chromatografie, ook bekend as "chromatografiese analise", "chromatografie", is 'n skeidings- en ontledingsmetode, wat 'n baie wye reeks toepassings in analitiese chemie, organiese chemie, biochemie en ander velde het.
Die stigter van chromatografie is 'n Russiese plantkundige M.Tsvetter.In 1906 het die Russiese plantkundige Zvetter die resultate van sy eksperiment gepubliseer: Ten einde plantpigmente te skei, het hy petroleumeterekstrak wat plantpigmente bevat in 'n glasbuis gegooi wat kalsiumkarbonaatpoeier bevat en dit van bo na onder met petroleumeter geëlueer.Omdat verskillende pigmente verskillende adsorpsievermoëns op die oppervlak van kalsiumkarbonaatdeeltjies het, beweeg verskillende pigmente met die proses van loging af teen verskillende spoed en vorm dus bande van verskillende kleure.Die pigmentkomponente is geskei.Hy het hierdie skeidingsmetode chromatografie genoem.
Skematiese voorstelling van 'n plantblaarpigment-skeidingseksperiment
Met die voortdurende ontwikkeling van skeidingsmetodes word al hoe meer kleurlose stowwe die voorwerp van skeiding, chromatografie het ook geleidelik die betekenis van "kleur" verloor, maar die naam is vandag nog in gebruik.
Chromatografiese klassifikasie
Die essensie van chromatografie is 'n proses waarin die molekules wat geskei moet word, verdeel en gebalanseer word tussen die stilstaande fase en die mobiele fase.Verskillende stowwe word verskillend tussen die twee fases verdeel, wat hulle met verskillende spoed met die mobiele fase laat beweeg.Met die beweging van die mobiele fase word verskillende komponente in die mengsel op die stilstaande fase van mekaar geskei.Afhangende van die meganisme, kan dit in 'n verskeidenheid kategorieë verdeel word.
1, volgens die twee-fase fisiese toestand klassifikasie
Mobiele fase: Gaschromatografie, vloeistofchromatografie, superkritiese vloeistofchromatografie
Stasionêre fase: gas-vaste stof, gas-vloeistof;Vloeistof-vaste stof, vloeistof-vloeistof
2, volgens die vorm van stilstaande fase klassifikasie
Kolomchromatografie: gepakte kolomchromatografie, kapillêre kolomchromatografie, mikroverpakte kolomchromatografie, preparatiewe chromatografie
Vlak chromatografie: papier chromatografie, dunlaag chromatografie, polimeer membraan chromatografie
3, geklassifiseer volgens die skeidingsmeganisme
Adsorpsie-chromatografie: Verskillende komponente word geskei volgens hul adsorpsie- en desorpsievermoë op adsorbente
Verdelingschromatografie: Die verskillende komponente word geskei volgens hul oplosbaarheid in die oplosmiddel
Molekulêre uitsluitingschromatografie: volgens die grootte van die molekulêre grootte van die skeiding In ioonuitruilchromatografie: verskillende komponente van die affiniteit vir die ioonuitruilharsskeiding
Affiniteitschromatografie: Skeiding deur gebruik te maak van die teenwoordigheid van 'n spesifieke affiniteit tussen biologiese makromolekules
Kapillêre elektroforese: die komponente is geskei volgens die verskille in mobiliteit en/of partisiegedrag
Chirale chromatografie word gebruik vir die skeiding en ontleding van chirale middels, wat in drie kategorieë verdeel kan word: chirale derivatiseringsreagensmetode;Chirale mobiele fase toevoeging metode;Chirale stilstaande fase resolusie metode
Basiese terminologie vir chromatografie
Die krommes wat verkry word deur die responsseine van die komponente te teken na opsporing van chromatografiese skeiding teen tyd, word chromatogramme genoem.
Basislyn:Onder sekere chromatografiese toestande word die kurwe van die sein wat gegenereer word wanneer slegs die mobiele fase deur die detektorstelsel gaan, die basislyn genoem, soos in die ot-lyn getoon.Wanneer die eksperimentele toestand stabiel was, was die basislyn 'n lyn parallel met die horisontale as.Die basislyn weerspieël die geraas van die instrument, hoofsaaklik die detektor, oor tyd.
