kromatografija, znana tudi kot "kromatografska analiza", "kromatografija", je metoda ločevanja in analize, ki ima zelo širok spekter uporabe v analizni kemiji, organski kemiji, biokemiji in drugih področjih.
Ustanovitelj kromatografije je ruski botanik M. Tsvetter.Leta 1906 je ruski botanik Zvetter objavil rezultate svojega poskusa: Da bi ločil rastlinske pigmente, je v stekleno cevko s prahom kalcijevega karbonata vlil izvleček petroletra, ki je vseboval rastlinske pigmente, in ga eluiral s petrol etrom od zgoraj navzdol.Ker imajo različni pigmenti različne adsorpcijske sposobnosti na površini delcev kalcijevega karbonata, se pri procesu luženja različni pigmenti premikajo navzdol z različno hitrostjo in tako tvorijo trakove različnih barv.Komponente pigmenta so bile ločene.To ločitveno metodo je poimenoval kromatografija.
Shematski prikaz poskusa ločevanja pigmenta rastlinskih listov
Z nenehnim razvojem metod ločevanja postaja vse več brezbarvnih snovi predmet ločevanja, kromatografija je postopoma izgubila tudi pomen "barve", vendar je ime še danes v uporabi.
Kromatografska klasifikacija
Bistvo kromatografije je proces, pri katerem se molekule, ki jih je treba ločiti, porazdelijo in uravnotežijo med stacionarno in mobilno fazo.Različne snovi so različno porazdeljene med obema fazama, zaradi česar se z mobilno fazo gibljejo različno hitro.Z gibanjem mobilne faze se različne komponente v zmesi med seboj ločijo na stacionarni fazi.Glede na mehanizem delovanja ga lahko razdelimo v več kategorij.
1, po klasifikaciji dvofaznega fizičnega stanja
Mobilna faza: plinska kromatografija, tekočinska kromatografija, superkritična fluidna kromatografija
Stacionarna faza: plin-trdno, plin-tekočina;Tekoče-trdno, tekoče-tekoče
2, glede na obliko klasifikacije stacionarne faze
Kolonska kromatografija: kromatografija na polni koloni, kromatografija na kapilarni koloni, kromatografija na mikro polni koloni, preparativna kromatografija
Ravninska kromatografija: papirna kromatografija, tankoplastna kromatografija, polimerna membranska kromatografija
3, razvrščeni glede na mehanizem ločevanja
Adsorpcijska kromatografija: različne komponente so ločene glede na njihovo adsorpcijsko in desorpcijsko zmogljivost na adsorbentih
Porazdelitvena kromatografija: različne komponente se ločijo glede na njihovo topnost v topilu
Molekularna izključitvena kromatografija: glede na velikost molekulske velikosti ločevanja V ionsko izmenjevalni kromatografiji: različne komponente afinitete za ločevanje z ionsko izmenjevalno smolo
Afinitetna kromatografija: ločevanje z uporabo prisotnosti specifične afinitete med biološkimi makromolekulami
Kapilarna elektroforeza: komponente so bile ločene glede na razlike v mobilnosti in/ali porazdelitvenem obnašanju
Kiralna kromatografija se uporablja za ločevanje in analizo kiralnih zdravil, ki jih lahko razdelimo v tri kategorije: reagentna metoda kiralne derivatizacije;Metoda aditiva s kiralno mobilno fazo;Metoda ločljivosti kiralne stacionarne faze
Osnovna terminologija za kromatografijo
Krivulje, dobljene z risanjem odzivnih signalov komponent po detekciji kromatografskega ločevanja glede na čas, se imenujejo kromatogrami.
Izhodišče:Pod določenimi kromatografskimi pogoji se krivulja signala, ki nastane, ko skozi detektorski sistem prehaja samo mobilna faza, imenuje osnovna črta, kot je prikazano v črti ot.Ko so bili poskusni pogoji stabilni, je bila osnovna črta črta, vzporedna z vodoravno osjo.Osnovna linija odraža hrup instrumenta, predvsem detektorja, skozi čas.
