kromatografi, juga dikenali sebagai "analisis kromatografi", "kromatografi", ialah kaedah pengasingan dan analisis, yang mempunyai julat aplikasi yang sangat luas dalam kimia analitik, kimia organik, biokimia dan bidang lain.
Pengasas kromatografi ialah ahli botani Rusia M.Tsvetter.Pada tahun 1906, ahli botani Rusia Zvetter menerbitkan hasil eksperimennya: Untuk memisahkan pigmen tumbuhan, dia menuang ekstrak eter petroleum yang mengandungi pigmen tumbuhan ke dalam tiub kaca yang mengandungi serbuk kalsium karbonat dan mengelusinya dengan eter petroleum dari atas ke bawah.Oleh kerana pigmen yang berbeza mempunyai kapasiti penjerapan yang berbeza pada permukaan zarah kalsium karbonat, dengan proses larut lesap, pigmen yang berbeza bergerak ke bawah pada kelajuan yang berbeza, dengan itu membentuk jalur warna yang berbeza.Komponen pigmen diasingkan.Beliau menamakan kaedah pemisahan ini sebagai kromatografi.
Perwakilan skematik eksperimen pemisahan pigmen daun tumbuhan
Dengan perkembangan berterusan kaedah pemisahan, semakin banyak bahan tidak berwarna menjadi objek pemisahan, kromatografi juga secara beransur-ansur kehilangan makna "warna", tetapi nama itu masih digunakan hari ini.
Pengelasan kromatografi
Intipati kromatografi ialah proses di mana molekul-molekul yang akan diasingkan dipisahkan dan diseimbangkan antara fasa pegun dan fasa bergerak.Bahan yang berbeza dibahagikan secara berbeza antara dua fasa, yang menjadikannya bergerak pada kelajuan yang berbeza dengan fasa mudah alih.Dengan pergerakan fasa mudah alih, komponen yang berbeza dalam campuran dipisahkan antara satu sama lain pada fasa pegun.Bergantung pada mekanisme, ia boleh dibahagikan kepada pelbagai kategori.
1, mengikut klasifikasi keadaan fizikal dua fasa
Fasa mudah alih: Kromatografi gas, kromatografi cecair, kromatografi cecair superkritikal
Fasa pegun: gas-pepejal, gas-cecair;Cecair-pepejal, cecair-cecair
2, mengikut bentuk klasifikasi fasa pegun
Kromatografi lajur: kromatografi lajur dibungkus, kromatografi lajur kapilari, kromatografi lajur mikropek, kromatografi persediaan
Kromatografi satah: kromatografi kertas, kromatografi lapisan nipis, kromatografi membran polimer
3, dikelaskan mengikut mekanisme pemisahan
Kromatografi penjerapan: Komponen yang berbeza diasingkan mengikut kapasiti penjerapan dan penyahjerapannya pada penjerap
Kromatografi partition: Komponen yang berbeza diasingkan mengikut keterlarutannya dalam pelarut
Kromatografi pengecualian molekul: mengikut saiz saiz molekul pemisahan ln kromatografi pertukaran ion: komponen pertalian yang berbeza untuk pemisahan resin pertukaran ion
Kromatografi pertalian: Pemisahan menggunakan kehadiran pertalian khusus antara makromolekul biologi
Elektroforesis kapilari: komponen dipisahkan mengikut perbezaan pergerakan dan/atau kelakuan partition
Kromatografi kiral digunakan untuk pemisahan dan analisis ubat kiral, yang boleh dibahagikan kepada tiga kategori: kaedah reagen derivatisasi kiral;Kaedah aditif fasa mudah alih kiral;Kaedah penyelesaian fasa pegun kiral
Terminologi asas untuk kromatografi
Lengkung yang diperoleh dengan memplot isyarat tindak balas komponen selepas pengesanan pemisahan kromatografi terhadap masa dipanggil kromatogram.
Garis dasar:Di bawah keadaan kromatografi tertentu, lengkung isyarat yang dijana apabila hanya fasa mudah alih yang melalui sistem pengesan dipanggil garis dasar, seperti yang ditunjukkan dalam garisan ot.Apabila keadaan eksperimen stabil, garis dasar ialah garis selari dengan paksi mengufuk.Garis dasar mencerminkan bunyi alat, terutamanya pengesan, dari semasa ke semasa.
