Technik sorpcji i chromatografii to także techniki przygotowania wsadu do rozdzielania / próbki do analizy

Podobne dokumenty
Techniki Rozdzielania Mieszanin

-- w części przypomnienie - Gdańsk 2010

Techniki Rozdzielania TCh II/II (sem. IX dla studiów zintegrowanych ) Warstwy porowate zasady

Chromatografia cieczowa jako technika analityczna i technika otrzymywania substancji -- podstawy i główne g wne zasady stosowania

Bioreaktory z warstwą porowatą - z unieruchomionym

RP WPROWADZENIE. M. Kamiński PG WCh Gdańsk Układy faz odwróconych RP-HPLC, RP-TLC gdy:

Techniki Rozdzielania TCh II/II (sem. IX dla studiów zintegrowanych ) -- Wykład II-gi + III-ci --

Kolumnowa Chromatografia Cieczowa I. 1. Czym różni się (z punktu widzenia użytkownika) chromatografia gazowa od chromatografii cieczowej?

ROZDZIELENIE OD PODSTAW czyli wszystko (?) O KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ

5. WYZNACZENIE KRZYWEJ VAN DEEMTER a I WSPÓŁCZYNNIKA ROZDZIELENIA DLA KOLUMNY CHROMATOGRAFICZNEJ

Chromatogramy Załącznik do instrukcji z Technik Rozdzielania Mieszanin

Rozdzielanie - wyodrębnianie frakcji eluatu,

TECHNIKI i METODY SORPCJI DESORPCJI i CHROMATOGRAFII w układach ciało stałe ciecz / ciecz ciecz wewnątrz porów sorbentu

Cz. 5. Podstawy instrumentalizacji chromatografii. aparatura chromatograficzna w skali analitycznej i modelowej - -- w części przypomnienie -

Zastosowanie chromatografii żelowej w skali preparatywnej do otrzymywania niskodyspersyjnych

Ślesin, 29 maja 2019 XXV Sympozjum Analityka od podstaw

Zakres zastosowań chromatografii wykluczania

CHROMATOGRAFIA WYKLUCZANIA (dawniej żelowa GPC/SEC) prof. M. Kamiński WCh-PG Gdańsk, 2018

masy cząsteczkowej polimerów nisko i średnio polarnych, a także lipidów, fosfolipidów itp.. silanizowanyżel krzemionkowy

Podstawy chromatografii i technik elektromigracyjnych / Zygfryd Witkiewicz, Joanna Kałużna-Czaplińska. wyd. 6-1 w PWN. Warszawa, cop.

Podstawy chromatografii i technik elektromigracyjnych / Zygfryd Witkiewicz, Joanna Kałużna-Czaplińska. wyd. 5, 4 dodr. Warszawa, 2015.

4. WYZNACZENIE IZOTERMY ADSORPCJI METODĄ ECP

Wpływ ilości modyfikatora na współczynnik retencji w technice wysokosprawnej chromatografii cieczowej

Kontrola produktu leczniczego. Piotr Podsadni

CHROMATOGRAFIA W UKŁADACH FAZ ODWRÓCONYCH RP-HPLC

OZNACZENIE JAKOŚCIOWE I ILOŚCIOWE w HPLC

OPTYMALIZACJA EFEKTÓW ROZDZIELANIA W KOLUMNACH KAPILARNYCH DOBÓR PRĘDKOŚCI PRZEPŁYWU GAZU

RP WPROWADZENIE. M. Kamioski PG WCh Gdaosk 2013

Egzamin z Technik Rozdzielania Mieszanin - Termin III

Chromatografia. Chromatografia po co? Zastosowanie: Optymalizacja eluentu. Chromatografia kolumnowa. oczyszczanie. wydzielanie. analiza jakościowa

Fazą ruchomą może być gaz, ciecz lub ciecz w stanie nadkrytycznym, a fazą nieruchomą ciało stałe lub ciecz.