Višina vrha:navpična razdalja med točko kromatografskega vrha in bazno črto, označena s h, kot je prikazano v črti AB.
Širina regije:Širina območja kromatografskega vrha je neposredno povezana z učinkovitostjo ločevanja.Obstajajo trije načini za opis širine kromatografskega vrha: standardna deviacija σ, širina vrha W in FWHM W1/2.
Standardni odklon (σ):σ je polovična razdalja med dvema prevojnima točkama na krivulji normalne porazdelitve, vrednost σ pa označuje stopnjo disperzije komponent stran od stolpca.Večja kot je vrednost σ, bolj so komponente iztoka razpršene in slabši je učinek ločevanja.Nasprotno pa so komponente iztoka koncentrirane in učinek ločevanja je dober.
Širina vrha W:Presečišča na obeh straneh kromatografskega vrha se uporabljajo kot tangente, presečišče na osnovni črti pa se imenuje širina vrha ali širina osnovne črte, ki se lahko izrazi tudi kot W, kot je prikazano na sliki IJ.V skladu z načelom normalne porazdelitve je mogoče dokazati, da je razmerje med širino vrha in standardnim odklonom W=4σ.
W1/2:Širina vrha na polovici višine vrha se imenuje FWHM, kot je prikazano za razdaljo GH.W1/2=2,355σ, W=1,699W1/2.
W1/2, W sta oba izpeljana iz σ in se uporabljata za izračun površin vrhov poleg merjenja učinka kolone.Merjenje FWHM je bolj priročno in najpogosteje uporabljeno.
kratek povzetek
Iz kromatografske krivulje največjega odtoka je mogoče doseči naslednje cilje:
a, Kvalitativna analiza je bila izvedena na podlagi retenzijske vrednosti kromatografskih vrhov
b, kvantitativna analiza na podlagi površine ali vrha kromatografskega vrha
C. Učinkovitost ločevanja kolone je bila ocenjena glede na retenzijsko vrednost in širino vrha kromatografskega vrha
Formula za izračun, ki je vključena v kromatografijo
1. Zadrževalna vrednost
Retenzijska vrednost je parameter, ki se uporablja za opis stopnje, do katere se komponenta vzorca zadrži v koloni, in se uporablja kot indikator kromatografske karakterizacije.Metoda njegove predstavitve je naslednja:
Retencijski čas tR
Čas smrtitM
Prilagodite retencijski čas tR'=tR-tM
(Skupni čas, porabljen v stacionarni fazi)
Obseg zadrževanja
VR=tR*F. (neodvisno od hitrosti mobilne faze)
Mrtva glasnost
VM=tM*Fc
(Prostor, ki ga stacionarna faza ne zaseda na poti pretoka od injektorja do detektorja)
Prilagodite zadrževalni volumen VR'=t'R*Fc
2. Relativna zadrževalna vrednost
Relativna retenzijska vrednost, znana tudi kot faktor ločitve, razmerje porazdelitvenega koeficienta ali faktor relativne kapacitete, je razmerje med prilagojenim retenzijskim časom (volumenom) testirane komponente in prilagojenim retenzijskim časom (volumenom) standarda pod določenimi kromatografskimi pogoji.
Relativne retenzijske vrednosti so bile uporabljene za odpravo vpliva določenih delovnih pogojev, kot sta pretok in izguba fiksacije, na retenzijske vrednosti.Standard v relativni retenzijski vrednosti je lahko komponenta v testiranem vzorcu ali umetno dodana spojina.