Ketinggian puncak:jarak menegak antara titik puncak kromatografi dan garis dasar, dilambangkan dengan h, seperti yang ditunjukkan dalam garis AB.
Lebar wilayah:Lebar kawasan puncak kromatografi secara langsung berkaitan dengan kecekapan pemisahan.Terdapat tiga kaedah untuk menerangkan lebar puncak kromatografi: sisihan piawai σ, lebar puncak W dan FWHM W1/2.
Sisihan piawai (σ):σ ialah separuh jarak antara dua titik infleksi pada lengkung taburan normal, dan nilai σ menunjukkan tahap serakan komponen jauh dari lajur.Semakin besar nilai σ, semakin banyak komponen efluen tersebar, dan semakin teruk kesan pemisahan.Sebaliknya, komponen efluen adalah tertumpu dan kesan pengasingan adalah baik.
Lebar puncak W:Titik persilangan pada kedua-dua belah puncak kromatografi digunakan sebagai garis tangen, dan pintasan pada garis dasar dipanggil lebar puncak, atau lebar garis dasar, yang juga boleh dinyatakan sebagai W, seperti ditunjukkan dalam Rajah IJ.Mengikut prinsip taburan normal, hubungan antara lebar puncak dan sisihan piawai boleh dibuktikan sebagai W=4σ.
W1/2:Lebar puncak pada separuh ketinggian puncak dipanggil FWHM, seperti yang ditunjukkan untuk jarak GH.W1/2=2.355σ, W=1.699W1/2.
W1/2, W kedua-duanya berasal daripada σ dan digunakan untuk mengira kawasan puncak di samping mengukur kesan lajur.Pengukuran FWHM adalah lebih mudah dan paling biasa digunakan.
ringkasan ringkas
Daripada keluk aliran keluar puncak kromatografi, objektif berikut boleh dicapai:
a, Analisis kualitatif dilakukan berdasarkan nilai pengekalan puncak kromatografi
b, analisis kuantitatif berdasarkan luas atau puncak puncak kromatografi
C. Kecekapan pemisahan lajur dinilai mengikut nilai pengekalan dan lebar puncak puncak kromatografi
Formula pengiraan yang terlibat dalam kromatografi
1. Nilai pengekalan
Nilai pengekalan ialah parameter yang digunakan untuk menerangkan sejauh mana komponen sampel dikekalkan dalam lajur dan digunakan sebagai penunjuk pencirian kromatografi.Kaedah perwakilannya adalah seperti berikut:
Masa pengekalan tR
Masa kematiantM
Laraskan masa pengekalan tR'=tR-tM
(Jumlah masa yang dibelanjakan dalam fasa pegun)
Jumlah pengekalan
VR=tR*F.(bebas daripada halaju fasa mudah alih)
Kelantangan mati
VM=tM*Fc
(Ruang yang tidak diduduki oleh fasa pegun dalam laluan aliran dari penyuntik ke pengesan)
Laraskan volum pengekalan VR'=t'R*Fc
2. Nilai pengekalan relatif
Nilai pengekalan relatif, juga dikenali sebagai faktor pemisahan, nisbah pekali partition atau faktor kapasiti relatif, ialah nisbah masa pengekalan larasan (isipadu) komponen yang diuji kepada masa pengekalan larasan (isipadu) piawai di bawah keadaan kromatografi tertentu.
Nilai pengekalan relatif telah digunakan untuk menghapuskan pengaruh keadaan operasi tertentu, seperti kadar aliran dan kehilangan fiksatif, pada nilai pengekalan.Piawaian dalam nilai pengekalan relatif boleh menjadi komponen dalam sampel yang diuji atau sebatian yang ditambahkan secara buatan.
3. Indeks pengekalan
Indeks pengekalan ialah indeks pengekalan bahan i yang akan diuji dalam larutan tetap X. Dua n-alanes dipilih sebagai bahan rujukan, satu daripadanya mempunyai nombor karbon N dan satu lagi mempunyai N+n.Masa pengekalan larasan mereka ialah t 'r (N) dan t 'r (N+n), masing-masing, supaya masa pengekalan larasan t 'r (i) bahan i yang hendak diuji adalah tepat di antara mereka, iaitu, t 'r (N).
