A kromatográfia, más néven "kromatográfiás analízis", "kromatográfia" egy elválasztási és elemzési módszer, amely nagyon széles körű alkalmazási körrel rendelkezik az analitikai kémiában, a szerves kémiában, a biokémiában és más területeken.
A kromatográfia megalapítója M. Tsvetter orosz botanikus.1906-ban Zvetter orosz botanikus publikálta kísérletének eredményét: A növényi pigmentek szétválasztása érdekében növényi pigmenteket tartalmazó petroléter-kivonatot öntött egy kalcium-karbonát port tartalmazó üvegcsőbe, és fentről lefelé petroléterrel eluálta.Mivel a különböző pigmentek eltérő adszorpciós kapacitással rendelkeznek a kalcium-karbonát részecskék felületén, a kioldódási folyamat során a különböző pigmentek különböző sebességgel mozognak lefelé, így különböző színű sávokat képeznek.A pigment komponenseket elválasztottuk.Ezt az elválasztási módszert kromatográfiának nevezte el.
Egy növényi levél pigment elválasztási kísérlet sematikus ábrázolása
Az elválasztási módszerek folyamatos fejlődésével egyre több színtelen anyag válik elválasztás tárgyává, a kromatográfia is fokozatosan elvesztette a "szín" jelentését, de az elnevezést ma is használják.
Kromatográfiás osztályozás
A kromatográfia lényege egy olyan eljárás, amelyben az elválasztandó molekulákat megosztják és kiegyensúlyozzák az állófázis és a mozgófázis között.A különböző anyagok eltérő módon oszlanak meg a két fázis között, ami miatt eltérő sebességgel mozognak a mozgó fázissal.A mozgófázis mozgásával az állófázison a keverék különböző komponensei válnak el egymástól.A mechanizmustól függően többféle kategóriára osztható.
1, a kétfázisú fizikai állapot besorolás szerint
Mozgófázis: gázkromatográfia, folyadékkromatográfia, szuperkritikus folyadékkromatográfia
Állófázis: gáz-szilárd, gáz-folyékony;Folyadék-szilárd, folyékony-folyékony
2, az állófázis-besorolás formája szerint
Oszlopkromatográfia: töltött oszlopkromatográfia, kapilláris oszlopkromatográfia, mikrocsomagolt oszlopkromatográfia, preparatív kromatográfia
Síkkromatográfia: papírkromatográfia, vékonyréteg-kromatográfia, polimer membránkromatográfia
3, az elválasztási mechanizmus szerint osztályozva
Adszorpciós kromatográfia: A különböző komponenseket az adszorpciós és deszorpciós kapacitásuk szerint választják el az adszorbenseken
Megoszlási kromatográfia: A különböző komponenseket az oldószerben való oldhatóságuk szerint választjuk el
Molekulakizárásos kromatográfia: az elválasztás molekulaméretének nagysága szerint ioncserélő kromatográfia: az ioncserélő gyanta elválasztási affinitás különböző összetevői
Affinitáskromatográfia: elválasztás a biológiai makromolekulák közötti specifikus affinitás jelenlétével
Kapilláris elektroforézis: a komponenseket a mobilitás és/vagy a partíciós viselkedés különbségei szerint választottuk el
A királis kromatográfiát a királis gyógyszerek elválasztására és elemzésére használják, amelyek három kategóriába sorolhatók: királis származékképző reagens módszer;Királis mozgófázisú additív módszer;Királis stacioner fázis felbontású módszer
A kromatográfia alapvető terminológiája
A kromatográfiás elválasztás detektálása után a komponensek válaszjeleinek ábrázolásával kapott görbéket kromatogramoknak nevezzük.
Alapállapot:Bizonyos kromatográfiás körülmények között annak a jelnek a görbéjét, amely akkor keletkezik, amikor csak a mozgófázis halad át a detektorrendszeren, alapvonalnak nevezzük, amint az ot sorban látható.Amikor a kísérleti állapot stabil volt, az alapvonal a vízszintes tengellyel párhuzamos egyenes volt.Az alapvonal tükrözi a műszer, főleg az érzékelő zaját az idő múlásával.
