хроматографијата, позната и како „хроматографска анализа“, „хроматографија“, е метод на сепарација и анализа, кој има многу широк опсег на примени во аналитичката хемија, органската хемија, биохемијата и други области.
Основачот на хроматографијата е рускиот ботаничар М.Цветер.Во 1906 година, рускиот ботаничар Зветер ги објавил резултатите од својот експеримент: За да ги одвои растителните пигменти, тој истурил екстракт од нафтен етер кој содржи растителни пигменти во стаклена цевка што содржи калциум карбонат во прав и го елуирал со нафтен етер од врвот до дното.Бидејќи различните пигменти имаат различни капацитети за адсорпција на површината на честичките на калциум карбонат, со процесот на лужење, различни пигменти се движат надолу со различна брзина, со што се формираат ленти со различни бои.Пигментните компоненти беа одвоени.Овој метод на сепарација тој го нарекол хроматографија.
Шематски приказ на експеримент за сепарација на пигменти од растителен лист
Со континуираниот развој на методите на сепарација, се повеќе и повеќе безбојни супстанции стануваат предмет на сепарација, хроматографијата исто така постепено го губи значењето на „боја“, но името се користи и денес.
Хроматографска класификација
Суштината на хроматографијата е процес во кој молекулите што треба да се одвојат се поделени и избалансирани помеѓу стационарната фаза и мобилната фаза.Различни супстанции се поделени различно помеѓу двете фази, што ги тера да се движат со различна брзина со мобилната фаза.Со движењето на мобилната фаза, различните компоненти во смесата се одвојуваат една од друга на стационарната фаза.Во зависност од механизмот, може да се подели во различни категории.
1, според двофазната класификација на физичка состојба
Мобилна фаза: гасна хроматографија, течна хроматографија, суперкритична течна хроматографија
Стационарна фаза: гас-цврста, гас-течна;Течно-цврста, течно-течност
2, според формата на стационарна фаза класификација
Колонска хроматографија: спакувана колона хроматографија, капиларна колона хроматографија, микроспакувана колона хроматографија, препаративна хроматографија
Рамна хроматографија: хартиена хроматографија, тенкослојна хроматографија, полимерна мембранска хроматографија
3, класифицирани според механизмот за одвојување
Адсорпциона хроматографија: Различните компоненти се одвоени според нивните капацитети за адсорпција и десорпција на адсорбентите
Преградна хроматографија: Различните компоненти се одвојуваат според нивната растворливост во растворувачот
Молекуларна исклучувачка хроматографија: според големината на молекуларната големина на сепарацијата.
Афинитетна хроматографија: Сепарација користејќи присуство на специфичен афинитет помеѓу биолошките макромолекули
Капиларна електрофореза: компонентите беа одвоени според разликите во мобилноста и/или однесувањето на поделбата
Хиралната хроматографија се користи за сепарација и анализа на хирални лекови, кои можат да се поделат во три категории: метод на реагенс за хирална дериватизација;Метод на адитив на хирална мобилна фаза;Метод на резолуција на хирална стационарна фаза
Основна терминологија за хроматографија
Кривите добиени со исцртување на сигналите за одговор на компонентите по откривање на хроматографско одвојување во однос на времето се нарекуваат хроматограми.
Основна линија:Под одредени хроматографски услови, кривата на сигналот генерирана кога само мобилната фаза минува низ системот на детектор се нарекува основна линија, како што е прикажано во линијата ot.Кога експерименталната состојба беше стабилна, основната линија беше линија паралелна со хоризонталната оска.Основната линија ја рефлектира бучавата на инструментот, главно детекторот, со текот на времето.
Висина на врвот:вертикалното растојание помеѓу хроматографската врвна точка и основната линија, означено со h, како што е прикажано во линијата AB.
Ширина на регионот:Ширината на регионот на хроматографскиот врв е директно поврзана со ефикасноста на сепарацијата.Постојат три методи за да се опише ширината на хроматографскиот врв: стандардна девијација σ, ширина на врвот W и FWHM W1/2.
Стандардна девијација (σ) :σ е половина растојание помеѓу двете точки на флексија на кривата на нормалната дистрибуција, а вредноста на σ го означува степенот на дисперзија на компонентите подалеку од колоната.Колку е поголема вредноста на σ, толку повеќе се дисперзирани компонентите на ефлуентот и полош е ефектот на сепарација.Спротивно на тоа, компонентите на ефлуентот се концентрирани и ефектот на сепарација е добар.