Indeks pengekalan boleh dikira seperti berikut.
4. Faktor kapasiti (k)
Pada keseimbangan, nisbah jisim komponen dalam fasa pegun (s) kepada fasa bergerak (m), dipanggil faktor kapasiti.Formulanya adalah seperti berikut:
5、Pekali pembahagian (K) Dalam keseimbangan, nisbah kepekatan komponen dalam fasa pegun (s) kepada fasa bergerak (m), dipanggil pekali partition.Formulanya adalah seperti berikut
Hubungan antara K dan k:
Ia mencerminkan jenis lajur dan simpulan sifat penting struktur
ringkasan ringkas
Hubungan antara nilai pengekalan dan faktor kapasiti dan pekali sekatan:
Pemisahan kromatografi adalah berdasarkan perbezaan dalam keupayaan penjerapan atau pelarutan setiap komponen dalam sampel relatif tetap, yang boleh dinyatakan secara kuantitatif dengan saiz nilai pekali partition K (atau faktor kapasiti k).
Komponen dengan keupayaan penjerapan atau pembubaran yang kuat mempunyai pekali partition yang besar (atau faktor kapasiti) dan masa pengekalan yang lama.Sebaliknya, komponen dengan penjerapan atau keterlarutan yang lemah mempunyai pekali partition yang kecil dan masa pengekalan yang singkat.
Teori asas kromatografi
1. Teori dulang
(1) Kemukakan -- teori termodinamik
Ia bermula dengan model plat menara yang dicadangkan oleh Martin dan Synge.
Lajur pecahan: dalam dulang untuk beberapa kali keseimbangan gas-cecair, mengikut takat didih pemisahan yang berbeza.
Lajur: Komponen diseimbangkan oleh berbilang partition antara dua fasa dan diasingkan mengikut pekali partition yang berbeza.
(2) Hipotesis
(1) Terdapat banyak dulang dalam lajur, dan komponen boleh dengan cepat mencapai keseimbangan pengedaran dalam selang dulang (iaitu ketinggian dulang).
(2) Fasa bergerak memasuki lajur, bukan secara berterusan tetapi berdenyut, iaitu setiap laluan adalah isipadu lajur.
(3) Apabila sampel ditambah pada setiap plat lajur, resapan sampel sepanjang paksi lajur boleh diabaikan.
(4) Pekali sekatan adalah sama pada semua dulang, bebas daripada jumlah komponen.Iaitu, pekali partition adalah malar pada setiap taban.
(3) Prinsip
Gambarajah skematik teori dulang
Jika komponen jisim unit, iaitu m=1 (contohnya, 1mg atau 1μg), ditambah ke dulang No. 0, dan selepas keseimbangan taburan, kerana k=1, iaitu ns=nm, nm=ns=0.5.
Apabila isipadu plat (lΔV) gas pembawa memasuki plat 0 dalam bentuk denyutan, gas pembawa yang mengandungi komponen nm dalam fasa gas ditolak ke plat 1. Pada masa ini, komponen ns dalam fasa cecair plat 0 dan komponen nm dalam fasa gas plat 1 akan diagihkan semula antara dua fasa.Oleh itu, jumlah komponen yang terkandung dalam plat 0 ialah 0.5, di mana fasa gas dan cecair adalah setiap 0.25, dan jumlah keseluruhan yang terkandung dalam plat 1 adalah juga 0.5.Fasa gas dan cecair juga 0.25.
Proses ini diulang setiap kali gas pembawa isipadu plat baru didenyutkan ke dalam lajur (lihat jadual di bawah).
(4)Persamaan lengkung aliran keluar kromatografi
σ ialah sisihan piawai, ialah masa pengekalan, C ialah kepekatan pada bila-bila masa,
C, ialah kepekatan suntikan, iaitu jumlah keseluruhan komponen (kawasan puncak A).