3. Indeks zadrževanja
Retenzijski indeks je retenzijski indeks snovi i, ki se preskuša v fiksni raztopini X. Kot referenčni snovi sta izbrana dva n-alana, od katerih ima eden število ogljikov N, drugi pa N+n.Njun prilagojeni retencijski čas je t 'r (N) oziroma t 'r (N+n), tako da je prilagojeni retencijski čas t 'r (i) preskušane snovi i točno med njima, to je t 'r (N).
Indeks zadrževanja se lahko izračuna na naslednji način.
4. Faktor zmogljivosti (k)
V ravnovesju je razmerje med maso komponente v stacionarni fazi (s) in mobilni fazi (m), imenovano faktor zmogljivosti.Formula je naslednja:
5、Porazdelitveni koeficient (K) V ravnovesju je razmerje med koncentracijo komponente v stacionarni fazi (s) in mobilni fazi (m), imenovano porazdelitev koeficienta.Formula je naslednja
Razmerje med K in k:
Odraža vrsto stolpca in njegove pomembne lastnosti strukture
kratek povzetek
Razmerje med zadrževalno vrednostjo ter faktorjem zmogljivosti in porazdelitvenim koeficientom:
Kromatografsko ločevanje temelji na razliki v sposobnosti adsorpcije ali raztapljanja vsake komponente v fiksnem relativnem vzorcu, ki se lahko kvantitativno izrazi z velikostjo vrednosti porazdelitvenega koeficienta K (ali faktorja kapacitete k).
Komponente z močno sposobnostjo adsorpcije ali raztapljanja imajo velik porazdelitveni koeficient (ali faktor kapacitete) in dolg zadrževalni čas.Nasprotno pa imajo komponente s šibko adsorpcijo ali topnostjo majhen porazdelitveni koeficient in kratek retencijski čas.
Osnovna teorija kromatografije
1. Teorija pladnja
(1) Predstavljen -- termodinamična teorija
Začelo se je z modelom stolpne plošče, ki sta ga predlagala Martin in Synge.
Frakcionirna kolona: v pladnju za večkratno ravnovesje plin-tekočina, glede na vrelišče različne ločitve.
Stolpec: Komponente so uravnotežene z več delitvami med obema fazama in ločene glede na različne porazdelitvene koeficiente.
(2) Hipoteza
(1) V stolpcu je veliko pladnjev in komponente lahko hitro dosežejo porazdelitveno ravnovesje znotraj intervala pladnjev (to je višina pladnja).
(2) Mobilna faza vstopa v kolono, ne neprekinjeno, ampak pulzirajoče, kar pomeni, da je vsak prehod volumen kolone.
(3) Ko je bil vzorec dodan na vsako kolonsko ploščo, je bilo mogoče zanemariti difuzijo vzorca vzdolž osi kolone.
(4) Porazdelitveni koeficient je enak na vseh pladnjih, ne glede na količino sestavin.To pomeni, da je porazdelitveni koeficient konstanten na vsakem tabanu.
(3) Načelo
Shematski diagram teorije pladnjev
Če dodamo komponento enote mase, in sicer m=1 (npr. 1mg ali 1μg), na pladenj št. 0 in po porazdelitvenem ravnotežju, ker je k=1, torej ns=nm, nm=ns=0,5.
Ko prostornina plošče (lΔV) nosilnega plina vstopi v ploščo 0 v obliki pulziranja, se nosilni plin, ki vsebuje nm komponento v plinski fazi, potisne na ploščo 1. V tem času se komponenta ns v tekoči fazi plošče 0 in komponenta nm v plinski fazi plošče 1 bo prerazporejena med obema fazama.Zato je skupna količina komponent, ki jih vsebuje plošča 0, 0,5, pri čemer sta plinasta in tekoča faza vsaka 0,25, skupna količina, ki jih vsebuje plošča 1, pa je prav tako 0,5.Plinska in tekoča faza sta bili prav tako 0,25.
Ta postopek se ponovi vsakič, ko v kolono pulzira nov nosilni plin volumna plošče (glejte spodnjo tabelo).
