Sprawdź się

Pokaż ćwiczenia:

Ćwiczenie 1

Student otrzymał do analizy mieszaninę zawierającą trzy różne substancje organiczne, o wzorach przedstawionych poniżej.

Student otrzymał do analizy mieszaninę zawierającą trzy różne substancje organiczne. Zapoznaj się z opisem wzorów.

RbHR1MT23uhsG

Na ilustracji znajdują się wzory strukturalne 1-butanolu, pentanu i chlorku etylu. Wzór 1-butanolu: połączone są ze sobą cztery atomy węgla. Skrajny atom węgla leżący z lewej strony łańcucha łączy się z dwoma atomami wodoru i grupą OH, skrajny atom węgla leżący po prawej stronie łączy się z trzema atomami wodoru. Pozostałe atomy węgla - każdy z nich - łączy się z dwoma atomami wodoru. Wzór chlorku etylu: dwa atomy węgla łączą się ze sobą. Atom węgla leżący po lewej stronie łączy się z dwoma atomami wodoru i z atomem chloru. Drugi atom węgla łączy się z trzema atomami wodoru. Wzór pentanu: łańcuch główny tworzy pięć atomów węgla. Skrajne atomy łączą się z trzema atomami wodoru, pozostałe z dwoma. — Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RhOlwyq3zqvi7

Podczas jednej z prób rozdziału, przy pomocy chromatografii HPLC w odwróconym układzie faz (RP), student zastosował bardzo polarny rozpuszczalnik. Wskaż, który ze składników opuści kolumnę jako pierwszy.

1-butanol
chlorek etylu
pentan

R1J8KOcKlvCAU1

Ćwiczenie 2

Które wyrażenie dotyczy chromatografii typu GC, a które HPLC? Zaznacz odpowiedź w wybranej kolumnie. Niektóre wyrażenia mogą być poprawne dla obu technik.

Stwierdzenie	GC	HPLC
Próbka musi być lotna lub derywatyzowana przed analizą.	□	□
Nie ma górnej granicy masy cząsteczkowej, o ile próbka może być rozpuszczona w odpowiedniej fazie ruchomej.	□	□
Większość analitów ma masę cząsteczkową (MW) poniżej 500 Da (z powodu problemów z lotnością).	□	□
Lotność nie jest ważna, jednak rozpuszczalność w fazie ruchomej staje się krytyczna dla analizy.	□	□

Ćwiczenie 3

( $\dots$ ) Znane są różne procedury przeznaczone do oznaczania leków. Można wykorzystać wysokosprawną chromatografię cieczową (HPLC)( $\dots$ ) lub chromatografię gazową z detektorem mas (GC/MS). Celem badań było opracowanie metodyki równoczesnego oznaczania trzech wybranych leków: trimetoprimu, sulfametoksazolu i diklofenaku w moczu z wykorzystaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej. W celu określenia wpływu odczynu roztworu na analizę wybranych leków, przeprowadzono analizę procesu chromatograficznego rozdzielenia leków, z zastosowaniem w fazie ruchomej acetonitrylu ( $A$ ) i buforu zasadowego ( $Bz$ ) o $pH 10$ lub buforu kwaśnego ( $Bk$ ) o $pH 3$ .

W pierwszym etapie badań, dla każdego z leków i każdego buforu wykonano po trzy analizy, za każdym razem stosując inny skład fazy ruchomej: acetonitryl i bufor w stosunku $60 : 40$ , $40 : 60$ lub $20 : 80$ . Stężenie leków w badanych roztworach wodnych wynosiło $10 \frac{mg}{l}$ .

( $\dots$ ) W drugim etapie badań skorzystano z programu elucji złożonego z pięciu korków stosując acetoniryl ( $A$ ) oraz bufor kwaśny ( $Bk$ ):

● krok $I$ – $A$ : $Bk$ $20 : 80$ , czas trwania $1$ minuta (elucja izokratyczna),

● krok $II$ – liniowe przejście z $20$ do $40 %$ udziału acetonitrylu, czas trwania $1$ minuta (elucja gradientowa)

● krok $III$ – $A$ : $Bk$ $40 : 60$ , czas trwania $1$ minuta (elucja izokratyczna),

● krok $IV$ – liniowe przejście z $40$ do $70 %$ udziału acetonitrylu, czas trwania $1$ minuta (elucja gradientowa)

● krok $V$ – $A$ : $Bk$ $70 : 30$ , czas trwania $9$ minut (elucja izokratyczna) ( $\dots$ ).