Ширина на врвот W:Пресечните точки на двете страни на хроматографскиот врв се користат како тангентни линии, а пресекот на основната линија се нарекува ширина на врвот, или ширина на основната линија, што исто така може да се изрази како W, како што е прикажано на слика IJ.Според принципот на нормална дистрибуција, врската помеѓу ширината на врвот и стандардното отстапување може да се докаже дека е W=4σ.
W1/2:Ширината на врвот на половина од висината на врвот се нарекува FWHM, како што е прикажано за растојанието од GH.W1/2=2,355σ, W=1,699W1/2.
W1/2, W и двете се изведени од σ и се користат за пресметување на врвните површини покрај мерењето на ефектот на колоната.Мерењето FWHM е попогодно и најчесто се користи.
кратко резиме
Од кривата на хроматографски врвен одлив, може да се постигнат следните цели:
а, Квалитативна анализа е извршена врз основа на вредноста на задржување на хроматографските врвови
б, квантитативна анализа врз основа на површината или врвот на хроматографскиот врв
В. Ефикасноста на раздвојувањето на колоната беше оценета според вредноста на задржување и ширината на врвот на хроматографскиот врв
Формулата за пресметка вклучена во хроматографијата
1. Вредност на задржување
Вредноста на задржување е параметар кој се користи за да се опише степенот до кој компонентата на примерокот е задржана во колоната и се користи како индикатор за хроматографска карактеризација.Нејзиниот метод на претставување е како што следува:
Време на задржување tR
Време на смрттаtM
Прилагодете го времето на задржување tR'=tR-tM
(Вкупно време поминато во стационарна фаза)
Волумен на задржување
VR=tR*F. (независно од брзината на мобилната фаза)
Мртов волумен
VM=tM*Fc
(Просторот што не го зафаќа стационарната фаза во патеката на проток од инјекторот до детекторот)
Прилагодете ја јачината на звукот на задржување VR'=t'R*Фк
2. Релативна вредност на задржување
Релативната вредност на задржување, позната и како фактор на одвојување, однос на коефициент на поделба или фактор на релативен капацитет, е односот на прилагоденото време на задржување (волумен) на тестираната компонента до прилагоденото време на задржување (волумен) на стандардот под одредени хроматографски услови.
Релативните вредности на задржување беа користени за да се елиминира влијанието на одредени работни услови, како што се брзината на проток и загубата на фиксатор, врз вредностите на задржување.Стандардот во релативната вредност на задржување може да биде компонента во тестираната мостра или соединение додадено вештачки.
3. Индекс на задржување
Индексот на задржување е индекс на задржување на супстанцијата i што треба да се тестира во фиксен раствор X. Два n-алани се избрани како референтни супстанции, од кои едната има N јаглероден број, а другата има N+n.Нивното приспособено време на задржување е t'r (N) и t'r (N+n), соодветно, така што прилагоденото време на задржување t'r (i) на супстанцијата i што треба да се тестира е точно помеѓу нив, т.е. t'r (N).
Индексот на задржување може да се пресмета на следниов начин.
4. Фактор на капацитет (k)
При рамнотежа, односот на масата на компонентата во стационарната фаза (и) до мобилната фаза (m), наречен фактор на капацитет.Формулата е како што следува:
5. Коефициент на разделување (К) Во рамнотежа, односот на концентрацијата на компонентата во стационарната фаза (и) до мобилната фаза (m), наречен коефициент на поделба.Формулата е како што следува
Врската помеѓу K и k:
Го одразува типот на колоната и неговиот јазол важни својства на структурата
кратко резиме
Врска помеѓу вредноста на задржување и факторот на капацитет и коефициентот на поделба:
Хроматографското раздвојување се заснова на разликата во способноста за адсорпција или растворање на секоја компонента во фиксен релативен примерок, што може квантитативно да се изрази со големината на вредноста на коефициентот на поделба K (или факторот на капацитет k).
Компонентите со силна адсорпција или способност за растворање имаат голем коефициент на поделба (или фактор на капацитет) и долго време на задржување.Спротивно на тоа, компонентите со слаба адсорпција или растворливост имаат мал коефициент на поделба и кратко време на задржување.
Основна теорија на хроматографија
1. Теорија на послужавник
(1) Стави напред -- термодинамичка теорија
Започна со моделот на кулата предложен од Мартин и Синге.