Csúcs magasság:a kromatográfiás csúcspont és az alapvonal közötti függőleges távolság, amelyet h-val jelölünk, amint azt az AB ' vonal mutatja.
Régió szélessége:A kromatográfiás csúcs régiószélessége közvetlenül összefügg az elválasztás hatékonyságával.Három módszer létezik a kromatográfiás csúcsszélesség leírására: standard eltérés σ, csúcsszélesség W és FWHM W1/2.
Szórás (σ):σ a normál eloszlási görbe két inflexiós pontja közötti féltávolság, a σ értéke pedig az oszloptól távol eső komponensek szórásának mértékét jelzi.Minél nagyobb a σ értéke, annál diszpergáltabbak az elfolyó komponensek, és annál rosszabb az elválasztási hatás.Ezzel szemben a kifolyó komponensek koncentráltak, és az elválasztó hatás jó.
Csúcsszélesség W:A kromatográfiás csúcs mindkét oldalán található metszéspontokat érintővonalakként használjuk, az alapvonalon lévő metszéspontot pedig csúcsszélességnek vagy alapvonal-szélességnek nevezzük, amelyet W-val is kifejezhetünk, ahogy az IJ. ábrán látható.A normál eloszlás elve szerint a csúcsszélesség és a szórás közötti összefüggés bizonyíthatóan W=4σ.
W1/2:A csúcsmagasság felénél lévő csúcsszélességet FWHM-nek nevezzük, amint azt a GH távolsága mutatja.W1/2=2,355σ, W=1,699 W1/2.
A W1/2 és W egyaránt σ-ből származik, és az oszlophatás mérése mellett a csúcsterületek kiszámítására is szolgál.Az FWHM mérés kényelmesebb és leggyakrabban használt.
rövid összefoglaló
A kromatográfiás csúcskiáramlási görbéből a következő célok érhetők el:
a, A kvalitatív elemzést a kromatográfiás csúcsok retenciós értéke alapján végeztük
b, kvantitatív analízis a kromatográfiás csúcs területe vagy csúcsa alapján
C. Az oszlop elválasztási hatékonyságát a kromatográfiás csúcs retenciós értéke és csúcsszélessége alapján értékeltük.
A kromatográfiában használt számítási képlet
1. Megtartási érték
A retenciós érték egy olyan paraméter, amely a minta komponensének az oszlopban való megtartásának mértékét írja le, és a kromatográfiás jellemzés indikátoraként szolgál.Ennek ábrázolási módja a következő:
Retenciós idő tR
A halál idejetM
Állítsa be a tR retenciós időt'=tR-tM
(Az állófázisban töltött teljes idő)
A visszatartás mennyisége
VR=tR*F. (a mozgófázis sebességétől független)
Halott kötet
VM=tM*Fc
(Az injektortól a detektorig vezető áramlási útvonalon az állófázis által nem foglalt hely)
Állítsa be a VR megőrzési hangerőt'=t'R*Fc
2. Relatív megtartási érték
A relatív retenciós érték, más néven elválasztási tényező, megoszlási hányados vagy relatív kapacitástényező, a vizsgált komponens beállított retenciós idejének (térfogatának) és a standard korrigált retenciós idejének (térfogatának) aránya bizonyos kromatográfiás körülmények között.
A relatív retenciós értékeket arra használtuk, hogy kiküszöböljük bizonyos működési feltételek, például az áramlási sebesség és a rögzítési veszteség hatását a retenciós értékekre.A relatív retenciós érték standardja lehet a vizsgált mintában lévő komponens vagy mesterségesen hozzáadott vegyület.
3. Retenciós index
A retenciós index a vizsgálandó i anyag retenciós indexe fix X oldatban. Két n-alant választunk ki referenciaanyagként, amelyek közül az egyik N szénatomszámú, a másik N+n.Beállított retenciós idejük t 'r (N), illetve t 'r (N+n), így a vizsgálandó i anyag korrigált retenciós ideje t 'r (i) pontosan közöttük van, azaz t 'r (N).