Na podstawie:

A. Gnida, D. Marciocha, J. Turek‑Szytow, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2017, nr 20(4), s. 429‑445. licencja CC BY‑NC

Oceń, czy w pierwszym etapie badań zastosowano elucję gradientową, czy izokratyczną. Odpowiedź uzasadnij.

Rr4CpTIUCJA7w

Odpowiedź:

Ćwiczenie 4

( $\dots$ ) Znane są różne procedury przeznaczone do oznaczania leków. Można wykorzystać wysokosprawną chromatografię cieczową (HPLC)( $\dots$ ) lub chromatografię gazową z detektorem mas (GC/MS). Celem badań było opracowanie metodyki równoczesnego oznaczania trzech wybranych leków: trimetoprimu, sulfametoksazolu i diklofenaku w moczu, z wykorzystaniem wysokosprawnej chromatografii cieczowej. W celu określenia wpływu odczynu roztworu na analizę wybranych leków, przeprowadzono analizę procesu chromatograficznego rozdzielenia leków, z zastosowaniem w fazie ruchomej acetonitrylu ( $A$ ) i buforu zasadowego ( $Bz$ ) o $ph 10$ lub buforu kwaśnego ( $Bk$ ) o $ph 3$ .

( $\dots$ ) W drugim etapie badań skorzystano z programu elucji złożonego z pięciu korków, stosując acetoniryl ( $A$ ) oraz bufor kwaśny ( $Bk$ ):

● krok $I$ – $A$ : $Bk$ $20 : 80$ , czas trwania: $1$ minuta (elucja izokratyczna);

● krok $II$ – liniowe przejście z $20$ do $40 %$ udziału acetonitrylu, czas trwania: $1$ minuta (elucja gradientowa);

● krok $III$ – $A$ : $Bk$ $40 : 60$ , czas trwania: $1$ min. (elucja izokratyczna);

● krok $IV$ – liniowe przejście z $40$ do $70 %$ udziału acetonitrylu, czas trwania: $1$ minuta (elucja gradientowa);

● krok $V$ – $A$ : $Bk$ $70 : 30$ , czas trwania: $9$ minut (elucja izokratyczna) ( $\dots$ ).

Na podstawie:

A. Gnida, D. Marciocha, J. Turek‑Szytow, Inżynieria i Ochrona Środowiska 2017, nr 20(4), s. 429‑445. licencja CC BY‑NC

R1YOFjIvcFcPP

Odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

RfyKOozMndHJy

Na osi $x$ zaznacz czas retencji (min), a na osi $y$ udział acetonitrylu w fazie ruchomej ( $%$ ).

RSakj9A35dVN9

Wykres zależności udziału actonitrylu w fazie ruchomej w procentach od czasu retencji w minutach. Na wykresie jest krzywa. Pierwszy odcinek krzywej jest równoległy do osi X, ma wartość od 0 do 1 minuty na osi X i 20% na osi Y. Ten odcinek oznaczono jako Krok <math aria‑label="pierwszy">I. Następnie krzywa rośnie do wartości 2 minuty na osi X i 40% na osi Y. To krok <math aria‑label="drugi">II. Następnie jest odcinek równoległy do osi X na odcinku od 2 do 3 minut, wartość na osi Y wynosi 40%. To krok <math aria‑label="trzeci">III. W kroku <math aria‑label="czwartym">IV krzywa wznosi się pomiędzy 3 a 4 minutami i wartości 70% na osi Y. Potem krzywa biegnie ponownie równolegle do osi X od wartości 4 do 13 minut i 70% na osi Y. To krok <math aria‑label="piąty">V. — Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Ćwiczenie 5

Student wykonał analizę GC oleju roślinnego. Wyniki eksperymentu przedstawia poniższy rysunek. Na podstawie informacji uzupełnij zdania, wstawiając odpowiednie wyrażenie w puste pole.