(5) parameter kecekapan lajur
Pada tR malar, lebih kecil W atau w 1/2 (iaitu, puncak yang lebih sempit), lebih besar bilangan plat teori n, lebih kecil ketinggian plat teori, dan lebih tinggi kecekapan pemisahan lajur.Begitu juga dengan teori dulang neff yang berkesan.Oleh itu, bilangan dulang teoritikal adalah indeks untuk menilai kecekapan lajur.
(5)Ciri dan kekurangan
> Kelebihan
Teori dulang adalah separa empirikal dan menerangkan bentuk lengkung aliran keluar
Proses pembahagian dan pemisahan komponen digambarkan
Indeks untuk menilai kecekapan lajur dicadangkan
> Had
Komponen tidak boleh benar-benar mencapai keseimbangan pengedaran dalam dua fasa:
Resapan membujur komponen dalam lajur tidak boleh diabaikan:
Pengaruh pelbagai faktor kinetik ke atas proses pemindahan jisim tidak dipertimbangkan.
Hubungan antara kesan lajur dan halaju aliran fasa mudah alih tidak dapat dijelaskan:
Tidak jelas apakah faktor utama yang mempengaruhi kesan lajur
Masalah-masalah ini diselesaikan dengan memuaskan dalam teori kadar.
2. Teori kadar
Pada tahun 1956, sarjana Belanda VanDeemter et al.menyerap konsep teori dulang, dan menggabungkan faktor kinetik yang mempengaruhi ketinggian dulang, mengemukakan teori kinetik proses kromatografi - teori kadar, dan memperoleh persamaan VanDeemter.Ia menganggap proses kromatografi sebagai proses bukan keseimbangan dinamik dan mengkaji pengaruh faktor kinetik ke atas peluasan puncak (iaitu, kesan lajur).
Kemudian, Giddings dan Snyder et al.mencadangkan persamaan kadar kromatografi cecair (iaitu persamaan Giddings) berdasarkan persamaan VanDeemter (kemudian dipanggil persamaan kadar kromatografi gas) dan mengikut perbezaan sifat antara cecair dan gas.
(1) Persamaan Van Deemter
Di mana: H: ialah ketinggian papan
A: pekali istilah resapan pusar
B: pekali istilah resapan molekul
C: pekali bagi jangka rintangan pemindahan jisim
(2) Persamaan Giddings
Analisis kuantitatif dan kualitatif
(1) Analisis kualitatif
Analisis kromatografi kualitatif adalah untuk menentukan sebatian yang diwakili oleh setiap puncak kromatografi.Oleh kerana pelbagai bahan mempunyai nilai pengekalan yang pasti di bawah keadaan kromatografi tertentu, nilai pengekalan boleh digunakan sebagai indeks kualitatif.Pelbagai kaedah kualitatif kromatografi pada masa ini berdasarkan nilai pengekalan.
Walau bagaimanapun, bahan yang berbeza mungkin mempunyai nilai pengekalan yang serupa atau serupa di bawah keadaan kromatografi yang sama, iaitu, nilai pengekalan tidak eksklusif.Oleh itu adalah sukar untuk mencirikan sampel yang tidak diketahui sepenuhnya berdasarkan nilai pengekalan sahaja.Jika berdasarkan pemahaman sumber, sifat dan tujuan sampel, penilaian awal komposisi sampel boleh dibuat, dan kaedah berikut boleh digunakan untuk menentukan sebatian yang diwakili oleh puncak kromatografi.
1. Kawalan kualitatif menggunakan bahan tulen
Di bawah keadaan kromatografi tertentu, yang tidak diketahui hanya mempunyai masa pengekalan yang ditentukan.Oleh itu, yang tidak diketahui boleh dikenal pasti secara kualitatif dengan membandingkan masa pengekalan bahan tulen yang diketahui di bawah keadaan kromatografi yang sama dengan masa pengekalan bahan yang tidak diketahui.Jika kedua-duanya adalah sama, bahan yang tidak diketahui mungkin merupakan bahan tulen yang diketahui;Jika tidak, yang tidak diketahui bukanlah bahan tulen.
Kaedah kawalan bahan tulen hanya terpakai kepada bahan yang tidak diketahui yang komposisinya telah diketahui, yang komposisinya agak mudah, dan yang bahan tulennya diketahui.