(4) Enačba kromatografske iztočne krivulje
σ je standardni odklon, je retencijski čas, C je koncentracija kadar koli,
C, koncentracija vbrizga, to je skupna količina komponent (površina vrha A).
(5) parametri učinkovitosti kolone
Pri konstantnem tR je manjši W ali w 1/2 (to je ožji vrh), večje je število teoretičnih plošč n, manjša je teoretična višina plošče in večja je učinkovitost ločevanja kolone.Enako velja za pladenj za učinkovito teorijo neff.Zato je teoretično število pladnjev indeks za oceno učinkovitosti stebrov.
(5) Značilnosti in pomanjkljivosti
> Prednosti
Teorija pladnja je polempirična in pojasnjuje obliko iztočne krivulje
Ilustrirani so postopki delitve in ločevanja komponent
Predlaga se indeks za oceno učinkovitosti kolone
> Omejitve
Komponente v resnici ne morejo doseči porazdelitvenega ravnovesja v dveh fazah:
Vzdolžne difuzije komponent v stolpcu ni mogoče prezreti:
Vpliva različnih kinetičnih dejavnikov na proces prenosa mase nismo upoštevali.
Razmerja med učinkom kolone in hitrostjo pretoka mobilne faze ni mogoče pojasniti:
Ni jasno, kateri glavni dejavniki vplivajo na učinek kolone
Ti problemi so zadovoljivo rešeni v teoriji stopenj.
2. Teorija stopnje
Leta 1956 je nizozemski učenjak VanDeemter et al.absorbiral koncept teorije pladnja in združil kinetične dejavnike, ki vplivajo na višino pladnja, predstavil kinetično teorijo kromatografskega procesa – teorijo hitrosti in izpeljal VanDeemterjevo enačbo.Kromatografski postopek obravnava kot dinamičen neravnotežni proces in preučuje vpliv kinetičnih dejavnikov na širjenje vrha (tj. učinek kolone).
Kasneje so Giddings in Snyder et al.predlagal enačbo hitrosti tekočinske kromatografije (in sicer Giddingsovo enačbo), ki temelji na VanDeemterjevi enačbi (kasneje imenovani enačba hitrosti plinske kromatografije) in glede na razliko v lastnostih med tekočino in plinom.
(1) Van Deemterjeva enačba
Kjer je: H: višina plošče
A: koeficient vrtinčne difuzije
B: koeficient molekularne difuzije
C: koeficient izraza odpornosti proti prenosu mase
(2) Giddingsova enačba
Kvantitativna in kvalitativna analiza
(1) Kvalitativna analiza
Namen kvalitativne kromatografske analize je določiti spojine, ki jih predstavlja vsak kromatografski vrh.Ker imajo različne snovi določene retenzijske vrednosti pod določenimi kromatografskimi pogoji, se lahko retenzijska vrednost uporablja kot kvalitativni indeks.Različne kromatografske kvalitativne metode trenutno temeljijo na retenzijskih vrednostih.
Vendar imajo lahko različne snovi podobne ali enake retenzijske vrednosti pod enakimi kromatografskimi pogoji, kar pomeni, da retenzijske vrednosti niso izključujoče.Tako je težko opredeliti popolnoma neznan vzorec samo na podlagi retenzijskih vrednosti.Če je na podlagi razumevanja vira, narave in namena vzorca mogoče narediti predhodno presojo o sestavi vzorca, se lahko za določitev spojine, ki jo predstavlja kromatografski vrh, uporabijo naslednje metode.
1. Kvalitativna kontrola z uporabo čistih snovi
Pod določenimi kromatografskimi pogoji ima neznanka le določen retencijski čas.Zato lahko neznano kvalitativno identificiramo s primerjavo retencijskega časa znane čiste snovi pri enakih kromatografskih pogojih z retenzijskim časom neznane snovi.Če sta oba enaka, je lahko neznana snov znana čista snov;Sicer neznano ni čista snov.