Student wykonał analizę GC oleju roślinnego. Zapoznaj się z opisem rysunku. Na podstawie informacji uzupełnij zdania, wstawiając odpowiednie wyrażenie w puste pole.

RIa3pJdB8Sjdd

Wykres zależności intensywności sygnału z detektora od czasu. Krzywa ma cztery maksima: 0,25 minuty, intensywność nieco powyżej 10000; 5,1 minuty, powyżej 50000; 6,2 minuty, około 45000; 7,5 minuty, około 60000. — Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RHFSQmDDLvCyI

Za pomocą 1. największa, 2. analitu, 3. ostatni, 4. 5,1, 5. 6,2, 6. 3, 7. najmniejsza, 8. wielkość sygnałów, 9. ilość pików, 10. chromatogramie, 11. chromatografii, 12. ostatni, 13. 4, 14. chromatogramu, 15. 7,5, 16. 1, 17. fazie stacjonarnej, 18. 0,25, 19. pierwszy, 20. eluentu, 21. pierwszy GC rozdzielona została mieszanina zawierająca 1. największa, 2. analitu, 3. ostatni, 4. 5,1, 5. 6,2, 6. 3, 7. najmniejsza, 8. wielkość sygnałów, 9. ilość pików, 10. chromatogramie, 11. chromatografii, 12. ostatni, 13. 4, 14. chromatogramu, 15. 7,5, 16. 1, 17. fazie stacjonarnej, 18. 0,25, 19. pierwszy, 20. eluentu, 21. pierwszy składniki, co sugeruje 1. największa, 2. analitu, 3. ostatni, 4. 5,1, 5. 6,2, 6. 3, 7. najmniejsza, 8. wielkość sygnałów, 9. ilość pików, 10. chromatogramie, 11. chromatografii, 12. ostatni, 13. 4, 14. chromatogramu, 15. 7,5, 16. 1, 17. fazie stacjonarnej, 18. 0,25, 19. pierwszy, 20. eluentu, 21. pierwszy. Najmniejszą intensywność sygnału detektora obserwuje się dla 1. największa, 2. analitu, 3. ostatni, 4. 5,1, 5. 6,2, 6. 3, 7. najmniejsza, 8. wielkość sygnałów, 9. ilość pików, 10. chromatogramie, 11. chromatografii, 12. ostatni, 13. 4, 14. chromatogramu, 15. 7,5, 16. 1, 17. fazie stacjonarnej, 18. 0,25, 19. pierwszy, 20. eluentu, 21. pierwszy, który pojawia się w 1. największa, 2. analitu, 3. ostatni, 4. 5,1, 5. 6,2, 6. 3, 7. najmniejsza, 8. wielkość sygnałów, 9. ilość pików, 10. chromatogramie, 11. chromatografii, 12. ostatni, 13. 4, 14. chromatogramu, 15. 7,5, 16. 1, 17. fazie stacjonarnej, 18. 0,25, 19. pierwszy, 20. eluentu, 21. pierwszy pomiaru. Zakładając, że szerokości pików przy podstawie są jednakowe, można stwierdzić, że zawartość składnika, który pojawia się w 7,5 minucie, jest w badanym oleju 1. największa, 2. analitu, 3. ostatni, 4. 5,1, 5. 6,2, 6. 3, 7. najmniejsza, 8. wielkość sygnałów, 9. ilość pików, 10. chromatogramie, 11. chromatografii, 12. ostatni, 13. 4, 14. chromatogramu, 15. 7,5, 16. 1, 17. fazie stacjonarnej, 18. 0,25, 19. pierwszy, 20. eluentu, 21. pierwszy. Jako 1. największa, 2. analitu, 3. ostatni, 4. 5,1, 5. 6,2, 6. 3, 7. najmniejsza, 8. wielkość sygnałów, 9. ilość pików, 10. chromatogramie, 11. chromatografii, 12. ostatni, 13. 4, 14. chromatogramu, 15. 7,5, 16. 1, 17. fazie stacjonarnej, 18. 0,25, 19. pierwszy, 20. eluentu, 21. pierwszy pojawia się na 1. największa, 2. analitu, 3. ostatni, 4. 5,1, 5. 6,2, 6. 3, 7. najmniejsza, 8. wielkość sygnałów, 9. ilość pików, 10. chromatogramie, 11. chromatografii, 12. ostatni, 13. 4, 14. chromatogramu, 15. 7,5, 16. 1, 17. fazie stacjonarnej, 18. 0,25, 19. pierwszy, 20. eluentu, 21. pierwszy składnik którego sygnał jest położony najbliżej prawej strony. Jako 1. największa, 2. analitu, 3. ostatni, 4. 5,1, 5. 6,2, 6. 3, 7. najmniejsza, 8. wielkość sygnałów, 9. ilość pików, 10. chromatogramie, 11. chromatografii, 12. ostatni, 13. 4, 14. chromatogramu, 15. 7,5, 16. 1, 17. fazie stacjonarnej, 18. 0,25, 19. pierwszy, 20. eluentu, 21. pierwszy opuszcza kolumnę składnik, którego intensywność na powyższej ilustracji jest najmniejsza.