Kierunek studiów: Technologia Chemiczna, II-gi etap II-gi semestr. DODATEK do INSTRUKCJI ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH LC-1 i LC-2 -- TR - TCh II/II

Chromatografia. Chromatografia po co? Zastosowanie: Podstawowe rodzaje chromatografii. Chromatografia cienkowarstwowa - TLC

Pytania z Chromatografii Cieczowej

ĆWICZENIE 3: CHROMATOGRAFIA PLANARNA

Chromatografia kolumnowa planarna

TRM TECHNIKI i METODY, SORPCJI-DESORPCJI i CHROMATOGRAFII -- adsorpcji-desorpcji, absorpcji-desorpcji, wymiany jonowej, wykluczania sterycznego,

Instrukcja ćwiczenia laboratoryjnego HPLC-2 Nowoczesne techniki analityczne

Pytania z Wysokosprawnej chromatografii cieczowej

GraŜyna Chwatko Zakład Chemii Środowiska

Prof. dr hab. inż. M. Kamiński 2006/7 Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny PG. Ćwiczenie: LC / GC. Instrukcja ogólna

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

3. Jak zmienią się właściwości żelu krzemionkowego jako fazy stacjonarnej, jeśli zwiążemy go chemicznie z grupą n-oktadecylodimetylosililową?

PORÓWNANIE FAZ STACJONARNYCH STOSOWANYCH W HPLC

Znaczenie i zastosowania chromatografii oraz rodzaje technik chromatograficznych

WPŁYW ILOŚCI MODYFIKATORA NA WSPÓŁCZYNNIK RETENCJI W TECHNICE WYSOKOSPRAWNEJ CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ

HPLC? HPLC cz.1. Analiza chromatograficzna. Klasyfikacja metod chromatograficznych

Prof. dr hab. inż. M. Kamiński aktualizacja : Techniki rozdzielania mieszanin w biotechnologii zagadnienia, pytania

MATERIAŁY DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH - CHROMATOGRAFIA JONOWA

Podstawy szybkiej chromatografii gazowej

Techniki immunochemiczne. opierają się na specyficznych oddziaływaniach między antygenami a przeciwciałami

CHROMATOGRAFIA CHROMATOGRAFIA GAZOWA

Techniki Rozdzielania i wzbogacania (w technologii chemicznej i pokrewnych, w przygotowaniu próbki do analizy i w analityce )

CHROMATOGRAFIA JONOWYMIENNA

Ćwiczenie 1 Analiza jakościowa w chromatografii gazowej Wstęp

CHROMATOGRAFIA BARWNIKÓW ROŚLINNYCH

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

Jolanta Jaroszewska-Manaj 1. i identyfikacji związków organicznych. Jolanta Jaroszewska-Manaj 2

OD HPLC do UPLC. Prof. dr hab. inż. Agata Kot-Wasik. Katedra Chemii Analitycznej Wydział Chemiczny, Politechnika Gdańska

Ćwiczenie 5 Wyznaczanie parametrów makrocząsteczki za pomocą chromatografii żelowej.

Rys. 1. Chromatogram i sposób pomiaru podstawowych wielkości chromatograficznych

KATEDRA INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ INSTRUKCJE ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

POTWIERDZANIE TOŻSAMOSCI PRZY ZASTOSOWANIU RÓŻNYCH TECHNIK ANALITYCZNYCH

Metody chromatograficzne w chemii i biotechnologii, wykład 6. Łukasz Berlicki

Połączenie HPLC z ICP-MS

Strona 1 z 6. Wydział Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego Podstawy Chemii - Laboratorium Rozdzielanie Substancji - Wprowadzenie

Wysokosprawna chromatografia cieczowa instrukcja do ćwiczenia.

