"Kromatografik analiz", "kromatografi" olarak da bilinen kromatografi, analitik kimya, organik kimya, biyokimya ve diğer alanlarda çok geniş uygulama alanına sahip bir ayırma ve analiz yöntemidir.
Kromatografinin kurucusu Rus botanikçi M.Tsvetter'dir.1906 yılında Rus botanikçi Zvetter deneyinin sonuçlarını yayınladı: Bitki pigmentlerini ayırmak için, bitki pigmentlerini içeren petrol eteri ekstraktını, kalsiyum karbonat tozu içeren bir cam tüpe döktü ve bunu yukarıdan aşağıya petrol eteri ile elüte etti.Farklı pigmentler kalsiyum karbonat parçacıklarının yüzeyinde farklı adsorpsiyon kapasitelerine sahip olduğundan, liç işlemiyle farklı pigmentler farklı hızlarda aşağı doğru hareket ederek farklı renklerde bantlar oluşturur.Pigment bileşenleri ayrıldı.Bu ayırma yöntemine kromatografi adını verdi.
Bir bitki yaprağı pigment ayırma deneyinin şematik gösterimi
Ayırma yöntemlerinin sürekli gelişmesiyle birlikte giderek daha fazla renksiz madde ayırma nesnesi haline geldi, kromatografi de giderek "renk" anlamını yitirdi, ancak adı bugün hala kullanılıyor.
Kromatografik sınıflandırma
Kromatografinin özü, ayrılacak moleküllerin sabit faz ile hareketli faz arasında bölündüğü ve dengelendiği bir işlemdir.Farklı maddeler iki faz arasında farklı şekilde bölünür, bu da onların mobil fazla birlikte farklı hızlarda hareket etmelerine neden olur.Hareketli fazın hareketi ile karışımdaki farklı bileşenler sabit fazda birbirinden ayrılır.Mekanizmaya bağlı olarak çeşitli kategorilere ayrılabilir.
1, iki fazlı fiziksel durum sınıflandırmasına göre
Mobil faz: Gaz kromatografisi, sıvı kromatografisi, süperkritik akışkan kromatografisi
Sabit faz: gaz-katı, gaz-sıvı;Sıvı-katı, sıvı-sıvı
2, sabit faz sınıflandırması formuna göre
Sütun kromatografisi: paketlenmiş sütun kromatografisi, kılcal sütun kromatografisi, mikro paketlenmiş sütun kromatografisi, hazırlayıcı kromatografi
Düzlem kromatografisi: kağıt kromatografisi, ince tabaka kromatografisi, polimer membran kromatografisi
3, ayırma mekanizmasına göre sınıflandırılmıştır
Adsorpsiyon kromatografisi: Farklı bileşenler adsorbanlar üzerindeki adsorpsiyon ve desorpsiyon kapasitelerine göre ayrılır.
Bölme kromatografisi: Farklı bileşenler, solvent içindeki çözünürlüklerine göre ayrılır.
Moleküler dışlama kromatografisi: ayırmanın moleküler büyüklüğünün boyutuna göre İn iyon değiştirme kromatografisi: iyon değiştirme reçinesi ayırma için afinitenin farklı bileşenleri
Afinite kromatografisi: Biyolojik makromoleküller arasında spesifik bir afinitenin varlığını kullanarak ayırma
Kılcal elektroforez: bileşenler, hareketlilik ve/veya bölme davranışındaki farklılıklara göre ayrıldı
Kiral kromatografi, üç kategoriye ayrılabilen kiral ilaçların ayrılması ve analizi için kullanılır: kiral türetme reaktifi yöntemi;Kiral mobil faz katkı yöntemi;Kiral sabit faz çözümleme yöntemi
Kromatografi için temel terminoloji
Kromatografik ayrışmanın zamana karşı tespiti sonrasında bileşenlerin tepki sinyallerinin grafiğinin çizilmesiyle elde edilen eğrilere kromatogram adı verilir.
Temel:Belirli kromatografik koşullar altında, dedektör sisteminden yalnızca mobil faz geçtiğinde üretilen sinyalin eğrisine, ot çizgisinde gösterildiği gibi taban çizgisi adı verilir.Deney koşulu stabil olduğunda taban çizgisi yatay eksene paralel bir çizgiydi.Taban çizgisi, cihazın, özellikle de dedektörün zaman içindeki gürültüsünü yansıtır.