2. Kaedah nilai pengekalan relatif
Nilai pengekalan relatif α, merujuk kepada pelarasan antara komponen i dan bahan rujukan Nisbah nilai pengekalan:
Ia hanya berubah dengan perubahan suhu fiksatif dan lajur, dan tiada kaitan dengan keadaan operasi lain.
Pada fasa pegun dan suhu lajur tertentu, nilai pengekalan terlaras komponen i dan bahan rujukan s diukur masing-masing, dan kemudian dikira mengikut formula di atas.Nilai pengekalan relatif yang diperoleh boleh dibandingkan secara kualitatif dengan nilai yang sepadan dalam literatur.
3, menambah bahan yang diketahui untuk meningkatkan kaedah ketinggian puncak
Apabila terdapat banyak komponen dalam sampel yang tidak diketahui, puncak kromatografi yang diperoleh adalah terlalu padat untuk dikenal pasti dengan mudah melalui kaedah di atas, atau apabila sampel yang tidak diketahui hanya digunakan untuk analisis item yang ditentukan.
"Mula-mula kromatogram sampel yang tidak diketahui dibuat, dan kemudian kromatogram selanjutnya diperoleh dengan menambahkan bahan yang diketahui kepada sampel yang tidak diketahui."Komponen dengan ketinggian puncak yang meningkat boleh diketahui untuk bahan tersebut.
4. Kekalkan kaedah kualitatif indeks
Indeks pengekalan mewakili tingkah laku pengekalan bahan pada fiksatif dan pada masa ini merupakan indeks kualitatif yang paling banyak digunakan dan diiktiraf di peringkat antarabangsa dalam GC.Ia mempunyai kelebihan kebolehulangan yang baik, standard seragam dan pekali suhu kecil.
Indeks pengekalan hanya berkaitan dengan sifat fasa pegun dan suhu lajur, tetapi tidak dengan keadaan eksperimen lain.Ketepatan dan kebolehulangannya sangat baik.Selagi suhu lajur adalah sama dengan fasa pegun, nilai literatur boleh digunakan untuk pengenalpastian, dan tidak perlu menggunakan bahan tulen untuk perbandingan.
(2)Analisis kuantitatif
Asas untuk kuantifikasi kromatografi:
Tugas analisis kuantitatif adalah untuk mencari ratusan komponen dalam sampel campuran
Kandungan pecahan.Kuantifikasi kromatografi adalah berdasarkan yang berikut: apabila keadaan operasi adalah konsisten, adalah
Jisim (atau kepekatan) komponen yang diukur ditentukan oleh isyarat tindak balas yang diberikan oleh pengesan
Ia berkadar.Iaitu:
Asas untuk kuantifikasi kromatografi:
Tugas analisis kuantitatif adalah untuk mencari ratusan komponen dalam sampel campuran
Kandungan pecahan.Kuantifikasi kromatografi adalah berdasarkan yang berikut: apabila keadaan operasi adalah konsisten, adalah
Jisim (atau kepekatan) komponen yang diukur ditentukan oleh isyarat tindak balas yang diberikan oleh pengesan
Ia berkadar.Iaitu:
1. Kaedah pengukuran kawasan puncak
Kawasan puncak ialah data kuantitatif asas yang disediakan oleh kromatogram, dan ketepatan pengukuran kawasan puncak secara langsung mempengaruhi keputusan kuantitatif.Kaedah pengukuran yang berbeza digunakan untuk puncak kromatografi dengan bentuk puncak yang berbeza.
Sukar untuk mencari nilai sebenar musim sejuk dalam analisis kuantitatif:
Di satu pihak kerana kesukaran mengukur jumlah suntikan mutlak dengan tepat: sebaliknya
Kawasan puncak bergantung pada keadaan kromatografi, dan jalur kromatografi harus dikekalkan apabila nilai diukur
Ia tidak mungkin dan tidak mudah untuk melakukan perkara yang sama.Dan walaupun anda boleh melakukannya dengan betul
Nilai yang tepat, juga kerana tiada standard bersatu dan tidak boleh digunakan secara langsung.