Колона за фракционирање: во фиоката за неколку пати рамнотежа гас-течност, според точката на вриење на различното одвојување.
Колона: Компонентите се избалансирани со повеќе прегради помеѓу двете фази и разделени според различни коефициенти на партиции.
(2) Хипотеза
(1) Има многу фиоки во колоната, а компонентите можат брзо да ја достигнат рамнотежата на дистрибуцијата во интервалот на фиоката (односно, висината на фиоката).
(2) Подвижната фаза влегува во колоната, не континуирано, туку пулсирачки, односно секој премин е волумен на колона.
(3) Кога примерокот беше додаден на секоја колона плоча, дифузијата на примерокот долж оската на колоната може да се занемари.
(4) Коефициентот на преградување е еднаков на сите фиоки, независно од количината на компонентите.Односно, коефициентот на поделба е константен на секој табан.
(3) Принцип
Шематски дијаграм на теоријата на послужавник
Ако во фиоката бр. 0 се додаде компонента од единица маса, имено m=1 (на пример, 1mg или 1μg), а по рамнотежата на дистрибуцијата, бидејќи k=1, имено ns=nm, nm=ns=0,5.
Кога волуменот на плочата (lΔV) на носечкиот гас влегува во плочата 0 во форма на пулсирање, носечкиот гас што ја содржи компонентата nm во гасната фаза се турка на плочата 1. Во тоа време, ns компонентата во течната фаза на плочата 0 а nm компонентата во гасната фаза на плочата 1 ќе се прераспредели помеѓу двете фази.Според тоа, вкупната количина на компоненти содржани во плочата 0 е 0,5, во која гасната и течната фаза се секоја по 0,25, а вкупната количина содржана во плочата 1 е исто така 0,5.Гасните и течните фази беа исто така 0,25.
Овој процес се повторува секогаш кога нов носител на волуменски гас на плочата ќе пулсира во колоната (види табела подолу).
(4)Хроматографска равенка на кривата на одлив
σ е стандардна девијација, е време на задржување, C е концентрација во секое време,
C, е концентрацијата на инјектирање, односно вкупната количина на компоненти (пик област А).
(5) колона ефикасност параметри
При константна tR, колку е помал W или w 1/2 (т.е. потесен врв), толку е поголем бројот на теоретски плочи n, толку е помала теоретската висина на плочата и поголема е ефикасноста на одвојувањето на столбот.Истото важи и за ефективната теорија послужавник neff.Затоа, теоретскиот број на фиоки е индекс за проценка на ефикасноста на колоните.
(5)Карактеристики и недостатоци
> Предности
Теоријата на послужавник е полуемпириска и го објаснува обликот на кривата на одливот
Илустрирани се процесите на партиционирање и одвојување на компонентите
Се предлага индекс за оценување на ефикасноста на колоната
> Ограничувања
Компонентите навистина не можат да постигнат рамнотежа на дистрибуција во двете фази:
Надолжната дифузија на компонентите во колоната не може да се игнорира:
Влијанието на различни кинетички фактори врз процесот на пренос на маса не беше земено предвид.
Врската помеѓу ефектот на колоната и брзината на проток на мобилната фаза не може да се објасни:
Не е јасно кои главни фактори влијаат на ефектот на колоната
Овие проблеми се задоволително решени во теоријата на стапка.
2. Теорија на стапка
Во 1956 година, холандскиот научник VanDeemter et al.го апсорбира концептот на теоријата на фиоката и ги комбинира кинетичките фактори кои влијаат на висината на фиоката, ја изнесе кинетичката теорија на хроматографскиот процес - теорија на стапка и ја изведе равенката VanDeemter.Тој го смета хроматографскиот процес како динамичен процес кој не е рамнотежа и го проучува влијанието на кинетичките фактори врз проширувањето на врвот (т.е. ефектот на колоната).
Подоцна, Гидингс и Снајдер и сор.ја предложи равенката на брзината на течната хроматографија (имено равенката Гидингс) врз основа на равенката ВанДимтер (подоцна наречена равенка на брзината на гасната хроматографија) и според разликата на својствата помеѓу течноста и гасот.