A retenciós index a következőképpen számítható ki.
4. Kapacitástényező (k)
Egyensúlyi állapotban az állófázis(ok)ban lévő komponens tömegének a mozgófázishoz (m) viszonyított arányát kapacitástényezőnek nevezzük.A képlet a következő:
5、Megosztási együttható (K) Egyensúlyban az állófázis(ok)ban lévő komponens koncentrációjának a mozgófázishoz (m) viszonyított aránya, amelyet megoszlási együtthatónak nevezünk.A képlet a következő
K és k kapcsolata:
Ez tükrözi az oszlop típusát és annak csomó fontos szerkezeti tulajdonságait
rövid összefoglaló
A megőrzési érték és a kapacitástényező, valamint a megoszlási együttható közötti kapcsolat:
A kromatográfiás elválasztás alapja az egyes komponensek adszorpciós vagy oldódási képességének különbsége egy rögzített relatív mintában, amely mennyiségileg kifejezhető a K megoszlási együttható (vagy k kapacitástényező) értékével.
Az erős adszorpciós vagy oldódási képességgel rendelkező komponensek nagy megoszlási együtthatóval (vagy kapacitástényezővel) és hosszú retenciós idővel rendelkeznek.Ezzel szemben a gyenge adszorpciós vagy oldhatóságú komponenseknek kicsi a megoszlási együtthatója és rövid a retenciós ideje.
A kromatográfia alapelmélete
1. Tálca elmélet
(1) Előrebocsátott -- termodinamikai elmélet
A Martin és Synge által javasolt toronylemez modellel kezdődött.
Frakcionáló oszlop: a tálcában többszöri gáz-folyadék egyensúlyra, a különböző elválasztás forráspontja szerint.
Oszlop: A komponenseket a két fázis között több partíció kiegyenlíti, és különböző megoszlási együtthatók szerint választja el.
(2) Hipotézis
(1) Az oszlopban sok tálca található, és a komponensek gyorsan elérhetik az eloszlási egyensúlyt a tálcaintervallumon belül (vagyis a tálca magasságán).
(2) A mozgófázis nem folyamatosan, hanem pulzálva lép be az oszlopba, vagyis minden átjárás egy oszloptérfogat.
(3) Amikor a mintát minden oszloplemezhez hozzáadtuk, a minta diffúziója az oszlop tengelye mentén elhanyagolható.
(4) A megoszlási együttható minden tálcán egyenlő, függetlenül az összetevők mennyiségétől.Vagyis a megoszlási együttható minden taban állandó.
(3) Elv
A tálcaelmélet sematikus diagramja
Ha egy egységnyi tömegű komponenst, nevezetesen m=1-et (például 1mg vagy 1μg) adunk a 0. számú tálcára, és az eloszlási egyensúly után, mert k=1, azaz ns=nm, nm=ns=0,5.
Amikor egy lemeztérfogat (lΔV) vivőgáz pulzálás formájában belép a 0. lemezbe, a gázfázisban lévő nm komponenst tartalmazó hordozógáz az 1. lemezre tolódik. Ekkor a 0. lemez folyékony fázisában lévő ns komponens. és az 1. lemez gázfázisában lévő nm-es komponens újra eloszlik a két fázis között.Ezért a 0. táblán lévő komponensek összmennyisége 0,5, amelyben a gáz- és a folyadékfázis mindegyike 0,25, és az 1. lemez teljes mennyisége is 0,5.A gáz- és folyadékfázis szintén 0,25 volt.
Ez a folyamat minden alkalommal megismétlődik, amikor új lemeztérfogatú vivőgázt pulzálnak az oszlopba (lásd az alábbi táblázatot).
(4) Kromatográfiás kiáramlási görbe egyenlete
σ a szórás, a retenciós idő, C a koncentráció bármely időpontban,
C a befecskendezési koncentráció, vagyis a komponensek összmennyisége (A csúcsterület).
