ROZDZIELENIE OD PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ

Transkrypt

1 ROZDZIELENIE OD PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska agawasik@pg.gda.pl

2 ROZDZIELENIE DO PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska agawasik@pg.gda.pl

3 ROZDZIELENIE OD PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska agawasik@pg.gda.pl

4 ROZDZIELENIE DO PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska agawasik@pg.gda.pl

5 ROZDZIELENIE OD PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska agawasik@pg.gda.pl

6 CHROMATOGRAFIA Co jest obecne w mieszaninie? Analiza jakościowa Ile jest związku w mieszaninie? Analiza ilościowa ROZDZIELENIE

7 CHROMATOGRAF Faza Ruchoma Pompa Faza Stacjonarna Kolumna chromatograficzna Detekcja Wynik analizy chromatogram

8 CHROMATOGRAF

9 ROZDZIELENIE Faza Ruchoma Pompa Faza Stacjonarna Kolumna chromatograficzna Detekcja Wynik analizy chromatogram

10 ROZDZIELENIE Faza Ruchoma Pompa Faza Stacjonarna Kolumna chromatograficzna

11 ROZDZIELENIE GC: oddziaływania analit faza stacjonarna Faza Ruchoma Pompa Faza Stacjonarna Kolumna chromatograficzna

12 ROZDZIELENIE GC: oddziaływania analit faza stacjonarna Faza Ruchoma Pompa Faza Stacjonarna Kolumna chromatograficzna HPLC oddziaływania analit faza stacjonarna i analit faza ruchoma

13 ROZDZIELENIE RETENCJA GC kolumna chromatograficzna (długość, średnica, faza stacjonarna, grubość filmu fazy stacjonarnej) rodzaj gazu nośnego szybkość przepływu gazu nośnego temperatura HPLC kolumna chromatograficzna (długość, średnica, faza stacjonarna, średnica ziaren) rodzaj fazy ruchomej szybkość przepływu strumienia fazy ruchomej temperatura

14 ROZDZIELENIE RETENCJA GC kolumna chromatograficzna (długość, średnica, faza stacjonarna, grubość filmu fazy stacjonarnej) rodzaj gazu nośnego szybkość przepływu gazu nośnego temperatura HPLC kolumna chromatograficzna (długość, średnica, faza stacjonarna, średnica ziaren) rodzaj fazy ruchomej szybkość przepływu strumienia fazy ruchomej temperatura

15 ROZDZIELENIE RETENCJA GC kolumna chromatograficzna (długość, średnica, faza stacjonarna, grubość filmu fazy stacjonarnej) rodzaj gazu nośnego szybkość przepływu gazu nośnego temperatura HPLC kolumna chromatograficzna (długość, średnica, faza stacjonarna, średnica ziaren) rodzaj fazy ruchomej szybkość przepływu strumienia fazy ruchomej temperatura

16 ROZDZIELENIE KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA

17 ROZDZIELENIE Struktura analitów Matryca pka Stężenie Rozpuszczalność Parametry chemiczne (faza stacjonarna) KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA Liczba analitów Czas analizy Koszty Czułość Inne Parametry fizyczne (wymiary)

18 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA Selektywność Sprawność Rozdzielczość Czas analizy Parametry zewnętrzne (fizyczne) wymiary Parametry wewnętrzne (chemiczne) wypełnienie

19 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA Selektywność Sprawność Rozdzielczość Czas analizy Miara selektywności fazy stacjonarnej w stosunku do dwóch substancji

20 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA Selektywność Sprawność Rozdzielczość Czas analizy zdolności kolumny do wytworzenia wąskich pików

21 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA Selektywność Sprawność Rozdzielczość Czas analizy zdolności kolumny do wytworzenia wąskich pików

22 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA Selektywność Sprawność Rozdzielczość Czas analizy Teoria Praktyka

23 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA Selektywność Sprawność Rozdzielczość Czas analizy Rozdzielenie do podstawy R > 1.5

24 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA Selektywność Sprawność Rozdzielczość Czas analizy w warunkach izokratycznych czas analizy jest określony przez czas retencji ostatniego piku chromatograficznego L HNreq tr = u (1+k) = u (1+k) L długość kolumny u liniowa prędkość przepływu fazy ruchomej H wysokość półki teoretycznej Nreq wymagana ilość półek teoretycznych