Tepe yüksekliği:AB 'çizgisinde gösterildiği gibi, h ile gösterilen, kromatografik tepe noktası ile taban çizgisi arasındaki dikey mesafe.
Bölge genişliği:Kromatografik pikin bölge genişliği doğrudan ayırma verimliliği ile ilgilidir.Kromatografik tepe genişliğini tanımlamanın üç yöntemi vardır: standart sapma σ, tepe genişliği W ve FWHM W1/2.
Standart sapma (σ):σ, normal dağılım eğrisi üzerindeki iki bükülme noktası arasındaki mesafenin yarısıdır ve σ değeri, bileşenlerin kolondan uzaktaki dağılım derecesini gösterir.σ değeri ne kadar büyük olursa, atık bileşenler o kadar fazla dağılır ve ayırma etkisi o kadar kötü olur.Tersine, atık bileşenler konsantre edilir ve ayırma etkisi iyidir.
Tepe genişliği W:Kromatografik zirvenin her iki tarafındaki kesişme noktaları teğet çizgiler olarak kullanılır ve taban çizgisindeki kesişme, Şekil IJ'de gösterildiği gibi, W olarak da ifade edilebilen tepe genişliği veya taban çizgisi genişliği olarak adlandırılır.Normal dağılım ilkesine göre tepe genişliği ile standart sapma arasındaki ilişkinin W=4σ olduğu kanıtlanabilir.
W1/2:GH mesafesi için gösterildiği gibi, tepe yüksekliğinin yarısındaki tepe genişliğine FWHM adı verilir.W1/2=2,355σ, W=1,699W1/2.
W1/2, W'nin her ikisi de σ'dan türetilir ve sütun etkisini ölçmenin yanı sıra tepe alanlarını hesaplamak için kullanılır.FWHM ölçümü daha kullanışlıdır ve en yaygın olarak kullanılır.
kısa özet
Kromatografik tepe çıkış eğrisinden aşağıdaki hedeflere ulaşılabilir:
a, Kalitatif analiz, kromatografik piklerin alıkonma değerine göre yapıldı
b, kromatografik pikin alanına veya zirvesine dayalı kantitatif analiz
C. Kolonun ayırma verimliliği, kromatografik pikin tutma değeri ve tepe genişliğine göre değerlendirildi.
Kromatografide yer alan hesaplama formülü
1. Saklama değeri
Tutma değeri, bir numune bileşeninin sütunda tutulma derecesini tanımlamak için kullanılan bir parametredir ve kromatografik karakterizasyonun bir göstergesi olarak kullanılır.Temsil yöntemi aşağıdaki gibidir:
Saklama süresi tR
Ölüm zamanıtM
Tutma süresini ayarlayın tR'=tR-tM
(Sabit fazda geçirilen toplam süre)
Saklama hacmi
VR=tR*F.(mobil faz hızından bağımsız)
Ölü hacim
VM=tM*Fc
(Enjektörden dedektöre giden akış yolunda sabit fazın işgal etmediği alan)
Tutma hacmi VR'yi ayarlayın'=t'R*Fc
2. Göreli saklama değeri
Ayırma faktörü, bölme katsayısı oranı veya bağıl kapasite faktörü olarak da bilinen bağıl alıkonma değeri, test edilen bileşenin ayarlanmış alıkonma süresinin (hacim), belirli kromatografik koşullar altında standardın ayarlanmış alıkonma süresine (hacim) oranıdır.
Akış hızı ve fiksatif kaybı gibi belirli çalışma koşullarının tutma değerleri üzerindeki etkisini ortadan kaldırmak için bağıl tutma değerleri kullanıldı.Göreceli tutma değerindeki standart, test edilen numunedeki bir bileşen veya yapay olarak eklenen bir bileşik olabilir.
3. Elde tutma endeksi
Tutma indeksi, sabit bir X çözeltisi içinde test edilecek i maddesinin tutma indeksidir. Referans madde olarak biri N karbon numarasına, diğeri N+n'ye sahip iki n-alan seçilir.Ayarlanmış alıkonma süreleri sırasıyla t'r (N) ve t'r (N+n)'dir, böylece test edilecek maddenin i'nin ayarlanmış alıkonma süresi t'r(i) tam olarak bunların arasındadır, yani, t'r (N).