Piek hoogte:die vertikale afstand tussen die chromatografiese piekpunt en die basislyn, aangedui deur h, soos getoon in die AB 'lyn.
Streekwydte:Die streekwydte van die chromatografiese piek is direk verwant aan die skeidingsdoeltreffendheid.Daar is drie metodes om chromatografiese piekwydte te beskryf: standaardafwyking σ, piekwydte W en FWHM W1/2.
Standaardafwyking (σ):σ is die halwe afstand tussen die twee buigpunte op die normaalverspreidingskromme, en die waarde van σ dui die mate van verspreiding van die komponente weg van die kolom af.Hoe groter die waarde van σ, hoe meer verspreid is die uitvloeiselkomponente, en hoe erger die skeidingseffek.Omgekeerd is die uitvloeiselkomponente gekonsentreer en die skeidingseffek is goed.
Piekwydte W:Die snypunte aan beide kante van die chromatografiese piek word as raaklyne gebruik, en die snypunt op die basislyn word piekwydte, of basislynwydte, genoem, wat ook as W uitgedruk kan word, soos in Figuur IJ getoon.Volgens die beginsel van normaalverspreiding kan die verband tussen piekwydte en standaardafwyking as W=4σ bewys word.
W1/2:Die piekwydte by die helfte van die piekhoogte word FWHM genoem, soos getoon vir die afstand van GH.W1/2=2,355σ, W=1,699W1/2.
W1/2, W is albei afgelei van σ en word gebruik om piekareas te bereken benewens die meting van die kolomeffek.FWHM-meting is geriefliker en word die meeste gebruik.
kort opsomming
Vanuit die chromatografiese piekuitvloeikurwe kan die volgende doelwitte bereik word:
a, Kwalitatiewe analise is uitgevoer op grond van die retensiewaarde van chromatografiese pieke
b, kwantitatiewe analise gebaseer op die oppervlakte of piek van die chromatografiese piek
C. Die skeidingsdoeltreffendheid van die kolom is geëvalueer volgens die retensiewaarde en piekwydte van die chromatografiese piek
Die berekeningsformule betrokke by chromatografie
1. Retensiewaarde
Die retensiewaarde is 'n parameter wat gebruik word om die mate waarin 'n monsterkomponent in die kolom behou word te beskryf en word gebruik as 'n aanduiding van chromatografiese karakterisering.Die voorstellingsmetode is soos volg:
Retensietyd tR
Tyd van doodtM
Verstel die retensietyd tR'=tR-tM
(Totale tyd spandeer in stilstaande fase)
Volume van retensie
VR=tR*F.(onafhanklik van mobiele fasesnelheid)
Dooie volume
VM=tM*Fc
(Die spasie wat nie deur die stilstaande fase in die vloeipad van die inspuiter na die detektor beset word nie)
Pas die retensievolume VR aan'=t'R*Fc
2. Relatiewe retensiewaarde
Relatiewe retensiewaarde, ook bekend as skeidingsfaktor, partisiekoëffisiëntverhouding of relatiewe kapasiteitsfaktor, is die verhouding van die aangepaste retensietyd (volume) van die getoetste komponent tot die aangepaste retensietyd (volume) van die standaard onder sekere chromatografiese toestande.
Relatiewe retensiewaardes is gebruik om die invloed van sekere bedryfstoestande, soos vloeitempo en fiksatiewe verlies, op retensiewaardes uit te skakel.Die standaard in die relatiewe retensiewaarde kan 'n komponent in die getoetste monster wees of 'n verbinding wat kunsmatig bygevoeg word.
3. Retensie-indeks
Die retensie-indeks is die retensie-indeks van die stof i wat in 'n vaste oplossing X getoets moet word. Twee n-alane word as verwysingsstowwe gekies, waarvan een N koolstofgetal het en die ander N+n.Hul aangepaste retensietyd is onderskeidelik t 'r (N) en t 'r (N+n), sodat die aangepaste retensietyd t 'r (i) van die stof i wat getoets moet word presies tussen hulle is, dit wil sê, dit (N).
