile
selezione per similarità polare
Componenti non polari: fissativo non polare (forza di dispersione) La colonna viene scaricata in ordine di punto di ebollizione, con il punto di ebollizione inferiore scaricato per primo e quello con punto di ebollizione superiore successivamente.
Componenti a media polarità: fissativo a media polarità (potere di dispersione, potere di induzione) Uscire dalla colonna in ordine di punto di ebollizione Se i punti di ebollizione sono gli stessi, i componenti non polari usciranno per primi dalla colonna.
Componenti fortemente polari: fase stazionaria fortemente polare (forza di orientamento) Le colonne vengono rimosse in ordine di polarità, rimuovendo per prime le colonne non polari.
Selezionare in base alla somiglianza dei gruppi funzionali chimici
Componenti in grado di formare legami idrogeno (acqua, alcoli, fenoli, ammine)
Utilizzare fissativi polari o che stabiliscano legami idrogeno
Quelli che hanno meno probabilità di formare legami idrogeno escono per primi, mentre quelli che sono più facili da formare legami idrogeno escono più tardi.
Seleziona in base alle proprietà del componente
La differenza del punto di ebollizione è principalmente: liquido stazionario non polare, il punto di ebollizione inferiore fuoriesce per primo
La differenza principale è la polarità: i fissativi polari, quelli meno polari escono per primi.
Modello di efflusso della cromatografia in fase normale
Componenti difficili da separare: fissativo misto
rivestimento misto, installazione mista, collegamento in serie
Preparare il fissativo
vettore
Particelle immobilizzate porose chimicamente inerti
Funzione: trasportatore di fissativo
Richiedere
Ampia superficie specifica
Chimicamente inerte, non assorbente e dotato di buona bagnabilità ai fissativi
Avere una certa resistenza meccanica
Classificazione
Tipo di diatomite (diatomite calcinata naturale)
Supporto rosso (farina fossile e legante calcinato)
Uguale alla soluzione stazionaria non polare, può separare composti non polari o debolmente polari
Supporto bianco (terra di diatomee miscelata con il 20% di carbonato di sodio e calcinata)
Utilizzato per soluzioni stazionarie polari e analisi di composti polari
Tipo non diatomite (supporto di fluoro, microsfere di vetro, perle polimeriche)
Trattamento superficiale del supporto
Il trattamento chimico viene eseguito prima dell'uso per passivare la superficie, ridurre l'adsorbimento, ridurre lo scodamento e migliorare l'efficienza.
Approccio
Lavaggio acido: rimuove le impurità inorganiche e viene utilizzato per analizzare composti acidi ed esteri
Lavaggio alcalino: rimuove le impurità come l'allumina e analizza i composti alcalini
Silanizzazione: rimuove i gruppi silanolici superficiali e analizza i componenti che formano facilmente legami idrogeno
Vetratura superficiale: protegge o inerte il centro polare di adsorbimento del supporto per aumentare la resistenza meccanica
Rivelatore
Tipo di concentrazione
Rilevatore di conducibilità termica TCD
Base: conducibilità termica (conduttività termica)
Caratteristiche: struttura semplice, prestazioni stabili, buone prestazioni generali, nessun danno ai componenti, ampia gamma lineare
Il più esteso e maturo
Bassa sensibilità e forte rumore
Rilevatore a cattura di elettroni ECD
Vantaggi: Analisi di tracce di composti organici elettronegativi
Svantaggi: basso valore di risposta agli alcani, alcheni e composti organici alchinici, intervallo lineare ristretto, riproducibilità influenzata dalle condizioni operative e dalla contaminazione radioattiva
Applicazione: Residui di pesticidi organoclorurati
Nota: selezione del gas: gas di trasporto ad elevata purezza Portata del gas di trasporto: 40~100 ml/min Il rilevatore contiene una sorgente radioattiva
tipo di qualità
Rivelatore a ionizzazione di fiamma di idrogeno FID
Vantaggi: alta sensibilità, risposta rapida, ampio range lineare
Svantaggi: rileva solo sostanze contenenti C Il campione viene distrutto durante il test e non può essere riciclato.