Tutma endeksi aşağıdaki gibi hesaplanabilir.
4. Kapasite faktörü (k)
Dengede, sabit faz(lar)daki bir bileşenin kütlesinin hareketli faza (m) oranı kapasite faktörü olarak adlandırılır.Formül aşağıdaki gibidir:
5、Bölünme katsayısı (K) Dengede, sabit faz(lar)daki bir bileşenin konsantrasyonunun hareketli faza (m) oranı, bölme katsayısı olarak adlandırılır.Formül aşağıdaki gibidir
K ve k arasındaki ilişki:
Sütun tipini ve düğümünü yapının önemli özelliklerini yansıtır.
kısa özet
Tutma değeri ile kapasite faktörü ve bölme katsayısı arasındaki ilişki:
Kromatografik ayırma, sabit bir göreceli numunedeki her bir bileşenin adsorpsiyon veya çözünme yeteneğindeki farklılığa dayanır; bu, bölüm katsayısı K (veya kapasite faktörü k) değerinin boyutuyla niceliksel olarak ifade edilebilir.
Güçlü adsorpsiyon veya çözünme kabiliyetine sahip bileşenler, büyük bölme katsayısına (veya kapasite faktörüne) ve uzun tutma süresine sahiptir.Tersine, zayıf adsorpsiyon veya çözünürlüğe sahip bileşenler küçük bir bölünme katsayısına ve kısa bir alıkonma süresine sahiptir.
Kromatografinin temel teorisi
1. Tepsi teorisi
(1) İleri sürülen -- termodinamik teori
Her şey Martin ve Synge tarafından önerilen kule plakası modeliyle başladı.
Fraksiyonlama kolonu: Farklı ayırmanın kaynama noktasına göre, tepside birkaç kez gaz-sıvı dengesi sağlanır.
Sütun: Bileşenler, iki faz arasındaki çoklu bölmelerle dengelenir ve farklı bölme katsayılarına göre ayrılır.
(2) Hipotez
(1) Kolonda çok sayıda tepsi vardır ve bileşenler tepsi aralığı (yani tepsinin yüksekliği) dahilinde dağıtım dengesine hızla ulaşabilir.
(2) Mobil faz kolona sürekli olarak değil titreşimli olarak girer, yani her geçiş bir kolon hacmidir.
(3) Numune her kolon plakasına eklendiğinde numunenin kolon ekseni boyunca difüzyonu ihmal edilebilir.
(4) Bölme katsayısı, bileşenlerin miktarından bağımsız olarak tüm tepsilerde eşittir.Yani her tabanda bölme katsayısı sabittir.
(3) Prensip
Tepsi teorisinin şematik diyagramı
0 numaralı tepsiye birim kütlenin bir bileşeni yani m=1 (örneğin 1mg veya 1μg) eklenirse ve dağılım dengelendikten sonra k=1 yani ns=nm, nm=ns=0,5 olur.
Taşıyıcı gazın bir plaka hacmi (lΔV) pulsasyon şeklinde plaka 0'a girdiğinde, gaz fazındaki nm bileşenini içeren taşıyıcı gaz plaka 1'e itilir. Bu sırada plaka 0'ın sıvı fazındaki ns bileşeni ve plaka 1'in gaz fazındaki nm bileşeni iki faz arasında yeniden dağıtılacaktır.Dolayısıyla plaka 0'ın içerdiği bileşenlerin toplam miktarı 0,5 olup gaz ve sıvı fazlarının her biri 0,25'tir ve plaka 1'in içerdiği toplam miktar da 0,5'tir.Gaz ve sıvı fazları da 0,25 idi.
Bu işlem, sütuna yeni bir plaka hacmi taşıyıcı gazın titreşimiyle her verildiğinde tekrarlanır (aşağıdaki tabloya bakınız).
(4) Kromatografik çıkış eğrisi denklemi
σ standart sapmadır, alıkonma süresidir, C herhangi bir andaki konsantrasyondur,
C, enjeksiyon konsantrasyonu, yani bileşenlerin toplam miktarıdır (tepe alanı A).