Die retensie-indeks kan soos volg bereken word.
4. Kapasiteitsfaktor (k)
By ewewig, die verhouding van die massa van 'n komponent in die stilstaande fase(s) tot die mobiele fase (m), die kapasiteitsfaktor genoem.Die formule is soos volg:
5、Verdelingskoëffisiënt (K) In ewewig, die verhouding van die konsentrasie van 'n komponent in die stilstaande fase(s) tot die mobiele fase (m), verdelingskoëffisiënt genoem.Die formule is soos volg
Die verband tussen K en k:
Dit weerspieël die kolom tipe en sy knoop belangrike eienskappe van struktuur
kort opsomming
Verwantskap tussen retensiewaarde en kapasiteitsfaktor en partisiekoëffisiënt:
Chromatografiese skeiding is gebaseer op die verskil in die adsorpsie- of oplosvermoë van elke komponent in 'n vaste relatiewe monster, wat kwantitatief uitgedruk kan word deur die grootte van die verdelingskoëffisiënt K (of kapasiteitsfaktor k) waarde.
Die komponente met 'n sterk adsorpsie- of oplosvermoë het 'n groot verdelingskoëffisiënt (of kapasiteitsfaktor) en lang retensietyd.Omgekeerd het die komponente met swak adsorpsie of oplosbaarheid 'n klein verdelingskoëffisiënt en 'n kort retensietyd.
Basiese teorie van chromatografie
1. Skinkbordteorie
(1) Voorgestel -- termodinamiese teorie
Dit het begin met die toringplaatmodel wat deur Martin en Synge voorgestel is.
Fraksionering kolom: in die skinkbord vir 'n paar keer van gas-vloeistof ewewig, volgens die kookpunt van die verskillende skeiding.
Kolom: Die komponente word gebalanseer deur veelvuldige partisies tussen die twee fases en geskei volgens verskillende partisiekoëffisiënte.
(2) Hipotese
(1) Daar is baie bakkies in die kolom, en die komponente kan vinnig die verspreidingsewewig bereik binne die skinkbordinterval (dit is die hoogte van die skinkbord).
(2) Die mobiele fase gaan die kolom binne, nie aaneenlopend nie maar pulserend, dit wil sê, elke deurgang is 'n kolomvolume.
(3) Wanneer die monster by elke kolomplaat gevoeg is, kon die diffusie van die monster langs die kolom-as verwaarloos word.
(4) Die verdelingskoëffisiënt is gelyk op alle bakkies, onafhanklik van die hoeveelheid komponente.Dit wil sê, die verdelingskoëffisiënt is konstant op elke taban.
(3) Beginsel
Skematiese diagram van skinkbordteorie
As 'n komponent van eenheidsmassa, naamlik m=1 (byvoorbeeld, 1mg of 1μg), by die nr. 0 skinkbord gevoeg word, en na verspreidingsewewig, want k=1, naamlik ns=nm, nm=ns=0.5.
Wanneer 'n plaatvolume (lΔV) dragas plaat 0 in die vorm van pulsasie binnegaan, word die dragas wat die nm-komponent in die gasfase bevat na plaat 1 gedruk. Op hierdie tydstip is die ns-komponent in die vloeistoffase van plaat 0 en die nm-komponent in die gasfase van plaat 1 sal tussen die twee fases herverdeel word.Daarom is die totale hoeveelheid komponente wat in plaat 0 vervat is 0,5, waarin die gas- en vloeistoffase elk 0,25 is, en die totale hoeveelheid in plaat 1 is ook 0,5.Die gas- en vloeistoffase was ook 0,25.
Hierdie proses word elke keer herhaal wanneer 'n nuwe plaatvolume draergas in die kolom gepuls word (sien tabel hieronder).
(4) Chromatografiese uitvloeikrommevergelyking
σ is die standaardafwyking, is die retensietyd, C is die konsentrasie te eniger tyd,
C, is die inspuitkonsentrasie, dit wil sê die totale hoeveelheid komponente (piekarea A).