2. Faktor pembetulan kuantitatif
Definisi faktor pembetulan kuantitatif: jumlah komponen yang memasuki pengesan (m)
Nisbah kawasan puncak kromatografinya (A) atau ketinggian puncak () ialah pemalar kekadaran (,
Pemalar kekadaran dipanggil faktor pembetulan mutlak untuk komponen.
Sukar untuk mencari nilai sebenar musim sejuk dalam analisis kuantitatif:
Di satu pihak kerana kesukaran mengukur jumlah suntikan mutlak dengan tepat: sebaliknya
Kawasan puncak bergantung pada keadaan kromatografi, dan jalur kromatografi harus dikekalkan apabila nilai diukur
Ia tidak mungkin dan tidak mudah untuk melakukan perkara yang sama.Dan walaupun anda boleh melakukannya dengan betul
Nilai yang tepat, juga kerana tiada standard bersatu dan tidak boleh digunakan secara langsung.
Iaitu, faktor pembetulan relatif 'komponen ialah komponen dan bahan rujukan s
Nisbah faktor pembetulan mutlak.
Ia boleh dilihat bahawa faktor pembetulan relatif adalah apabila kualiti komponen berbanding standard.
Apabila bahan s adalah sama, luas puncak bahan rujukan ialah luas puncak komponen
Pelbagai.Jika sesetengah komponen mempunyai jisim m dan kawasan puncak A, maka bilangan f'A
Nilai adalah sama dengan luas puncak bahan rujukan dengan jisim.Dalam kata lain,
Melalui faktor pembetulan relatif, kawasan puncak setiap komponen boleh diasingkan
Ditukarkan kepada kawasan puncak bahan rujukan yang sama dengan jisimnya, kemudian nisbahnya
Piawaian adalah bersatu.Jadi ini adalah kaedah ternormal untuk mengetahui peratusan setiap komponen
Asas kuantiti.
Kaedah mendapatkan faktor pembetulan relatif: nilai faktor pembetulan relatif hanya dibandingkan dengan makhluk
Pengukuran adalah berkaitan dengan standard dan jenis pengesan, tetapi dengan jalur operasi
Tidak mengapa.Oleh itu, nilai boleh diperolehi daripada rujukan dalam literatur.Jika teks
Jika anda tidak dapat mencari nilai yang diingini dalam tawaran, anda juga boleh menentukannya sendiri.Kaedah penentuan
Kaedah: Sejumlah bahan terukur sepuluh bahan rujukan terpilih → dijadikan kepekatan tertentu
Kawasan puncak kromatografi A dan As bagi kedua-dua komponen telah diukur.
Itu formulanya.
3. Kaedah pengiraan kuantitatif
(1) Kaedah normalisasi kawasan
Jumlah kandungan semua pecahan bebas puncak dikira sebagai 100% untuk kuantifikasi
Kaedah itu dipanggil normalisasi.Formula pengiraannya adalah seperti berikut:
Di mana P,% ialah peratusan kandungan komponen yang diuji;A1, A2... A n ialah komponen 1. Luas puncak 1~n;f'1, f'2... f'n ialah faktor pembetulan relatif bagi komponen 1 hingga n.
(2) kaedah standard luaran
Kaedah perbandingan kuantitatif antara isyarat tindak balas komponen yang akan diuji dalam sampel dan komponen tulen yang akan diuji sebagai kawalan.
(3) Kaedah standard dalaman
Kaedah piawai dalaman yang dipanggil ialah kaedah di mana sejumlah bahan tulen ditambah kepada larutan piawai bahan yang diuji dan larutan sampel sebagai piawai dalaman, dan kemudian dianalisis dan ditentukan.
(3) kaedah penambahan standard
Kaedah penambahan standard, juga dikenali sebagai kaedah penambahan dalaman, adalah untuk menambah jumlah tertentu (△C)
Rujukan bahan ujian telah ditambah kepada larutan sampel yang akan diuji, dan ujian telah ditambah kepada ujian
Puncak larutan sampel selepas bahan adalah lebih tinggi daripada larutan sampel asal
Pertambahan luas (△A) digunakan untuk mengira kepekatan bahan dalam larutan sampel
Kandungan (Cx)
Di mana Ax ialah kawasan puncak bahan yang akan diukur dalam sampel asal.
Masa siaran: Mac-27-2023