(5) sütun verimlilik parametreleri
Sabit bir tR'de, W veya w 1/2 ne kadar küçükse (yani tepe noktası ne kadar darsa), teorik plakaların (n) sayısı o kadar büyük, teorik plaka yüksekliği o kadar küçük ve kolonun ayırma verimliliği o kadar yüksek olur.Aynı şey etkili teori tepsisi neff için de geçerlidir.Bu nedenle teorik tepsi sayısı kolonların verimliliğini değerlendirmeye yönelik bir endekstir.
(5) Özellikler ve eksiklikler
> Avantajlar
Tepsi teorisi yarı deneyseldir ve çıkış eğrisinin şeklini açıklar.
Bileşenlerin bölümlendirme ve ayırma işlemleri gösterilmiştir.
Kolonun verimliliğini değerlendirecek bir endeks önerildi
> Sınırlamalar
Bileşenler iki aşamada gerçekten dağıtım dengesine ulaşamazlar:
Sütundaki bileşenlerin boylamasına difüzyonu göz ardı edilemez:
Çeşitli kinetik faktörlerin kütle transfer süreci üzerindeki etkisi dikkate alınmamıştır.
Kolon etkisi ile hareketli fazın akış hızı arasındaki ilişki açıklanamaz:
Sütun etkisini hangi ana faktörlerin etkilediği açık değildir.
Bu problemler oran teorisinde tatmin edici bir şekilde çözülmüştür.
2. Oran teorisi
1956'da Hollandalı bilim adamı VanDeemter ve ark.tepsi teorisi kavramını özümsemiş ve tepsinin yüksekliğini etkileyen kinetik faktörleri birleştirmiş, kromatografik süreç hız teorisinin kinetik teorisini ortaya koymuş ve VanDeemter denklemini türetmiştir.Kromatografik süreci dinamik, denge dışı bir süreç olarak ele alır ve kinetik faktörlerin tepe genişlemesi (yani sütun etkisi) üzerindeki etkisini inceler.
Daha sonra Giddings ve Snyder ve ark.VanDeemter denklemine (daha sonra gaz kromatografisi hız denklemi olarak anılacaktır) dayanarak ve sıvı ile gaz arasındaki özellik farkına göre sıvı kromatografi hız denklemini (yani Giddings denklemini) önerdi.
(1) Van Deemter denklemi
Burada: H: tahtanın yüksekliği
A: girdap difüzyon teriminin katsayısı
B: moleküler difüzyon teriminin katsayısı
C: kütle transfer direnci teriminin katsayısı
(2) Giddings denklemi
Nicel ve nitel analiz
(1) Niteliksel analiz
Kalitatif kromatografik analiz, her bir kromatografik zirve tarafından temsil edilen bileşiklerin belirlenmesidir.Çeşitli maddelerin belirli kromatografik koşullar altında kesin tutma değerleri olduğundan, tutma değeri niteliksel bir indeks olarak kullanılabilir.Çeşitli kromatografik kalitatif yöntemler şu anda alıkonma değerlerine dayanmaktadır.
Ancak farklı maddeler aynı kromatografik koşullar altında benzer veya aynı tutma değerlerine sahip olabilir; yani tutma değerleri birbirini dışlamaz.Bu nedenle tamamen bilinmeyen bir numuneyi yalnızca tutma değerlerine dayanarak karakterize etmek zordur.Numunenin kaynağının, doğasının ve amacının anlaşılmasına dayanarak numunenin bileşimine ilişkin bir ön karara varılabilir ve kromatografik pikin temsil ettiği bileşiği belirlemek için aşağıdaki yöntemler kullanılabilir.
1. Saf maddeler kullanılarak yapılan kalitatif kontrol
Belirli kromatografik koşullar altında, bilinmeyenin yalnızca tanımlanmış bir alıkonma süresi vardır.Bu nedenle bilinmeyen, bilinen saf maddenin aynı kromatografik koşullar altında alıkonma süresi ile bilinmeyen maddenin alıkonma süresi karşılaştırılarak niteliksel olarak belirlenebilir.İkisi aynı ise bilinmeyen madde bilinen bir saf madde olabilir;Aksi halde bilinmeyen saf madde değildir.