Instrukcja do ćwiczeń laboratoryjnych

HPLC. Badanie czystości chlorowodorku propranololu. chlorowodorku propranololu. Badanie uwalniania. z tabletki

4A. Chromatografia adsorpcyjna B. Chromatografia podziałowa C. Adsorpcyjne oczyszczanie gazów... 5

PP7: Wymiana jonowa i chromatografia jonowymienna oznaczanie kationów i anionów

KATEDRA INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ INSTRUKCJE ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

rodzajach chromatografii cieczowej w związku ze wszczętym na

1. Część teoretyczna. Przepływ jednofazowy przez złoże nieruchome i ruchome

1.Wstęp. Ćwiczenie nr 9 Zatężanie z wody związków organicznych techniką SPE (solid phase extraction)

Strona 1 z 6. Wydział Chemii UJ, Chemia medyczna Podstawy Chemii - Laboratorium Rozdzielanie Substancji - Wprowadzenie

ZASTOSOWANIE CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ W BIOTECHNOLOGII ŚRODOWISKOWEJ

SPECJALNE TECHNIKI ROZDZIELANIA W BIOTECHNOLOGII. Laboratorium nr1 CHROMATOGRAFIA ODDZIAŁYWAŃ HYDROFOBOWYCH

CHROMATOGRAFIA. Sprawdzono w roku 2017 przez A. Hałkę-Grysińską. Teoria Metody rozdzielcze i proces rozdzielania

KATEDRA INŻYNIERII CHEMICZNEJ I PROCESOWEJ INSTRUKCJE ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

WYSOKOSPRAWNA ELEKTROFOREZA KAPILARNA (HPCE) + +

Ćwiczenie 3: Wyznaczanie gęstości pozornej i porowatości złoża, przepływ gazu przez złoże suche, opory przepływu.

Formularz opisu kursu (sylabus przedmiotu) na rok akademicki 2011/2010

- Dyfuzja / Konwekcja / Wnikanie / Przenikanie - Masy -

PODSTAWY CHROMATOGRAFII GAZOWEJ

Egzamin z Technik Rozdzielania Mieszanin - Termin III

ZAKŁAD CHEMII ANALITYCZNEJ

WYZNACZANIE ZAKRESU WYKLUCZANIA DLA WYPEŁNIEŃ STOSOWANYCH W WYSOKOSPRAWNEJ CHROMATOGRAFII WYKLUCZANIA (HPSEC)

PREPARATYWNA I PROCESOWA CHROMATOGRAFIA CIECZOWA

Identyfikacja węglowodorów aromatycznych techniką GC-MS

Inżynieria Chemiczna i Bio-Procesowa Techniki Rozdzielania Mieszanin. -- wykład podsumowujący --

Teoria do ćwiczeń laboratoryjnych

7. ROZDZIAŁ PREPARATYWNY W KOLUMNIE CHROMATOGRAFICZNEJ.

8. CHROMATOGRAFIA CIENKOWARSTWOWA

1. MODELOWANIE I SYMULACJA PRACY PREPARATYWNEJ KOLUMNY CHROMATOGRAFICZNEJ I KOLUMNY ADSORPCYJNEJ PROGRAMEM Kolumna Chromatograficzna

Metody chromatograficzne. Zaawansowane techniki chromatograficzne cz.2. Chromatografia gazowa. Chromatografia gazowa. Chromatografia gazowa

Wysokosprawna chromatografia cieczowa w analizie jakościowej i ilościowej

Politechnika Śląska Wydział Chemiczny Katedra Technologii Chemicznej Organicznej i Petrochemii INSTRUKCJA. Metody analizy związków chemicznych:

2 k CHROMATOGRAFIA. Teoria Metody rozdzielcze i proces rozdzielania

Ilościowa analiza mieszaniny alkoholi techniką GC/FID

Transkrypt:

Chromatografia cieczowa jako technika rozdzielania, oczyszczania, otrzymywania czystych substancji / grup substancji, a także analityki technicznej i kontroli jakości -- podstawy HPLC/TLC/PLC prof. dr hab. inż. Marian Kamiński Najważniejsze informacje wprowadzające -Chromatografia -technika rozdzielania substancji / cząstek (np.. lateksu, wirusów, a nawet bakterii) w układach ciecz ciało stałe, albo ciecz -ciecz -Znaczenie rozdzielania -rozdzielić aby zidentyfikować i oznaczyć, albo otrzymać (np. przygotowanie próbki) -Techniki chromatograficzne -LC, GC, SFC / kolumnowe (LC, HPLC), cienkowarstwowe (planarne) (TLC) - Mechanizmy fizykochemiczne - NP, RP, IC, AC, HIC, LIHIC, LEC, IEC,... Warunek konieczny rozdzielenia Konkurencja oddziaływań sorpcyjnych o porównywalnych energiach, w układzie: faza stacjonarna faza ruchoma substancje rozdzielane -Zastosowania składniki produktów, komórek płynów fizjologicznych, monitoring środowiska, kontrola jakości produktów, kontrola procesów technologicznych, polidyspersyjność polimerów,..., ale także: rozdzielanie grupowe, przyg. próbek do analizy, wsadu do rozdzielania wyznaczanie parametrów fizykochemicznych,... Technik sorpcji i chromatografii to także techniki przygotowania wsadu do rozdzielania / próbki do analizy -Technika SPE (RP, NP, SCX, SAX, Affinity) - Technika SPME - Technika chromatografii wykluczania GPC/SEC (żelowej) - Technika elucyjna / czołowa w skali semi-prepratywnej / preparatywnej 1

Michaił Cwiet(1872-1919) Odkrywca techniki kolumnowej elucyjnej chromatografii cieczowej Like light rays in the spectrum, the different components of a pigment mixture, obeying a law, are resolved on the calcium carbonate column and then can be qualitatively and quantitatively determined. I call such a preparation a chromatogram and the corresponding method the chromatographic method. 2

Klasyczna elucyjna technika kolumnowa przygotowanie kolumny i wypełnienia, wypełnienie, kondycjonowanie, dozowanie, eluc detekcja, kolekcja frakcji, re-kondycjonowanie / rozładowanie, wypełnienie Czasem z elucją stopniową 3

Widok pasm kilku składników ekstraktu acetonowego trawy przez szklaną ścianę kolumny HPLC typu CN, eluent heksan MTBE - THF; kolejność pasm - od dołu: produkt rozkładu chlorofilu, chlorofil A, carotenoidy-i, chlorofil B, carotenoidy-ii Thin Layer Chromatography Chromatografia cienkowarstwowa (thin layer chromatography(tlc) (planarna) odkryta jako bibułowa 1889 (PC) Najczęściej z wykorzystaniem HPLC kierunek przepływu eluentu od góry do dołu Warunki rozdzielania Kolumna 150x3mm, Separon CN 5 um,eluent: heksan:mtbe:thf=55:8:6,4 (v/v/v), próbka 30 ul ekstraktu acetonowego z trawy, temperatura pokojowa Natężenie przepływu eluentu w=0.8 ml/min 4

Oddziaływania -GC / SFC / LC Faza stacjonarna Substancje rozdzielane Faza stacjonarna Składniki eluentu Substancje rozdzielane LC (HPLC, TLC) SFC GC Pojęcia podstawowe Układ chromatograficzny: faza stacjonarna(z reguły stała powierzchnia sorpcyjna, rzadko ciekła inaczej niż w GC) faza ruchoma konkurencyjne oddziaływania na powierzchni sorpcyjnejmiędzy molekułami substancji rozdzielanych i molekułami eluentu, a także - oddziaływania w przestrzeni eluentu Retencja (spowolnienie elucji względem prędkości przepływu eluentu u ); Selektywność (zróżnicowanie retencji); Sprawność (miara dyspersji stref); Prędkość u [mm/s] i natężenie przepływu eluentu w [ml/min] Opór przepływu w kolumnie ΔP [MPa] = u*lc*η/ dp 2 Kolumna o długości (Lc), średnicy (dc), kolumna z wypełnieniem ziarnistym (dp, d, A) / monolityczna (dm, d, A) Sorbent -pory wewnątrz-ziarnowe i między-ziarnowe, porowatość (ε wz, ε mz, ε T ), powierzchnia sorpcyjna (nawet do 750 m 2 /g) 5