25 CZAS ANALIZY L HNreq tr = u (1+k) = u (1+k) L długość kolumny u liniowa prędkość przepływu fazy ruchomej H wysokość półki teoretycznej Nreq wymagana ilość półek teoretycznych H h (~2.2) h = dp H = d p Nreq tr ~ 2.2 (1+k) u dp f (L) f (dp) f (u)

26 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA Selektywność Sprawność Rozdzielczość Czas analizy Parametry zewnętrzne (fizyczne) wymiary Parametry wewnętrzne (chemiczne) wypełnienie

27 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA GC HPLC

28 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA GC HPLC kolumna kapilarna (stopiona krzemionka) kolumna pakowana (stal kwasoodporna) (15)30(60)m L. x 0,25mm I.D. X 0,25(0,32) m df 5(25)cm L. x 2(4)mm I.D. x 2(5) m dp I.D.

29 GC efekt zwiększenia długości kolumny chromatograficznej 15m 30m 60m

30 GC wpływ I.D. 0.1mm I.D. 0.25mm I.D.

31 GC efekt grubości filmu fazy stacjonarnej d f 0.25 m 0.50 m 1.00 m

32 LC efekt zwiększenia długości kolumny chromatograficznej Czas analizy ~ 2min Czas analizy ~ 4min Czas analizy ~ 5min

33 LC efekt zmniejszenia średnicy ziaren d p 1960s 1970s 1980s 1990s dp > 10 m dp = 10 m dp = 5 m dp = 3 m Ziarno nieregularne Ziarno sferyczne Ziarno sferyczne Ziarno sferyczne

34 LC efekt zmniejszenia średnicy ziaren d p Kolumna C18 150mm x 4.6mm; przepływ 1.8mL/min; temp. 30 oc

35 Zdjęcia SEM różnych cząsteczek: (A) OPC, (B )wapień (C) popiół lotny ( D) krzemionka 1.5 m, (E) krzemionka 4 m, (F ) krzemionka 8 m

36

37 LC efekt zmniejszenia średnicy ziaren d p Kolumna C18: 5μm 70 pików Pojemność pików: 143 Kolumna C18: 1.8μm 168 pików Pojemność pików: 360

38 Jak dalece można zmniejszać dp? Sprawność [N/m] m m 1.7 m m 5 m 10 m Ciśnienie [bar]

39 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA FAZA STACJONARNA

40 FAZA STACJONARNA GC Fazy niepolarne (rozdzielenie w zależność od temperatury wrzenia) Fazy polarne (rozdzielenie ze względu na oddziaływania pomiędzy fazą a grupami funkcyjnymi w cząsteczce) Fazy o średniej polarności HPLC CN Fenyl NH2 C4 C8 C18 HYDROFILOWE HYDROFOBOWE pka min Mcz i log Kow

41 FAZA STACJONARNA Zwiększona retencja zasadowych związków polarnych Zwiększona retencja kwaśnych związków polarnych Mniej hydrofobowa faza niż C18 Zwiększona retencja związków aromatycznych Selektywność dla aromatów i związków polarnych Zwiększona retencja związków polarnych Zwiększona retencja związków polarnych

42

43 KOLUMNA CHROMATOGRAFICZNA Kolumna chromatograficzna nie jest wieczna...

44 OCHRONA KOLUMNY CHROMATOGRAFICZNEJ Przygotowanie ekstraktu Filtracja wydłuża żywotność kolumny dzięki eliminacji Przedkolumny Regeneracja i filtry przed zanieczyszczeń stałych, kolumną które blokują wlot kolumny zwiększając ciśnienie wsteczne w kolumnie.

45 OCHRONA KOLUMNY CHROMATOGRAFICZNEJ Przedkolumny i filtry przed kolumną przedkolumna

46 OCHRONA KOLUMNY CHROMATOGRAFICZNEJ Przedkolumny i filtry przed kolumną

47

48 ROZDZIELENIE OD PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska agawasik@pg.gda.pl

49 ROZDZIELENIE DO PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska agawasik@pg.gda.pl

50 ROZDZIELENIE OD PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska agawasik@pg.gda.pl

51 ROZDZIELENIE DO PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska agawasik@pg.gda.pl