Saf madde kontrol yöntemi yalnızca bileşimi bilinen, bileşimi nispeten basit olan ve saf maddesi bilinen bilinmeyen maddeye uygulanabilir.
2. Göreli saklama değeri yöntemi
Göreceli tutma değeri α, bileşen i ile referans malzemeleri arasındaki ayarlamayı ifade eder. Tutma değerlerinin oranı:
Yalnızca fiksatif ve kolon sıcaklığının değişmesiyle değişir ve diğer çalışma koşullarıyla hiçbir ilgisi yoktur.
Belirli bir sabit faz ve kolon sıcaklığında, bileşen i ve referans maddesi s'nin ayarlanmış tutma değerleri sırasıyla ölçülür ve daha sonra yukarıdaki formüle göre hesaplanır.Elde edilen bağıl tutma değerleri, literatürdeki karşılık gelen değerlerle niteliksel olarak karşılaştırılabilir.
3, tepe yüksekliğini artırmak için bilinen maddelerin eklenmesi yöntemi
Bilinmeyen numunede çok sayıda bileşen olduğunda, elde edilen kromatografik pikler yukarıdaki yöntemle kolayca tanımlanamayacak kadar yoğundur veya bilinmeyen numune yalnızca belirtilen madde analizi için kullanıldığında.
"Önce bilinmeyen bir numunenin kromatogramı yapılır ve ardından bilinmeyen numuneye bilinen bir madde eklenerek başka bir kromatogram elde edilir."Bu tür maddeler için artan pik yüksekliklerine sahip bileşenler bilinebilir.
4. Endeksin niteliksel yöntemini koruyun
Tutma endeksi, maddelerin fiksatifler üzerindeki tutma davranışını temsil eder ve şu anda GC'de en yaygın kullanılan ve uluslararası düzeyde tanınan niteliksel endekstir.İyi tekrarlanabilirlik, tek tip standart ve küçük sıcaklık katsayısı avantajlarına sahiptir.
Tutma indeksi yalnızca sabit fazın özellikleri ve kolon sıcaklığı ile ilgilidir, diğer deney koşullarıyla ilgili değildir.Doğruluğu ve tekrarlanabilirliği mükemmeldir.Kolon sıcaklığı sabit fazın sıcaklığıyla aynı olduğu sürece, tanımlama için literatür değeri uygulanabilir ve karşılaştırma için saf malzemenin kullanılması gerekli değildir.
(2) Niceliksel analiz
Kromatografik kantifikasyonun temeli:
Niceliksel analizin görevi, karışık örnekteki bileşenlerin yüzünü bulmaktır.
Kesirli içerik.Kromatografik niceleme aşağıdakilere dayanıyordu: çalışma koşulları tutarlı olduğunda,
Ölçülen bileşenin kütlesi (veya konsantrasyonu), dedektör tarafından verilen yanıt sinyali ile belirlenir.
Orantılı.Yani:
Kromatografik kantifikasyonun temeli:
Niceliksel analizin görevi, karışık örnekteki bileşenlerin yüzünü bulmaktır.
Kesirli içerik.Kromatografik niceleme aşağıdakilere dayanıyordu: çalışma koşulları tutarlı olduğunda,
Ölçülen bileşenin kütlesi (veya konsantrasyonu), dedektör tarafından verilen yanıt sinyali ile belirlenir.
Orantılı.Yani:
1. Tepe alanı ölçüm yöntemi
Pik alanı, kromatogramlar tarafından sağlanan temel niceliksel verilerdir ve pik alanı ölçümünün doğruluğu, niceliksel sonuçları doğrudan etkiler.Farklı pik şekillerine sahip kromatografik pikler için farklı ölçüm yöntemleri kullanıldı.
Kantitatif analizde kışın kesin değerini bulmak zordur:
Bir yandan mutlak enjeksiyon hacmini doğru bir şekilde ölçmenin zorluğu nedeniyle: diğer yandan
Pik alanı kromatografik koşullara bağlıdır ve değer ölçülürken kromatografik şerit korunmalıdır.
Aynı şeyi yapmak ne mümkün, ne de uygun.Ve bunu doğru yapsan bile
Kesin değer, ayrıca birleşik bir standart bulunmadığından ve doğrudan uygulanamadığından.