Metoda nadzora čiste snovi je uporabna samo za neznano snov, katere sestava je znana, katere sestava je razmeroma preprosta in katere čista snov je znana.
2. Metoda relativne zadrževalne vrednosti
Relativna retenzijska vrednost α se nanaša na prilagoditev med komponento i in referenčnimi materiali Razmerje retenzijskih vrednosti:
Spreminja se le s spremembo temperature fiksativa in kolone in nima nobene zveze z drugimi pogoji delovanja.
Pri določeni stacionarni fazi in temperaturi kolone se izmerijo prilagojene retenzijske vrednosti komponente i in referenčne snovi s ter nato izračunajo po zgornji formuli.Dobljene relativne retenzijske vrednosti lahko kvalitativno primerjamo z ustreznimi vrednostmi v literaturi.
3, dodajanje znanih snovi za povečanje metode višine vrha
Kadar je v neznanem vzorcu veliko komponent, so dobljeni kromatografski vrhovi pregosti, da bi jih bilo mogoče enostavno identificirati z zgornjo metodo, ali ko se neznani vzorec uporablja samo za analizo določene postavke.
"Najprej se naredi kromatogram neznanega vzorca, nato pa se dobi nadaljnji kromatogram z dodajanjem znane snovi neznanemu vzorcu."Za takšne snovi so lahko znane komponente s povečanimi vrhovi.
4. Ohranite kvalitativno metodo indeksa
Retenzijski indeks predstavlja retenzijsko obnašanje snovi na fiksativih in je trenutno najbolj razširjen in mednarodno priznan kvalitativni indeks v GC.Ima prednosti dobre ponovljivosti, enotnega standarda in majhnega temperaturnega koeficienta.
Retenzijski indeks je povezan samo z lastnostmi stacionarne faze in temperaturo kolone, ne pa tudi z drugimi eksperimentalnimi pogoji.Njegova natančnost in ponovljivost sta odlični.Dokler je temperatura kolone enaka temperaturi stacionarne faze, se lahko za identifikacijo uporabi vrednost iz literature in za primerjavo ni treba uporabiti čistega materiala.
(2) Kvantitativna analiza
Osnova za kromatografsko kvantifikacijo:
Naloga kvantitativne analize je najti sto komponent v mešanem vzorcu
Delna vsebina.Kromatografska kvantifikacija je temeljila na naslednjem: ko so bili delovni pogoji dosledni, je bil
Masa (ali koncentracija) izmerjene komponente je določena z odzivnim signalom, ki ga odda detektor
Sorazmerno je.namreč:
Osnova za kromatografsko kvantifikacijo:
Naloga kvantitativne analize je najti sto komponent v mešanem vzorcu
Delna vsebina.Kromatografska kvantifikacija je temeljila na naslednjem: ko so bili delovni pogoji dosledni, je bil
Masa (ali koncentracija) izmerjene komponente je določena z odzivnim signalom, ki ga odda detektor
Sorazmerno je.namreč:
1. Metoda merjenja površine vrha
Površina vrha je osnovni kvantitativni podatek, ki ga zagotavljajo kromatogrami, natančnost merjenja površine vrha pa neposredno vpliva na kvantitativne rezultate.Uporabljene so bile različne merilne metode za kromatografske vrhove z različnimi oblikami vrhov.
V kvantitativni analizi je težko najti natančno vrednost zime:
Po eni strani zaradi težav pri natančnem merjenju absolutne prostornine vbrizga: po drugi strani
Območje vrha je odvisno od kromatografskih pogojev, kromatografski trak pa je treba ohraniti, ko se vrednost meri
Niti mogoče niti priročno narediti isto stvar.In tudi če vam uspe
Natančna vrednost tudi zato, ker enotnega standarda ni in ga ni mogoče neposredno uporabiti.