(5) kolom doeltreffendheid parameters
By 'n konstante tR, hoe kleiner W of w 1/2 (dit is die nouer piek), hoe groter is die aantal teoretiese plate n, hoe kleiner is die teoretiese plaathoogte, en hoe hoër is die skeidingsdoeltreffendheid van die kolom.Dieselfde geld vir die effektiewe teorie-skinkbord neff.Daarom is die teoretiese aantal bakkies 'n indeks om die doeltreffendheid van kolomme te evalueer.
(5) Eienskappe en tekortkominge
> Voordele
Die skinkbordteorie is semi-empiries en verduidelik die vorm van die uitvloeikromme
Die partisie- en skeidingsprosesse van die komponente word geïllustreer
'n Indeks om die doeltreffendheid van die kolom te evalueer word voorgestel
> Beperkings
Die komponente kan nie werklik die verspreidingsewewig in die twee fases bereik nie:
Longitudinale verspreiding van komponente in die kolom kan nie geïgnoreer word nie:
Die invloed van verskeie kinetiese faktore op die massa-oordragproses is nie oorweeg nie.
Die verband tussen kolomeffek en vloeisnelheid van mobiele fase kan nie verduidelik word nie:
Dit is nie duidelik watter hooffaktore die kolomeffek beïnvloed nie
Hierdie probleme word bevredigend opgelos in koersteorie.
2. Tariefteorie
In 1956 het die Nederlandse geleerde VanDeemter et al.het die konsep van skinkbordteorie geabsorbeer, en die kinetiese faktore wat die hoogte van die skinkbord beïnvloed, gekombineer, die kinetiese teorie van chromatografiese proses-tempo-teorie voorgehou en die VanDeemter-vergelyking afgelei.Dit beskou die chromatografiese proses as 'n dinamiese nie-ewewigsproses en bestudeer die invloed van kinetiese faktore op die piekverbreding (dws kolomeffek).
Later het Giddings en Snyder et al.het die vloeistofchromatografietempovergelyking (naamlik Giddings-vergelyking) voorgestel gebaseer op die VanDeemter-vergelyking (later die gaschromatografietempovergelyking genoem) en volgens die eienskapsverskil tussen vloeistof en gas.
(1) Van Deemter-vergelyking
Waar: H: is die hoogte van die bord
A: koëffisiënt van eddy diffusie term
B: koëffisiënt van molekulêre diffusie term
C: koëffisiënt van die massa-oordrag weerstand term
(2) Giddings-vergelyking
Kwantitatiewe en kwalitatiewe analise
(1) Kwalitatiewe analise
Kwalitatiewe chromatografiese analise is om die verbindings te bepaal wat deur elke chromatografiese piek verteenwoordig word.Aangesien verskeie stowwe definitiewe retensiewaardes onder sekere chromatografiese toestande het, kan die retensiewaarde as 'n kwalitatiewe indeks gebruik word.Verskeie chromatografiese kwalitatiewe metodes is tans gebaseer op retensiewaardes.
Verskillende stowwe kan egter soortgelyke of identiese retensiewaardes onder dieselfde chromatografiese toestande hê, dit wil sê die retensiewaardes is nie eksklusief nie.Dit is dus moeilik om 'n heeltemal onbekende steekproef op grond van retensiewaardes alleen te karakteriseer.Indien op grond van begrip van die bron, aard en doel van die monster, 'n voorlopige oordeel oor die samestelling van die monster gemaak kan word, en die volgende metodes kan gebruik word om die verbinding te bepaal wat deur die chromatografiese piek verteenwoordig word.
1. Kwalitatiewe beheer deur gebruik te maak van suiwer stowwe
Onder sekere chromatografiese toestande het 'n onbekende slegs 'n gedefinieerde retensietyd.Daarom kan die onbekende kwalitatief geïdentifiseer word deur die retensietyd van die bekende suiwer stof onder dieselfde chromatografiese toestande met die retensietyd van die onbekende stof te vergelyk.As die twee dieselfde is, kan die onbekende stof 'n bekende suiwer stof wees;Andersins is die onbekende nie die suiwer stof nie.
Die suiwerstofbeheermetode is slegs van toepassing op die onbekende stof waarvan die samestelling bekend is, waarvan die samestelling relatief eenvoudig is en waarvan die suiwer stof bekend is.