(5) oszlop hatékonysági paraméterei
Állandó tR mellett minél kisebb W vagy w 1/2 (azaz minél keskenyebb csúcs), minél nagyobb az elméleti tányérok száma n, annál kisebb az elméleti lemezmagasság, és annál nagyobb az oszlop elválasztási hatékonysága.Ugyanez igaz a neff hatékony elméleti tálcára is.Ezért a tálcák elméleti száma egy index az oszlopok hatékonyságának értékeléséhez.
(5)Jellemzők és hiányosságok
> Előnyök
A tálcás elmélet félig empirikus, és megmagyarázza a kiáramlási görbe alakját
A komponensek particionálási és szétválasztási folyamatait szemléltetjük
Javasolt egy index az oszlop hatékonyságának értékelésére
> Korlátozások
A két fázisban a komponensek nem igazán tudják elérni az eloszlási egyensúlyt:
Nem hagyható figyelmen kívül a komponensek hosszanti diffúziója az oszlopban:
Különféle kinetikai tényezők hatását az anyagátviteli folyamatra nem vettük figyelembe.
Az oszlophatás és a mozgófázis áramlási sebessége közötti kapcsolat nem magyarázható:
Nem világos, hogy mely fő tényezők befolyásolják az oszlophatást
Ezeket a problémákat a rátaelmélet kielégítően megoldja.
2. Rate elmélet
1956-ban a holland tudós VanDeemter et al.magába szívta a tálcaelmélet fogalmát, és kombinálta a tálca magasságát befolyásoló kinetikai tényezőket, előterjesztette a kromatográfiás folyamat kinetikai elméletét - sebességelméletet, és levezette a VanDeemter egyenletet.A kromatográfiás folyamatot dinamikus, nem egyensúlyi folyamatnak tekinti, és a kinetikai tényezők hatását vizsgálja a csúcskiszélesítésre (azaz oszlophatásra).
Később Giddings és Snyder et al.javasolta a folyadékkromatográfiás sebességi egyenletet (nevezetesen a Giddings-egyenletet), amely a VanDeemter-egyenlet (később gázkromatográfiás sebességegyenlet) alapján, valamint a folyadék és a gáz közötti tulajdonságkülönbség alapján készült.
(1) Van Deemter egyenlet
Ahol: H: a tábla magassága
A: örvénydiffúziós együttható
B: molekuláris diffúziós együttható
C: az anyagátadási ellenállási tag együtthatója
(2) Giddings egyenlet
Kvantitatív és kvalitatív elemzés
(1) Kvalitatív elemzés
A kvalitatív kromatográfiás analízis célja az egyes kromatográfiás csúcsok által képviselt vegyületek meghatározása.Mivel a különböző anyagok meghatározott kromatográfiás körülmények között meghatározott retenciós értékkel rendelkeznek, a retenciós érték minőségi indexként használható.A különböző kromatográfiás kvalitatív módszerek jelenleg retenciós értékeken alapulnak.
Azonban a különböző anyagoknak hasonló vagy azonos retenciós értékei lehetnek azonos kromatográfiás körülmények között, vagyis a retenciós értékek nem kizárólagosak.Így egy teljesen ismeretlen mintát nehéz önmagában retenciós értékek alapján jellemezni.Ha a minta forrásának, természetének és céljának megértése alapján előzetesen megítélhető a minta összetétele, és a következő módszerekkel határozható meg a kromatográfiás csúcs által reprezentált vegyület.
1. Minőségi ellenőrzés tiszta anyagok felhasználásával
Bizonyos kromatográfiás körülmények között az ismeretlennek csak meghatározott retenciós ideje van.Ezért az ismeretlen minőségileg azonosítható, ha összehasonlítjuk az ismert tiszta anyag retenciós idejét azonos kromatográfiás körülmények között az ismeretlen anyag retenciós idejével.Ha a kettő ugyanaz, akkor az ismeretlen anyag ismert tiszta anyag lehet;Egyébként az ismeretlen nem a tiszta anyag.