Nota: rapporto di flusso del gas: azoto: idrogeno: aria = 1:1:10 Rivelatore di massa, quantificato dall'area del picco A
Rivelatore fotometrico di fiamma FPD
Applicazione: rilevamento di tracce di inquinanti atmosferici (solfuri), zolfo organico e residui di pesticidi organofosforici Svantaggi: raggio d'azione ristretto
Rilevatore di azoto fosforo NPD
Applicazione: rilevamento di pesticidi contenenti azoto e organofosforici
Classificazione per selettività di rivelazione
Tipo universale: TCD
Tipologia selettiva: ECD, FID
Prestazione
RumoreN
Deriva
Fattori che influenzano: stabilità del rivelatore Purezza e stabilità del gas di trasporto Stabilità della temperatura della colonna Fluttuazioni di tensione
Sensibilità (valore di risposta, valore di risposta)
Sensibilità del rilevatore di concentrazione Sc
Sensibilità del rilevatore di massa Sm
Limite di rilevamento del rilevamento (sensibilità) D
Intervallo del tipo di linea (strettamente correlato all'analisi quantitativa)
Quanto più piccoli sono N e d, tanto migliore è la stabilità Maggiore è la sensibilità, minore è il limite di rilevamento e migliori sono le prestazioni Rivelatore ideale: alta sensibilità, limite di rilevamento ridotto, risposta rapida, ampio intervallo lineare e buona stabilità
Selezione delle condizioni
Condizioni cromatografiche
Selezione fissativo
La somiglianza dissolve il principio
Principali differenze in base alle proprietà dei componenti
Rapporto (rapporto in massa tra fissativo e supporto)
Componenti ad alto punto di ebollizione: supporto con piccola area superficiale specifica, basso rapporto di miscelazione (1~3%), bassa temperatura della colonna
Componenti a basso punto di ebollizione: proporzione elevata (10~25%)
Colonna capillare per componenti difficili da separare
Scelta della lunghezza della colonna
Principio: scegliere una colonna quanto più breve possibile per abbreviare il tempo di separazione in base al rispetto delle condizioni di separazione.
Temperatura della colonna
Principio: mantenere la temperatura della colonna quanto più bassa possibile con la premessa di una risoluzione soddisfacente e di un tempo di analisi adeguato.
Temperatura elevata della colonna: i componenti volatilizzano rapidamente, la fase gassosa Dm aumenta, K diminuisce, il tempo di ritenzione è breve, la risoluzione diminuisce, il che non favorisce la separazione.
Bassa temperatura della colonna: K aumenta, migliorando la selettività della fase stazionaria, Dm diminuisce e la risoluzione migliora
Se la temperatura della colonna è troppo bassa, i picchi verranno ampliati e il tempo di analisi verrà ritardato.
Punto di ebollizione elevato 300~400: la temperatura della colonna è 100~200 inferiore al punto di ebollizione Punto di ebollizione <300: la temperatura della colonna è inferiore al punto di ebollizione medio e compresa tra 50 e il punto di ebollizione medio inferiore. Gas, idrocarburi gassosi e altre miscele a basso punto di ebollizione: la temperatura della colonna è pari o superiore al punto di ebollizione Ampio intervallo di ebollizione, multicomponente: temperatura programmata
Aumento della temperatura programmato: la temperatura della colonna aumenta in modo lineare o non lineare nel tempo secondo un programma preimpostato. Vantaggi: miglioramento dell'effetto di separazione, riduzione del ciclo di analisi, miglioramento della forma dei picchi e aumento della sensibilità di rilevamento
Temperatura di vaporizzazione e temperatura della camera di rilevamento
Temperatura di vaporizzazione: generalmente leggermente superiore al punto di ebollizione massimo del componente
Temperatura della camera di rilevamento: da 20 a 50 gradi superiore alla temperatura della colonna o uguale alla temperatura di vaporizzazione
Gas di trasporto e portata
Considerazioni
Efficienza della colonna Pressione della colonna Sensibilità del rilevatore
Portata del gas di trasporto: generalmente 20~80 ml/min
Volume di iniezione
Maggiore è il volume di iniezione, più ampio sarà il picco cromatografico e la deformazione e lo scodamento influenzeranno la separazione. Il volume di iniezione è troppo piccolo e il rilevatore non è sufficientemente sensibile per produrre picchi.
Volume di iniezione massimo consentito: gas 0,5 ~ 3 ml, liquido 0,1 ~ 0,2 microlitri
Requisiti di iniezione: velocità elevata, periodo di tempo
Metodi di analisi qualitativa e quantitativa (GC, HPLC)
Analisi qualitativa
Valore riservato r
metodo di confronto della materia nota
Tempo di ritenzione qualitativo
Metodo noto per aumentare l'altezza del picco della sostanza
Metodo qualitativo del valore mantenuto relativo
Strumentazione qualitativa
Analisi quantitativa
Calcolo dei fattori di correzione
metodo standard esterno
metodo della curva standard
Metodo del contrassegno esterno a un punto
metodo di comparsa in due punti
Svantaggi: il volume di iniezione deve essere accurato e coerente e le condizioni operative devono essere stabili.
metodo standard interno
metodo del fattore di correzione
metodo della curva standard
Metodo standard interno (quando il fattore di correzione è sconosciuto)
Svantaggi: elevati requisiti di preparazione del campione, difficile reperimento degli standard interni
metodo di normalizzazione
Svantaggi: ogni componente deve raggiungere il picco e il fattore di correzione del componente deve essere noto.