pierwszy, 1, chromatografii, chromatogramie, 7,5, 5,1, pierwszy, najmniejsza, ilość pików, 4, ostatni, 3, ostatni, eluentu, wielkość sygnałów, 0,25, największa, 6,2, analitu, fazie stacjonarnej, chromatogramu

Za pomocą .......................................... GC rozdzielona została mieszanina, która zawierała .......................................... składniki, co sugeruje ........................................... Najmniejszą intensywność sygnału detektora obserwowano dla .........................................., który pojawił się w .......................................... minucie pomiaru. Zakładając, że szerokości pików przy podstawie są jednakowe, można stwierdzić, że zawartość składnika, który pojawił się w 7,5 minucie, jest w badanym oleju ........................................... Jako .......................................... pojawił się na .......................................... składnik, którego sygnał był położony najbliżej prawej strony. Z kolei jako .........................................., opuścił kolumnę składnik, którego intensywność na powyższej ilustracji jest najmniejsza.

Ćwiczenie 6

Na podstawie poniższych informacji oceń, w której mieszaninie zawartość składnika $A$ jest większa, a także określ składnik, którego zawartość jest największa w danej mieszaninie. Odpowiedź uzasadnij.

Mieszanina $1$ :

R8GXam1wszIDa

Wykres zależności intensywności sygnału z detektora od czasu. Krzywa ma cztery maksima oznaczone jako A, B, C, D. A - 5,5 minuty. B - 11,5 minuty. C - 17 minut. D - 21 minut. Punkt C jest najwyższy, a B najniższy. — Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

Mieszanina $2$ :

R1drA7JMYjclN

Pole powierzchni pod pikiem	$3000$	$2000$	$1600$	$2900$
Mieszanina $2$	$A$	$B$	$C$	$D$
Pole powierzchni pod pikiem	$1500$	$2000$	$1000$	$3200$

RZv2llYUXjEzW

Odpowiedź

W mieszaninie 1 zawartość składnika $A$ jest większa niż w mieszaninie $2$ , co wynika z wartości pola powierzchni pod pikiem. Jednocześnie w mieszaninie nr $1$ składnik $A$ występuje w największej ilości.

W mieszaninie nr $2$ zawartość skąłdnika $D$ jest nawiększa, ponieważ pole powierzchni pod pikiem $D$ jest największe.

Ćwiczenie 7

Poniżej przedstawiono parametry warunkujące rozdział chromatograficzny.

Parametr	Symbol	Wzór	Definicja
Czas retencji	$t_{R}$	$-$	Czas, jaki potrzebny jest na wymycie analitu do momentu pojawienia się w detektorze.
Czas martwy	$t_{0}$	$-$	Czas, jaki upływa do momentu pojawienia się w detektorze substancji nie oddziałującej z wypełnieniem kolumny.
Zredukowany czas retencji	$t_{R} - t_{0}$	$-$	Różnica między czasem retencji a czasem martwym.
Współczynnik pojemności	$k$	$k = \frac{t_{R} - t_{0}}{t_{0}}$	Stosunek zredukowanego czasu retencji do czasu martwego.
Selektywność	$α$	$α = \frac{k_{B}}{k_{A}}$	Stosunek współczynników pojemnościowych rozdzielanych substancji.
Rozdzielczość	$R$	$R = \frac{2 \cdot (t_{B} - t_{A})}{w_{B} - w_{A}}$	Charakteryzuje rozdzielenie dwóch pików.
Liczba półek teoretycznych	$N$	$-$	Liczba niewielkich pasm, rozmieszczonych wzdłuż kolumny, w których dochodzi do równowagowego podziału substancji między fazę stacjonarną a ruchomą.