A tisztaanyag-szabályozási módszer csak arra az ismeretlen anyagra alkalmazható, amelynek összetétele ismert, összetétele viszonylag egyszerű és tiszta anyaga ismert.
2. Relatív megtartási érték módszere
Az α relatív visszatartási érték az i komponens és a referenciaanyagok közötti kiigazításra utal. A visszatartási értékek aránya:
Csak a fixálószer és az oszlophőmérséklet változásával változik, más működési feltételekhez semmi köze.
Egy bizonyos állófázisban és oszlophőmérsékletnél az i. komponens és az s referenciaanyag beállított retenciós értékeit rendre megmérik, majd a fenti képlet szerint számítják ki.A kapott relatív retenciós értékek minőségileg összevethetők a szakirodalom megfelelő értékeivel.
3, ismert anyagok hozzáadása a csúcsmagasság módszerének növelése érdekében
Ha sok komponens van az ismeretlen mintában, a kapott kromatográfiás csúcsok túl sűrűek ahhoz, hogy könnyen azonosíthatók legyenek a fenti módszerrel, vagy ha az ismeretlen mintát csak a meghatározott elemanalízishez használják.
"Először egy ismeretlen mintáról készítenek kromatogramot, majd egy további kromatogramot készítenek úgy, hogy egy ismert anyagot adnak az ismeretlen mintához."Az ilyen anyagoknál megnövelt csúcsmagasságú komponensek ismertek.
4. Tartsa meg az index kvalitatív módszerét
A retenciós index az anyagok fixáló anyagokon való visszatartási viselkedését mutatja, és jelenleg a legszélesebb körben használt és nemzetközileg elismert minőségi index a GC-ben.Előnye a jó reprodukálhatóság, az egységes szabvány és a kis hőmérsékleti együttható.
A retenciós index csak az állófázis tulajdonságaira és az oszlop hőmérsékletére vonatkozik, más kísérleti körülményekre nem.Pontossága és reprodukálhatósága kiváló.Amíg az oszlophőmérséklet megegyezik az állófázis hőmérsékletével, addig a szakirodalmi érték alkalmazható az azonosításhoz, és nem szükséges a tiszta anyagot felhasználni az összehasonlításhoz.
(2) Kvantitatív elemzés
A kromatográfiás mennyiségi meghatározás alapja:
A kvantitatív elemzés feladata a vegyes minta komponenseinek százának megtalálása
Töredékes tartalom.A kromatográfiás kvantifikáció a következőkön alapult: ha az üzemi feltételek konzisztensek voltak, akkor volt
A mért komponens tömegét (vagy koncentrációját) a detektor által adott válaszjel határozza meg
Ez arányos.Ugyanis:
A kromatográfiás mennyiségi meghatározás alapja:
A kvantitatív elemzés feladata a vegyes minta komponenseinek százának megtalálása
Töredékes tartalom.A kromatográfiás kvantifikáció a következőkön alapult: ha az üzemi feltételek konzisztensek voltak, akkor volt
A mért komponens tömegét (vagy koncentrációját) a detektor által adott válaszjel határozza meg
Ez arányos.Ugyanis:
1. Csúcsterület mérési módszer
A csúcsterület a kromatogramok által szolgáltatott alapvető kvantitatív adat, és a csúcsterület mérésének pontossága közvetlenül befolyásolja a kvantitatív eredményeket.A különböző csúcsformájú kromatográfiás csúcsokhoz különböző mérési módszereket alkalmaztunk.
A tél pontos értékét kvantitatív elemzésben nehéz megtalálni:
Egyrészt az abszolút injekció térfogatának pontos mérésének nehézsége miatt: másrészt
A csúcsterület a kromatográfiás körülményektől függ, és a kromatográfiás csíkot meg kell őrizni az érték mérése során
Ugyanazt nem lehet és nem is kényelmes megtenni.És még ha sikerül is rendbe tenni
A pontos érték azért is, mert nincs egységes szabvány, és nem is lehet közvetlenül alkalmazni.