2. Relatiewe retensiewaarde-metode
Die relatiewe retensiewaarde α, verwys na die aanpassing tussen komponent i en verwysingsmateriaal Verhouding van retensiewaardes:
Dit verander slegs met die verandering van fiksasiemiddel en kolomtemperatuur, en het niks te doen met ander bedryfstoestande nie.
By 'n sekere stilstaande fase en kolomtemperatuur word die aangepaste retensiewaardes van komponent i en verwysingsstof s onderskeidelik gemeet, en dan volgens die bogenoemde formule bereken.Die verkryde relatiewe retensiewaardes kan kwalitatief vergelyk word met die ooreenstemmende waardes in die literatuur.
3, byvoeging van bekende stowwe om die piekhoogte-metode te verhoog
Wanneer daar baie komponente in die onbekende monster is, is die verkry chromatografiese pieke te dig om maklik deur die bogenoemde metode geïdentifiseer te word, of wanneer die onbekende monster slegs vir die gespesifiseerde item analise gebruik word.
"Eers word 'n chromatogram van 'n onbekende monster gemaak, en dan word 'n verdere chromatogram verkry deur 'n bekende stof by die onbekende monster te voeg."Komponente met verhoogde piekhoogtes kan vir sulke stowwe bekend wees.
4. Behou die kwalitatiewe metode van die indeks
Die retensie-indeks verteenwoordig die retensiegedrag van stowwe op fikseringsmiddels en is tans die mees gebruikte en internasionaal erkende kwalitatiewe indeks in GC.Dit het die voordele van goeie reproduceerbaarheid, eenvormige standaard en klein temperatuurkoëffisiënt.
Die retensie-indeks hou slegs verband met die eienskappe van die stilstaande fase en die kolomtemperatuur, maar nie met ander eksperimentele toestande nie.Die akkuraatheid en reproduceerbaarheid daarvan is uitstekend.Solank die kolomtemperatuur dieselfde is as dié van die stilstaande fase, kan die literatuurwaarde vir identifikasie aangewend word, en is dit nie nodig om die suiwer materiaal vir vergelyking te gebruik nie.
(2) Kwantitatiewe analise
Basis vir chromatografiese kwantifisering:
Die taak van kwantitatiewe analise is om die honderd van die komponente in die gemengde monster te vind
Fraksionele inhoud.Chromatografiese kwantifisering was gebaseer op die volgende: wanneer bedryfstoestande konsekwent was, was
Die massa (of konsentrasie) van die gemete komponent word bepaal deur die responssein wat deur die detektor gegee word
Dis proporsioneel.Naamlik:
Basis vir chromatografiese kwantifisering:
Die taak van kwantitatiewe analise is om die honderd van die komponente in die gemengde monster te vind
Fraksionele inhoud.Chromatografiese kwantifisering was gebaseer op die volgende: wanneer bedryfstoestande konsekwent was, was
Die massa (of konsentrasie) van die gemete komponent word bepaal deur die responssein wat deur die detektor gegee word
Dis proporsioneel.Naamlik:
1. Meetmetode vir piekarea
Piekoppervlakte is die basiese kwantitatiewe data wat deur chromatogramme verskaf word, en die akkuraatheid van piekareameting beïnvloed die kwantitatiewe resultate direk.Verskillende meetmetodes is gebruik vir chromatografiese pieke met verskillende piekvorms.
Dit is moeilik om die presiese waarde van winter in kwantitatiewe ontleding te vind:
Aan die een kant as gevolg van die moeilikheid om die absolute inspuitvolume akkuraat te meet: aan die ander kant
Die piekoppervlakte is afhanklik van die chromatografiese toestande, en die chromatografiese strook moet behou word wanneer die waarde gemeet word
Dit is nie moontlik of gerieflik om dieselfde ding te doen nie.En al kan jy dit regkry
Die presiese waarde, ook omdat daar geen verenigde standaard is nie en nie direk toegepas kan word nie.