Mechanizmy retencji i selektywności rozdzielania GPC / SEC (wykluczania, żelowa ) - zróżnicowanie czasu i dróg dyfuzji RP hydrofobowość (głównie) NP polarność, polaryzacja, dyspersja, wiązania wodorowe; IC wymiana jonów Inne: HIC,LIHIC,LLC,LEC,AC,EC,... Sorbenty, kolumny do wysokosprawnej chromatografii cieczowej / sorpcji desorpcji wypełnienie ziarniste / monolityczne - -Rurka o bardzo gładkiej ściance, o średnicy (dc) dc),, wypełniona sorbentem o jak najmniejszej przeciętnej (średniej) wielkości ziaren (dp) i korzystnie, niewielkiej polidyspersyjności rozkładu wielkości ziaren (Δdp), o długości warstwy wypełnienia (Lc); -Wypełnienie ułożone równomiernie w przekroju poprzecznym, zapewniające tzw. tłokowy profil przepływu eluentu w kolumnie (u f (dc)); -Wypełnienie ułożone w sposób stabilny, zapewniający brak osiadania złoża; W celu stabilizacji wypełnienia kolumny preparatywnej stosowane są takie zabiegi, jak dynamiczna kompresja aksjalna (osiowa) złoża (DAC), albo/i kompresja radialna (promieniowa) wypełnienia. 6

Wypełnienie ziarniste kolumny HPLC / warstwa porowata płytki TLC 7

ELUENT ELUAT, substancje rozdzielane 8

Technika czołowa Eluent ze składnikami rozdzielanymi wprowadza się do kolumny w roztworze ; Schemat przebiegu analizy czołowej Najsłabiej sorbowane składniki wypływają z kolumny jako pierwsze; Są jedynym składnikiem / składnikami otrzymywanym / otrzymywanymi w czystej postaci (po rozdzieleniu z eluentem) 9

Chromatogram analizy czołowej Technika rugowania (displacement) Składnik rugujący substancje (displacer) jest komponentem roztworu wsadu (próbki) dozowanej do kolumny w trybie elucyjnym; Powinien być w znacznym stężeniu i łatwy do usunięcia z eluetu; Najsłabiej sorbowane składniki są eluowane / rozdzielane w trybie elucyjnymprzed rugującym składnikiem dozowanej mieszaniny; Zastosowanie wystarczająco sprawnej kolumny (dostatecznie długiej o dostatecznie małych ziarnach wypełnienia)umożliwia rozdzielanie wszystkich składników dozowanej do kolumny mieszaniny; 10

C Technika elucyjna najczęściej prawie wyłącznie wykorzystywana w praktyce W technice tej, składniki mieszaniny rozdzielanej są wprowadzane do kolumny / na płytkę TLC w postaci wąskiego lub pasma punktowo (najkorzystniej w roztworze eluentu)i poruszają się wzdłuż kolumny, z szybkością określoną przez ich retencją (energię swobodną powinowactwa do powierzchni sorpcyjnej ΔG) oraz przez prędkość przepływu eluentu (u); Jeżeli różnice energii sorpcji składników rozdzielanych są znaczne, albo kolumna jest dostatecznie długa, możliwe jest całkowite rozdzielenie wszystkich składników mieszaniny wprowadzonej do kolumny / na płytkę TLC; Często, zwłaszcza dla rozdzielania mieszanin o złożonym składzie należy stosować tzw. elucję gradientową, tzn. programowane zmiany siły elucyjnej eluentu w f. czasu rozdzielania: Eluent, podawany w sposób ciągły do kolumny, wypływa z w mieszaninie z poszczególnymi składnikami rozdzielonymi i dla ich wydzielenia musi zostać od nich oddzielony (np. na drodze odparowania, liofilizacji, często po uprzednim wzbogaceniu frakcji eluatu w rozdzielane składniki Składnik rugujący (D) silniej oddziałuje z fazą stacjonarną niż składniki (B i A), asłabiej niż C 11

Chromatogram analizy elucyjnej Technika elucyjna, substancja B sjest silniej sorbowana niż substancja A 12

DYSPERSJA MASY Wiele zjawisk przyczynia się do dyspersji stref rozdzielanych substancji Wzrost dyspersji = spadek sprawności kolumny wzrasta H i spada N Im niższa wartość wysokości równoważnej półce teoretycznej (HETP, H), tym wyższa wartość liczby półek teoretycznych tym wyższa sprawność rozdzielania - także - kolumny 13