Zaawansowana chemia analityczna w naukach biomedyczno‑farmaceutycznch, pod red. Domingues'a P., Garcii A., Skrzydlewskiej E. (dostęp online: 12.02.2021 r.) ISBN 978‑83‑951534‑9-5, licencja: CC BY‑NC 3.0.

Na rysunku przedstawiono fragment chromatogramu mieszaniny węglowodorów, który został wykonany przy pomocy chromatografu GC. Podpisz rysunek, wstawiając odpowiednie symbole w oznaczone miejsca.

RsDYp4oHjfgOu

Źródło: GroMar Sp. z o.o., licencja: CC BY-SA 3.0.

RdT0GfGkfCkV9

Ćwiczenie 8

Poniżej przedstawiono parametry warunkujące rozdział chromatograficzny.

Parametr	Symbol	Wzór	Definicja
Czas retencji	$t_{R}$	$-$	Czas, jaki potrzebny jest na wymycie analitu do momentu pojawienia się w detektorze.
Czas martwy	$t_{0}$	$-$	Czas, jaki upływa do momentu pojawienia się w detektorze substancji nie oddziałującej z wypełnieniem kolumny.
Zredukowany czas retencji	$t_{R} - t_{0}$	$-$	Różnica między czasem retencji a czasem martwym.
Współczynnik pojemności	$k$	$k = \frac{t_{R} - t_{0}}{t_{0}}$	Stosunek zredukowanego czasu retencji do czasu martwego.
Selektywność	$α$	$α = \frac{k_{B}}{k_{A}}$	Stosunek współczynników pojemnościowych rozdzielanych substancji.
Rozdzielczość	$R$	$R = \frac{2 \cdot (t_{B} - t_{A})}{w_{B} - w_{A}}$	Charakteryzuje rozdzielenie dwóch pików.
Liczba półek teoretycznych	$N$	$-$	Liczba niewielkich pasm, rozmieszczonych wzdłuż kolumny, w których dochodzi do równowagowego podziału substancji między fazę stacjonarną a ruchomą.

Oblicz parametr $R$ w sytuacji przedstawionej na rysunku a) oraz b), a następnie sformułuj wniosek dotyczący zależności pomiędzy wartością $R$ a jakością rozdziału pików. Uwzględnij jednakową szerokość pików przy podstawie $W_{A} = W_{B} = 30$ .

RLdFQELthvdU4

Wykres zależności intensywności sygnału z detektora od czasu. Krzywa ma dwa maksima: 110 sekund, intensywność około 45 000; 350 sekund, intensywność około 60 000. — Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

R15yy1FU5bsNP

Wykres zależności intensywności sygnału z detektora od czasu. Krzywa ma dwa maksima: 110 sekund, intensywność około 45 000; 200 sekund, intensywność około 60 000. — Źródło: GroMar Sp. z o. o., licencja: CC BY-SA 3.0.

ROZePlkQURr0n

Rozwiązanie oraz odpowiedź zapisz w zeszycie do lekcji chemii, zrób zdjęcie, a następnie umieść je w wyznaczonym polu.

R1MOhPxw6Ab6S

Zastosuj wzór:

R = 2 \cdot \frac{t_{B} - t_{A}}{w_{B} + w_{A}}

Pamiętaj, że szerokość piku przy podstawie wyraża się w jednostkach czasu.

a) $R = 2 \cdot \frac{350 s - 110 s}{30 s + 30 s} = \frac{480 s}{60 s} = 8$

b) $R = 2 \cdot \frac{200 s - 110 s}{30 s + 30 s} = \frac{180 s}{60 s} = 3$

Wniosek: piki są tym lepiej rozdzielone, im wartość $R$ jest większa.

Film edukacyjny

Dla nauczyciela