(1) Ван Деемтерова равенка
Каде: H: е висината на таблата
О: коефициент на терминот за дифузија на вртлози
Б: коефициент на член на молекуларна дифузија
C: коефициент на терминот за отпор на пренос на маса
(2) Равенка на Гидингс
Квантитативна и квалитативна анализа
(1) Квалитативна анализа
Квалитативна хроматографска анализа е да се одредат соединенијата претставени со секој хроматографски врв.Бидејќи различни супстанции имаат одредени вредности на задржување под одредени хроматографски услови, вредноста на задржување може да се користи како квалитативен индекс.Различни хроматографски квалитативни методи моментално се базираат на вредности на задржување.
Меѓутоа, различни супстанции може да имаат слични или идентични вредности на задржување под исти хроматографски услови, односно вредностите на задржување не се ексклузивни.Така, тешко е да се карактеризира сосема непознат примерок само врз основа на вредностите на задржување.Ако врз основа на разбирање на изворот, природата и намената на примерокот, може да се направи прелиминарна проценка за составот на мострата и може да се користат следните методи за да се одреди соединението претставено со хроматографскиот врв.
1. Квалитативна контрола со користење на чисти супстанции
Под одредени хроматографски услови, непознатата има само дефинирано време на задржување.Затоа, непознатото може квалитативно да се идентификува со споредување на времето на задржување на познатата чиста супстанција под исти хроматографски услови со времето на задржување на непознатата супстанција.Ако двете се исти, непознатата супстанција може да биде позната чиста супстанција;Инаку, непознатото не е чистата супстанција.
Методот за контрола на чиста супстанција е применлив само за непознатата супстанција чиј состав е познат, чиј состав е релативно едноставен и чија чиста супстанција е позната.
2. Метод на релативна вредност на задржување
Релативната вредност на задржување α, се однесува на прилагодувањето помеѓу компонентата i и референтните материјали Сооднос на вредностите на задржување:
Се менува само со промената на фиксаторот и температурата на колоната, и нема никаква врска со другите работни услови.
При одредена стационарна фаза и температура на колоната, прилагодените вредности на задржување на компонентата i и референтната супстанција s се мерат соодветно, а потоа се пресметуваат според горната формула.Добиените релативни вредности на задржување можат квалитативно да се споредат со соодветните вредности во литературата.
3, додавање на познати супстанции за да се зголеми методот на висина на врвот
Кога има многу компоненти во непознатиот примерок, добиените хроматографски врвови се премногу густи за лесно да се идентификуваат со горенаведениот метод, или кога непознатиот примерок се користи само за анализа на одредената ставка.
„Прво се прави хроматограм на непознат примерок, а потоа се добива дополнителен хроматограм со додавање на позната супстанција на непознатиот примерок.За такви супстанции може да се знаат компоненти со зголемени висини на врвовите.
4. Задржете го квалитативниот метод на индексот
Индексот на задржување го претставува однесувањето на задржување на супстанциите на фиксаторите и во моментов е најшироко користен и меѓународно признат квалитативен индекс во GC.Има предности на добра репродуктивност, униформен стандард и мал температурен коефициент.
Индексот на задржување е поврзан само со својствата на стационарната фаза и температурата на колоната, но не и со другите експериментални услови.Неговата точност и репродуктивност се одлични.Сè додека температурата на колоната е иста со онаа на стационарната фаза, литературната вредност може да се примени за идентификација и не е неопходно да се користи чистиот материјал за споредба.
(2) Квантитативна анализа
Основа за хроматографска квантификација:
Задачата на квантитативната анализа е да се пронајдат стотина од компонентите во мешаниот примерок
Дробна содржина.Хроматографската квантификација се базираше на следново: кога условите за работа беа конзистентни, беше
Масата (или концентрацијата) на измерената компонента се одредува со сигналот за одговор даден од детекторот
Пропорционално е.Имено:
Основа за хроматографска квантификација:
Задачата на квантитативната анализа е да се пронајдат стотина од компонентите во мешаниот примерок
Дробна содржина.Хроматографската квантификација се базираше на следново: кога условите за работа беа конзистентни, беше
Масата (или концентрацијата) на измерената компонента се одредува со сигналот за одговор даден од детекторот
Пропорционално е.Имено:
1. Метод на мерење на површината на врвот
Областа на врвот е основните квантитативни податоци обезбедени од хроматограмите, а точноста на мерењето на површината на врвот директно влијае на квантитативните резултати.Различни методи на мерење беа користени за хроматографски врвови со различни форми на врвови.