2.Kvantitatív korrekciós tényező
Kvantitatív korrekciós tényező meghatározása: a detektorba belépő komponensek mennyisége (m)
A kromatográfiás csúcsterületének (A) vagy csúcsmagasságának () aránya arányossági állandó (,
Az arányossági állandót a komponens abszolút korrekciós tényezőjének nevezzük.
A tél pontos értékét kvantitatív elemzésben nehéz megtalálni:
Egyrészt az abszolút injekció térfogatának pontos mérésének nehézsége miatt: másrészt
A csúcsterület a kromatográfiás körülményektől függ, és a kromatográfiás csíkot meg kell őrizni az érték mérése során
Ugyanazt nem lehet és nem is kényelmes megtenni.És még ha sikerül is rendbe tenni
A pontos érték azért is, mert nincs egységes szabvány, és nem is lehet közvetlenül alkalmazni.
Vagyis egy komponens relatív korrekciós tényezője az alkatrész és a referenciaanyag s
Az abszolút korrekciós tényezők aránya.
Látható, hogy a relatív korrekciós tényező az alkatrész minősége a szabványhoz képest.
Ha az anyag s egyenlő, akkor a referenciaanyag csúcsterülete az összetevő csúcsterülete
Többszörös.Ha valamelyik komponens tömege m és csúcsterülete A, akkor az f'A száma
Az értékek megegyeznek a referenciaanyag tömegű csúcsterületével.Más szavakkal,
A relatív korrekciós tényező segítségével az egyes komponensek csúcsterületei elkülöníthetők
Átszámítva a referenciaanyag tömegével megegyező csúcsterületére, majd az arányra
A szabvány egységes.Tehát ez a normalizált módszer az egyes komponensek százalékos arányának meghatározására
A mennyiség alapja.
A relatív korrekciós tényező megszerzésének módja: a relatív korrekciós faktor értékeket csak a léttel hasonlítottuk össze
A mérés a szabványhoz és a detektor típusához kapcsolódik, de a műveleti sávhoz
Nem számít.Ezért az értékek a szakirodalmi hivatkozásokból lehívhatók.Ha a szöveg
Ha nem találja a kívánt értéket a kínálatban, azt saját maga is meghatározhatja.Meghatározás módja
Módszer: A mért anyag meghatározott mennyiségét tíz kiválasztott referenciaanyag → meghatározott koncentrációban készítjük el
Megmértük a két komponens A és As kromatográfiás csúcsterületeit.
Ez a képlet.
3. Mennyiségi számítási módszer
(1) Területnormalizációs módszer
A mennyiségi meghatározáshoz az összes csúcsmentes frakció tartalmának összegét 100%-nak számítottuk.
A módszert normalizálásnak nevezik.Számítási képlete a következő:
ahol P,% a vizsgált komponensek százalékos tartalma;A1, A2... A n az 1. komponens. 1~n csúcsterülete;f'1, f'2... f'n az 1–n komponensek relatív korrekciós tényezője.
(2) külső standard módszer
A mintában lévő vizsgálandó komponens és a kontrollként vizsgálandó tiszta komponens válaszjelének kvantitatív összehasonlításának módszere.
(3) Belső standard módszer
Az úgynevezett belső standard módszer olyan módszer, amelyben a vizsgált anyag standard oldatához és a mintaoldathoz belső standardként meghatározott mennyiségű tiszta anyagot adnak, majd elemeznek és meghatároznak.
(3) szabványos hozzáadási módszer
A standard adagolási módszer, más néven belső hozzáadási módszer, bizonyos mennyiségű (△C) hozzáadása
A vizsgálandó anyag referenciaanyagát hozzáadtuk a vizsgálandó mintaoldathoz, és a tesztet hozzáadtuk a vizsgálathoz
Az anyag utáni mintaoldat csúcsa magasabb volt, mint az eredeti mintaoldaté
A terület növekedését (△A) használtuk a mintaoldatban lévő anyag koncentrációjának kiszámításához
Tartalom (Cx)
Ahol Ax az eredeti mintában mérendő anyag csúcsterülete.
Feladás időpontja: 2023. március 27