Przeczytaj
Spośród wielu różnych metod i technik analitycznych, czołowe miejsce zajmuje chromatografiachromatografia, która ze względu na swoje zalety jest powszechnie stosowana zarówno w laboratoriach kontrolno‑pomiarowych, jak i naukowo‑badawczych. Do rozdziału i identyfikacji m.in związków organicznych, stosowania jest chromatografia gazowa (GC) i wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC). Czy wymienione metody są w pełni zautomatyzowane?
GC
Chromatografia gazowa (GC – ang. gas chromatography) jest metodą analityczną, w której do rozdziału, jako fazy ruchomejfazy ruchomej, używa się gazu nośnego (najczęściej jest to hel lub argon). Fazą stacjonarnąFazą stacjonarną (nieruchomą) jest porowate ciało stałe lub polimer organiczny.
Zastosowanie
Chromatografia gazowa wykorzystywana jest do rozdziału oraz identyfikacji próbek zarówno gazowych, jak i ciekłych. Mogą to być mieszaniny lotnych związków organicznych i nieorganicznych, które w trakcie analizy mają postać gazów lub par. W praktyce oznacza to, że temperatury wrzenia analizowanych substancji nie przekraczają , a ich masy są mniejsze niż DaDa. Z tego względu czasem istnieje konieczność przeprowadzenia procesu derywatyzacjiderywatyzacji, która zapewnia uzyskanie żądanych właściwości próbki. Chromatografia gazowa umożliwia przeprowadzenie analizy jakościowej oraz ilościowej.
HPLC
Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC – ang. high performance liquid chromatography). Metoda HPLC wykorzystuje efekt rozdziału chromatograficznego z użyciem cieczy jako fazy ruchomejfazy ruchomej. Skład fazy ciekłej i rodzaj fazy stacjonarnejfazy stacjonarnej jest uzależniony od składu badanych próbek oraz typu oddziaływań, wykorzystywanych do osiągnięcia separacji ich składników.
Podczas analiz prowadzonych techniką HPLC, wykorzystywane są różne sposoby rozdziału. Niewątpliwie podstawowe techniki oparte są o polarność rozdzielanych związków. Do rozdzielenia związków zawartych w mieszaninie dochodzi wtedy, gdy wykazują one inne powinowactwopowinowactwo zarówno do fazy stacjonarnejfazy stacjonarnej, jak i ruchomej. W takiej sytuacji czas, jaki jest potrzebny na przebycie drogi w systemie – od momentu nastrzyku do wykrycia przez detektor, dla każdego związku będzie inny. Stąd wiedza, dotycząca właściwości chemicznych analizowanych związków, jest kluczowa w aspekcie przeprowadzenia ich rozdziału chromatograficznego.
Zapoznaj się z poniższą grafiką interaktywną i sprawdź, jak wygląda rozdział chromatograficzny w przypadku małego i dużego powinowactwa do fazy ruchomej.
Zapoznaj się z opisem grafiki interaktywnej i sprawdź, jak wygląda rozdział chromatograficzny w przypadku małego i dużego powinowactwa do fazy ruchomej.
Faza ruchoma
Właściwości fazy ruchomej również odgrywają istotną rolę w procesie rozdziału chromatograficznego. Jeśli faza ruchoma zapewnia wystarczający rozdział związków polarnych, związki mniej polarne będą dłużej zatrzymywane na kolumnie i odwrotnie. Nie zawsze istnieje możliwość uzyskania dostatecznego rozdziału z wykorzystaniem fazy ruchomej składającej się z jednego rozpuszczalnika. Zazwyczaj w takiej sytuacji należy zastosować układ dwóch lub więcej rozpuszczalników.