2.Kantitatif düzeltme faktörü
Kantitatif düzeltme faktörünün tanımı: dedektöre giren bileşenlerin miktarı (m)
Kromatografik tepe alanının (A) veya tepe yüksekliğinin () oranı bir orantı sabitidir (,
Orantılılık sabitine bileşen için mutlak düzeltme faktörü denir.
Kantitatif analizde kışın kesin değerini bulmak zordur:
Bir yandan mutlak enjeksiyon hacmini doğru bir şekilde ölçmenin zorluğu nedeniyle: diğer yandan
Pik alanı kromatografik koşullara bağlıdır ve değer ölçülürken kromatografik şerit korunmalıdır.
Aynı şeyi yapmak ne mümkün, ne de uygun.Ve bunu doğru yapsan bile
Kesin değer, ayrıca birleşik bir standart bulunmadığından ve doğrudan uygulanamadığından.
Yani, bir bileşenin bağıl düzeltme faktörü, bileşen ve referans malzemedir.
Mutlak düzeltme faktörlerinin oranı.
Göreceli düzeltme faktörünün, bileşenin kalitesinin standarda göre olduğu görülebilir.
Madde eşit olduğunda referans malzemenin tepe alanı bileşenin tepe alanıdır
Çoklu.Eğer bir bileşenin kütlesi m ve tepe alanı A ise, o zaman f'A sayısı
Değerler referans malzemenin kütlesi ile tepe alanına eşittir.Başka bir deyişle,
Göreceli düzeltme faktörü aracılığıyla her bir bileşenin tepe alanları ayrılabilir
Referans malzemenin kütlesine eşit olan tepe alanına dönüştürülür, ardından oran
Standart birleştirilmiştir.Yani bu, her bir bileşenin yüzdesini hesaplamak için normalleştirilmiş yöntemdir
Miktarın temeli.
Göreceli düzeltme faktörünü elde etme yöntemi: bağıl düzeltme faktörü değerleri yalnızca
Ölçüm standart ve dedektör tipi ile ilgilidir ancak operasyon şeridi ile ilgilidir.
Önemli değil.Bu nedenle değerler literatürdeki referanslardan alınabilir.Metin ise
Eğer teklifte istediğiniz değeri bulamazsanız kendiniz de belirleyebilirsiniz.Belirleme yöntemi
Yöntem: Ölçülen maddenin belirli bir miktarı on seçilmiş referans malzeme → belirli bir konsantrasyona dönüştürülür
İki bileşenin kromatografik pik alanları A ve As ölçüldü.
Formül bu.
3. Kantitatif hesaplama yöntemi
(1) Alan normalleştirme yöntemi
Tüm pik içermeyen fraksiyonların içeriğinin toplamı, miktar tayini için %100 olarak hesaplandı.
Yönteme normalleştirme denir.Hesaplama formülü aşağıdaki gibidir:
Burada P,%, test edilen bileşenlerin yüzde içeriğidir;A1, A2... An n bileşen 1'dir. 1~n'nin tepe alanı;f'1, f'2... f'n, 1'den n'ye kadar olan bileşenler için bağıl düzeltme faktörüdür.
(2) harici standart yöntemi
Numunede test edilecek bileşenin yanıt sinyali ile kontrol olarak test edilecek saf bileşen arasındaki niceliksel karşılaştırma yöntemi.
(3) Dahili standart yöntemi
İç standart yöntemi olarak adlandırılan yöntem, test edilen maddenin standart çözeltisine ve numune çözeltisine iç standart olarak belirli miktarda saf maddenin eklendiği ve daha sonra analiz edilip belirlendiği bir yöntemdir.
(3) standart ekleme yöntemi
Dahili ekleme yöntemi olarak da bilinen standart ekleme yöntemi, belirli bir miktarda (△C) eklemektir.
Test maddesinin referansı, test edilecek numune çözeltisine eklendi ve test, teste eklendi.
Maddeden sonraki numune çözeltisinin zirvesi, orijinal numune çözeltisinin zirvesinden daha yüksekti
Numune çözeltisindeki maddenin konsantrasyonunu hesaplamak için alan artışı (△A) kullanıldı
İçerik (Cx)
Burada Ax, orijinal numunede ölçülecek maddenin tepe alanıdır.
Gönderim zamanı: Mar-27-2023