2.Kwantitatiewe korreksiefaktor
Definisie van kwantitatiewe korreksiefaktor: hoeveelheid komponente wat die detektor binnegaan (m)
Die verhouding van sy chromatografiese piekoppervlakte (A) of piekhoogte () is 'n proporsionaliteitskonstante (,
Die proporsionaliteitskonstante word die absolute korreksiefaktor vir die komponent genoem.
Dit is moeilik om die presiese waarde van winter in kwantitatiewe ontleding te vind:
Aan die een kant as gevolg van die moeilikheid om die absolute inspuitvolume akkuraat te meet: aan die ander kant
Die piekoppervlakte is afhanklik van die chromatografiese toestande, en die chromatografiese strook moet behou word wanneer die waarde gemeet word
Dit is nie moontlik of gerieflik om dieselfde ding te doen nie.En al kan jy dit regkry
Die presiese waarde, ook omdat daar geen verenigde standaard is nie en nie direk toegepas kan word nie.
Dit wil sê, die relatiewe korreksiefaktor 'van 'n komponent is die komponent en die verwysingsmateriaal s
Die verhouding van die absolute korreksiefaktore.
Dit kan gesien word dat die relatiewe korreksiefaktor is wanneer die kwaliteit van die komponent teenoor die standaard is.
Wanneer die stof s gelyk is, is die piekoppervlakte van die verwysingsmateriaal die piekoppervlakte van die komponent
Veelvuldige.As een of ander komponent massa m en piekoppervlak A het, dan is die aantal f'A
Waardes is gelyk aan die piekoppervlakte van die verwysingsmateriaal met massa van.Met ander woorde,
Deur die relatiewe korreksiefaktor kan die piekareas van elke komponent geskei word
Omgeskakel na die piekoppervlakte van die verwysingsmateriaal gelyk aan sy massa, dan die verhouding
Die standaard is verenig.Dit is dus die genormaliseerde metode om die persentasie van elke komponent uit te vind
Die basis van hoeveelheid.
Metode om relatiewe korreksiefaktor te verkry: relatiewe korreksiefaktorwaardes is slegs met syn vergelyk
Die meting hou verband met die standaard en die tipe detektor, maar met die operasiestrook
Dit maak nie saak nie.Daarom kan waardes uit verwysings in die literatuur verkry word.As die teks
As jy nie die gewenste waarde in die aanbod kan vind nie, kan jy dit ook self bepaal.Metode van bepaling
Metode: 'n Sekere hoeveelheid van die gemete stof tien geselekteerde verwysingsmateriaal → gemaak in 'n sekere konsentrasie
Die chromatografiese piekareas A en As van die twee komponente is gemeet.
Dit is die formule.
3. Kwantitatiewe berekeningsmetode
(1) Area normalisering metode
Die som van die inhoud van al die piekvrye breuke is bereken as 100% vir kwantifisering
Die metode word normalisering genoem.Sy berekeningsformule is soos volg:
Waar P,% die persentasie inhoud van die getoetste komponente is;A1, A2... A n is komponent 1. Die piekoppervlakte van 1~n;f'1, f'2... f'n is die relatiewe korreksiefaktor vir komponente 1 tot n.
(2) eksterne standaard metode
Die metode van kwantitatiewe vergelyking tussen die responssein van die komponent wat in die monster getoets moet word en die suiwer komponent wat as die kontrole getoets moet word.
(3) Interne standaardmetode
Die sogenaamde interne standaardmetode is 'n metode waarin 'n sekere hoeveelheid suiwer stof by die standaardoplossing van die getoetsde stof en die monsteroplossing as 'n interne standaard gevoeg word, en dan ontleed en bepaal word.
(3) standaardoptelmetode
Die standaardoptelmetode, ook bekend as die interne optelmetode, is om 'n sekere hoeveelheid (△C) by te voeg.
Die verwysing van die toetsstof is by die monsteroplossing gevoeg wat getoets moet word, en die toets is by die toets gevoeg
Die piek van die monsteroplossing na die stof was hoër as dié van die oorspronklike monsteroplossing
Die toename van area (△A) is gebruik om die konsentrasie van die stof in die monsteroplossing te bereken
Inhoud (Cx)
Waar Axe die piekoppervlakte van die stof is wat gemeet moet word in die oorspronklike monster.
Postyd: 27 Maart 2023