Тешко е да се најде точната вредност на зимата во квантитативната анализа:
Од една страна поради тешкотијата за прецизно мерење на апсолутниот волумен на инјектирање: од друга страна
Областа на врвот зависи од хроматографските услови, а хроматографската лента треба да се одржува кога се мери вредноста
Не е ниту возможно ниту погодно да се прави истото.И дури и ако можете да го направите правилно
Точната вредност, исто така, затоа што не постои унифициран стандард и не може директно да се примени.
2.Квантитативен фактор на корекција
Дефиниција на квантитативен фактор на корекција: количина на компоненти што влегуваат во детекторот (m)
Односот на неговата хроматографска површина на врвот (A) или висина на врвот () е константа на пропорционалност (,
Константата на пропорционалност се нарекува апсолутен фактор на корекција за компонентата.
Тешко е да се најде точната вредност на зимата во квантитативната анализа:
Од една страна поради тешкотијата за прецизно мерење на апсолутниот волумен на инјектирање: од друга страна
Областа на врвот зависи од хроматографските услови, а хроматографската лента треба да се одржува кога се мери вредноста
Не е ниту возможно ниту погодно да се прави истото.И дури и ако можете да го направите правилно
Точната вредност, исто така, затоа што не постои унифициран стандард и не може директно да се примени.
Односно, релативниот фактор на корекција на компонентата е компонентата и референтниот материјал с
Односот на апсолутните фактори на корекција.
Може да се види дека релативниот фактор на корекција е кога квалитетот на компонентата наспроти стандардот.
Кога супстанцијата s е еднаква, површината на врвот на референтниот материјал е врвната површина на компонентата
Повеќекратни.Ако некоја компонента има маса m и плоштина на врвот A, тогаш бројот на f'A
Вредностите се еднакви на површината на врвот на референтниот материјал со маса од.Со други зборови,
Преку релативниот фактор на корекција, врвните области на секоја компонента може да се одвојат
Претворена во областа на врвот на референтниот материјал еднаква на неговата маса, а потоа односот
Стандардот е унифициран.Значи, ова е нормализиран метод за да се пресмета процентот на секоја компонента
Основата на количината.
Начин на добивање на релативен фактор на корекција: вредностите на релативниот фактор на корекција беа споредувани само со битието
Мерењето е поврзано со стандардот и типот на детекторот, но со лентата за работа
Не е важно.Затоа, вредностите може да се извлечат од референци во литературата.Доколку текстот
Ако не можете да ја пронајдете саканата вредност во понудата, можете и сами да ја одредите.Начин на определување
Метод: Одредена количина од измерената супстанција десет избран референтен материјал → направен во одредена концентрација
Беа измерени хроматографските врвни области A и As од двете компоненти.
Тоа е формулата.
3. Квантитативен метод на пресметка
(1) Метод на нормализација на областа
Збирот на содржината на сите фракции без врв беше пресметан како 100% за квантификација
Методот се нарекува нормализација.Неговата формула за пресметка е како што следува:
Каде што P,% е процентуалната содржина на тестираните компоненти;A1, A2... A n е компонента 1. Областа на врвот од 1~n;f'1, f'2... f'n е релативен фактор на корекција за компонентите од 1 до n.
(2) надворешен стандарден метод
Методот на квантитативна споредба помеѓу сигналот за одговор на компонентата што треба да се тестира во примерокот и чистата компонента што треба да се тестира како контрола.
(3) Внатрешен стандарден метод
Таканаречениот метод на внатрешен стандард е метод во кој одредена количина чиста супстанција се додава во стандардниот раствор на испитуваната супстанција и растворот на примерокот како внатрешен стандард, а потоа се анализира и одредува.
(3)стандарден метод на додавање
Стандардниот метод на додавање, исто така познат како метод на внатрешно додавање, е да се додаде одредена количина (△C)
Референцата на супстанцијата за испитување беше додадена на растворот на примерокот што требаше да се тестира, а тестот беше додаден на анализата
Врвот на растворот на примерокот по супстанцијата беше повисок од оној на оригиналниот раствор на примерокот
Зголемувањето на површината (△A) беше искористено за пресметување на концентрацијата на супстанцијата во растворот на примерокот
Содржина (Cx)
Каде што Axe е врвната површина на супстанцијата што треба да се мери во оригиналниот примерок.
Време на објавување: Мар-27-2023