Warunki rozdziału
Dobór warunków rozdzielania może być procesem trudnym i pracochłonnym. Pomimo możliwości zmiany parametrów chromatograficznych, nie zawsze udaje się uzyskać efektywny rozdział wszystkich składników zawartych w analizowanej próbce. Z tego powodu, w zależności od charakteru analizowanych związków oraz polarności zarówno fazy stacjonarnej, jak i ruchomej, w praktyce stosuje się kilka układów chromatograficznych, scharakteryzowanych w tabeli.
Układ LC | Faza ruchoma | Faza stacjonarna | Rodzaj rozdzielanych składników |
---|---|---|---|
NP | rozpuszczalniki organiczne: dichlorometan, octan etylu | krzemionka aminowa, cyjankowa, diol | związki organiczne nierozpuszczalne w wodzie |
RP | woda/ rozpuszczalnik organiczny | , , , cyjankowa, aminowa | związki niepolarne, słabe kwasy i zasady |
HILIC | acetonitryl z wodą, dodatki substancji jonowych | polarna, czysta krzemionka | związki polarne |
IEC | wodne roztwory buforowe | anionowa lub kationowa, żywice jonowymienne | związki jonowe, jony nieorganiczne |
Indeks górny Gdzie: NP – normalny układ faz; RP – odwrócony układ faz; HILC – chromatografia oddziaływań hydrofilowych; IEC –- chromatografia jonowymienna. Indeks górny koniecGdzie: NP – normalny układ faz; RP – odwrócony układ faz; HILC – chromatografia oddziaływań hydrofilowych; IEC –- chromatografia jonowymienna.
Podobnie jak w przypadku chromatografii GC, chromatografia HPLC umożliwia przeprowadzenie analizy jakościowej i ilościowej.
Zastosowanie
Słownik
(gr. chrṓma „barwa”, gráphō „piszę”) fizykochemiczna metoda rozdziału, w której wykorzystuje się różnicę sił oddziaływania składników z fazą ruchomą (poruszającą się w określonym kierunku) i nieruchomą (stacjonarną)
składnik wykrywany lub/i oznaczany w analizowanej próbce
czas od momentu wstrzyknięcia próbki na kolumnę do momentu pojawienia się maksimum sygnału rozpatrywanego analitu na detektorze
graficzny zapis wyniku prowadzonego rozdzielenia, czyli zależność intensywności sygnału detektora w funkcji czasu analizy
aparat stosowany podczas rozdziału chromatograficznego
proces wymywania składników
substancja umieszczona w kolumnie chromatograficznej (chromatografia kolumnowa) lub na płaszczyźnie (chromatografia cienkowarstwowa), która ma budowę porowatą i spełnia rolę sorbentu, tzn działa na zasadzie zatrzymywania składników rozdzielanej mieszaniny na powierzchni (adsorpcja) lub w masie (absorpcja)
eluent lub inaczej czynnik wymywający; w przypadku chromatografii cieczowej, jest nim ciekły rozpuszczalnik, który przenosi analizowaną substancję przez złoże, a w przypadku chromatografii gazowej – gaz; mówimy wtedy o gazie nośnym
(łac. derivatio „odłączanie, skierowanie w bok” ) reakcja chemiczna, w wyniku której otrzymywana jest pochodna badanego analitu o lepszych właściwościach fizykochemicznych, dzięki czemu możliwy jest rozdział chromatograficzny
(dalton) jednostka masy atomowej, potocznie unit
zdolność do oddziaływań chemicznych np, hydrofobowych, hydrofilowych pomiędzy fazą stacjonarną lub ruchomą a cząsteczkami analizowanego związku
Bibliografia
Hardy J. K,, Separation Process Principles. Chemical and Biochemical Operations, wyd. 3, 2005.
Kocjan R., Chemia analityczna. Podręcznik dla studentów, t. 2, Warszawa 2000.
Minczewski J., Marczewski Z., Chemia analityczna. T. 3. Analiza instrumentalna, Warszawa.
Szczepaniak W., Metody instrumentalne w analizie chemicznej, Warszawa 1996.
Witkiewicz Z., Podstawy chromatografii, Warszawa 2000.