2.Kvantitativni korekcijski faktor
Opredelitev kvantitativnega korekcijskega faktorja: količina komponent, ki vstopajo v detektor (m)
Razmerje njegove kromatografske površine vrha (A) ali višine vrha () je proporcionalna konstanta (,
Proporcionalna konstanta se imenuje absolutni korekcijski faktor za komponento.
V kvantitativni analizi je težko najti natančno vrednost zime:
Po eni strani zaradi težav pri natančnem merjenju absolutne prostornine vbrizga: po drugi strani
Območje vrha je odvisno od kromatografskih pogojev, kromatografski trak pa je treba ohraniti, ko se vrednost meri
Niti mogoče niti priročno narediti isto stvar.In tudi če vam uspe
Natančna vrednost tudi zato, ker enotnega standarda ni in ga ni mogoče neposredno uporabiti.
To pomeni, da je relativni korekcijski faktor 'komponente komponenta in referenčni material s
Razmerje absolutnih korekcijskih faktorjev.
Vidimo lahko, da je relativni korekcijski faktor, ko je kakovost komponente v primerjavi s standardom.
Ko je snov s enaka, je površina vrha referenčnega materiala površina vrha komponente
Večkraten.Če ima neka komponenta maso m in površino vrha A, potem je število f'A
Vrednosti so enake površini vrha referenčnega materiala z maso.Z drugimi besedami,
Z relativnim korekcijskim faktorjem je mogoče ločiti območja vrhov vsake komponente
Pretvorjeno v površino vrha referenčnega materiala, ki je enaka njegovi masi, nato razmerju
Standard je poenoten.To je torej normalizirana metoda za ugotavljanje odstotka vsake komponente
Osnova količine.
Metoda pridobivanja relativnega korekcijskega faktorja: vrednosti relativnega korekcijskega faktorja smo primerjali samo z bivanjem
Meritev je povezana s standardom in tipom detektorja, vendar z operacijskim trakom
Ni važno.Zato je mogoče vrednosti pridobiti iz referenc v literaturi.Če besedilo
Če v ponudbi ne najdete želene vrednosti, jo lahko določite tudi sami.Metoda določanja
Metoda: Določena količina merjene snovi deset izbranih referenčnih materialov → sestavljena v določeno koncentracijo
Izmerili smo kromatografski površini vrhov A in As obeh komponent.
To je formula.
3. Metoda kvantitativnega izračuna
(1) Metoda normalizacije območja
Vsota vsebnosti vseh frakcij brez vrhov je bila za kvantifikacijo izračunana kot 100 %
Metoda se imenuje normalizacija.Njegova formula za izračun je naslednja:
kjer je P, % vsebnost testiranih komponent v odstotkih;A1, A2 ... A n je komponenta 1. Območje vrha 1~n;f'1, f'2 ... f'n je relativni korekcijski faktor za komponente 1 do n.
(2) zunanja standardna metoda
Metoda kvantitativne primerjave med odzivnim signalom komponente, ki se testira v vzorcu, in čisto komponento, ki se testira kot kontrola.
(3) Metoda internega standarda
Tako imenovana interna standardna metoda je metoda, pri kateri standardni raztopini preizkušane snovi in raztopini vzorca kot interni standard dodamo določeno količino čiste snovi ter jo nato analiziramo in določimo.
(3)standardna metoda dodajanja
Standardna metoda dodajanja, znana tudi kot metoda notranjega dodajanja, je dodajanje določene količine (△C)
Referenca preskusne snovi je bila dodana raztopini vzorca za testiranje in test je bil dodan v test
Vrh raztopine vzorca po snovi je bil višji od vrha prvotne raztopine vzorca
Prirast površine (△A) je bil uporabljen za izračun koncentracije snovi v raztopini vzorca
Vsebina (Cx)
Kjer je Ax površina vrha snovi, ki se meri v izvirnem vzorcu.
Čas objave: 27. marec 2023