Zależności najprostsze, aktualne dla CGC w przypadku HPLC aktualne co do zasady H = A+ min u opt = B C BC Dyspersja stref zjawisko niekorzystne, jednak, nieuniknione H min = A+ B C Zjawiska powodujące dyspersję - Dyfuzja wirowa (A); - Dyfuzja molekularna (B); - Opory przenoszenia masy (C) 1. w fazie ruchomej (Cm), 2. w fazie stacjonarnej (Cs) Równanie Van Deemter a, H = B/u + A + Cu = B/u + A + (Cm + Cs) u Bardziej adekwatne dla LC jest równanie Knox a: 14

Dyspersja stref zjawisko niekorzystne, jednak, nieuniknione u - liniowa prędkość fazy ruchomej Zjawiska powodujące dyspersję - Dyfuzja wirowa (A); - Dyfuzja molekularna (B); - Opory przenoszenia masy (C) 1. w fazie ruchomej (Cm), 2. w fazie stacjonarnej (Cs) Równanie Van Deemter a, H = B/u + A + Cu C = (Cm + Cs) u bardziej adekwatne dla LC równania: Knox a: h = B/v + A v 0.33 + Cv B=0.5; A=2 (1); C=0.1 (0.05) h=h/dp v=udp/dm ν - tzw. zredukowana prędkość przepływu eluentu (Pe) [1] D M współczynnik dyfuzji molekularnej substancji rozdzielanej w eluencie [m 2 /sek] d p średnica ziaren wypełnienia kolumny; wielkość ziaren wypełnienia kolumny [m] Modification of the van Deemter Equation: the Giddings Equation Giddings realized that the eddy diffusion and resistance to mass transfer in the mobile phase must be treated dependently: 5 1 B H = + + Csu + Cmu + H 1 i= + 1 1 u A Cu 1 e 15

H N = = L C S ( 5,54 l L H C = 1 / 2 5,54( ) l S 2 1/ 2 ) 2 H= Lc (µ 2 / (M 1 ) 2 ) N= Lc/H = (µ 2 / (M 1 ) 2 ) -1 u As 0,1 = = L t b a C 0 16

Opór przepływu w kolumnie wypełnionej wypełnieniem ziarnistym V o = V c ε t u = w / (Fc ε t ) Φ = (dp) 2 / K obliczana na podstawie wartości przepuszczalności K K = u Lcη η / P 17

Informacje niesione z chromatogramem i podstawowe zależności Rs -rozdzielczość pików -zależność teoretyczna R S 1 α 1 k2 = 4 α k + 1 2 N 2 t R czas retencji t M czas martwy kolumny retencja substancji niesorbowanej, wnikającej do porów wypełnienia kolumny k współczynnik retencji t R tm k = tm -współczynnik rozdzielenia k2 tr2 tm α = = k1 tr 1 tm N-liczba półek teoretycznych 5 t R,54 N = wh Rs=(t Rn+1 t Rn )/ ½(S n+1 + S n ) - zależność obliczeniowa 2 (Rs) R-rozdzielczośćpików zależność teoretyczna Wpływa : R S = 1 4 α 1 k2 α k + 1 2 selektywność współczynnik retencji sprawność rodzaj fazy stacjonarnej, skład fazy ruchomej, temperatura, ph, dodatek do eluentu substancji solwatujących / tworzących pary jonowe N moc / siła elucyjna zastosowanego eluentu, w RP także: ph - dodatki cofające dysocjację elektrolityczną, dodatki solwatujące, zwłaszcza, jeśli zmieniają hydrofobowość 2 średnica ziaren wypełnienia, prędkość przepływu eluentu i w mniejszym stopniu, ale nie bez znaczenia - lepkość fazy ruchomej oraz współczynnik dyfuzji, a więc, także temperatura 18

k opt = 0.5 5.0 (7.0) 19

Thin LayerChromatography chromatografia cienkowarstwowa (planarna) -- technika, pojęcia, wizualizacja / detekcja, zastosowania 20

k= ( 1/Rf ) -1 FAZA RUCHOMA d c b a FAZA RUCHOMA Rf = 3 Rf = 1 c d a d Rf = 2 b d 21