2014 Instrumentalni Metodi a 12b Pred GC

18/12/2014

1

GASNA HROMATOGRAFIJAINSTRUMENTI

METODOLOGIJA

PRIMENA

Оддел V. Сепарациони методиПоглавје 25A. Гасно‐течна хроматографијаСког, Вест, Холер, Крауч, Аналитичка хемија

Предавање 12b, Инструментални аналитички методи (А), M. Стефова,2014http://hemija.pmf.ukim.edu.mk/subjects/view/212

Gas-cvrsta hromatografija, GSCGas-te~na hromatografija, GLC

TE^NA-CVRSTA ATSORPCIJA GGAASS-CVRSTA KOLONA RASPREDELBA TE^NA-TE^NA TENOK SLOJ JONSKA IZMENA GGAASS-TE^NA HARTIJA TE^NA-GEL

мобилна фаза - инертен гас без заемодејства со примерокот, само го носистационарна фаза – најчесто течност имобилизирана на цврста подлога – гасно-течна = гасна хроматографијагас-цврста хроматографија (атсорпциона) – многу ретко

18/12/2014

2

Gasen hromatograf1941: Martin & Synge – концепт за GLC (1952 Нобелова награда)1955: prv komercijalen instrument

1985: 200 000 gasni hromatografi vo svetot od 30 proizvoditeli

Cena: 10 000-100 000 Eur!Razvoj:Razvoj:

voveduvawe na elektronski integratori i kompjuterska obrabotka na podatocite vo 70-tite

avtomatska kontrola na instr. uslovi, cev~esti koloni vo 80-tite

kapilarni koloni, brza GC

Gasen hromatograf

18/12/2014

3

Gasen hromatograf

Gasen hromatograf

He, Ar, N2 , H225-50 mL/min

18/12/2014

4

Gasen hromatografинјектор0,1 – 20 μLsplit(less)

DETEKTORI za GCPO@ELNI KARAKTERISTIKIosetlivost (dene{nite detektori poseduvaatosetlivost vo granicite od 10-8 do 10-15 g/s)sli~en odgovor na prisustvoto na site analiti, ilialternativno, selektiven odgovor na daden analitili grupa analitistabilnost i reproducibilnostlinearen odgovor na prisustvoto na analiti {to se protega preku nekolku reda na goleminatemperaturen opseg od sobna temperatura do 400 °Cbrz odgovor na prisustvoto na analitotneosetliv na promeni na protokot, P i Tednostaven za upotreba, eftin, robustennedestruktiven

18/12/2014

5

DETEKTORI za GC

DETEKTORIPlameno-jonizaciski detektor Flame-Ionization Detector, FIDпиролиза-пламен⇒јони,електрони

ј !Prednosti:univerzalengolema osetlivost (10-13 g/s), golem linearen opseg (~107), neosetlivost na promeni na

b

=струја!

protokot na mobilnatafaza

Nedostatoci:destruktiven

18/12/2014

6

DETEKTORIDetektor na termi~ka provodlivost, (katarometar) Thermal Conductivity Detector,TCD

@ica od Pt, Au, W, poluprovodnik- termi~ka sprovodlivost zavisnaod okolniot gas He i H2: 6-8 patipogolema term. sprovodlivost odonaa na org. soedinenija

Prednosti: ednostavnost, golem linearen opseg (~105), reagira i na organski i na neorganski supstanci, nedestruktivnost

Nedostatoci: relativno niskata osetlivost (~10-8 ganalit/mL gas nosa~)

DETEKTORIDetektor so elektronski zafat Electron capture detector, ECD– sposоbnost za “fa}awe” na elektronisposоbnost za fa}awe na elektroni – elektrofilni supstanci i supstanci {to sodràt hlor – pesticidi, polihlorirani bifenili -ekolo{ki primeroci!– neosetliv na amini, alkoholi, jaglevodorodi

Prednosti: nedestruktivnost

Nedostatoci: ograni~en linearen odgovor (samo 2 reda na veli~ina)

18/12/2014

7

DRUGI DETEKTORIТермојонски детектор – сличен на FID – спец. за соединенија со N

и P (во пламен создаваат поголеми струи) – употреба за органофосфорни пестициди, фармацевтски важни соединенија

H ll ( )Hall-ов детектор (на електролитна спроводливост) –специфичен за соединенија со халоген, S или NФотојонизациски детектор – UV зрачење → (фото)јонизација на

молекулите (ароматични и др кои лесно се јонизираат со UV) → струја се мери меѓу две електроди.

Спрегнати детектори = хроматограф + спектрометарЌНАЈМОЌЕН ДЕТЕКТОР ЗА КАРАКТЕРИЗАЦИЈА НА ПРИМЕРОК =

МАСЕН СПЕКТРОМЕТАР – идентификација ↔ масени спектри, квантификација ↔ хроматографски пикови...

MS со квадруполMS со јонска стапицаGC/MS – магија = сепарација + идентификација/квантификација

KOLONA: srce na hromatografotDenes najmnogu se koristat:

kapilarni koloni (open tubular columns)WCOT (wall coated open tubular) - tenok sloj te~naWCOT (wall coated open tubular) - tenok sloj te~nastacionarna faza e nanesen na yidot od kolonata

SCOT (support coated open tubular) - vnatre{natapovr{ina na kapilarata e obloèna so tenok film(~30 μm) od inerten materijal-podloga (dijatomejskazemja) na koja e nanesena te~nata stacionarna faza ⇒pogolem kapacitet, no pomala efikasnost

FSOT (fused silica open tubular) izraboteni od фузираносиликатно стакло (спец. прочистен SiO2), imaat mnogupotenki yidovi vo sporedba so staklenite koloni i se dopolnitelno za{titeni so poliimidna obvivka ⇒pofleksibilni i pootporni na nadvore{ni vlijanija

18/12/2014

8

KOLONA: srce na hromatografotPorano:

pakuvani koloni (packed columns)cevka od staklo, metal ili teflondolìna 2-3 m, vnatre{en dijametar 2-4 mmubavo napolneti-spakuvani so fino isitnet materi-jal (cvrsta podloga) obloèna so film (0,05-1 μm)od te~na stacionarna fazaIdealna podloga: od mali (150-250 μm), uniformni, sferni~esti~ki so dobra mehani~ka~esti~ki so dobra mehani~kacvrstina i golema specifi~napovr{ina (1 m2/g) inertni navisoka T, uniformno se navla`nuvaat so te~nata faza

obrabotka so dimetilhlorosilan

dijatomejska zemja

KOLONA: srce na hromatografotkapilarni koloni (open tubular columns)

pakuvanа kolonа(packed column)

wall coated support coated

18/12/2014

9

KOLONA: srce na hromatografot

KOLONA: srce na hromatografotTe~na stacionarna fazamala isparlivost (TV > 100 °C + Tmax na kolonata);

bgolema termi~ka stabilnost;

mala hemiska reaktivnost (i na visoka temperatura);

cvrsto da se vrzuva na cvrstata podloga

koeficientite na raspredelba K = cs/cm na razli~nite analiti na imobiliziranata te~na faza treba da se razlikuvaattreba da se razlikuvaat

⇒ nivno razli~no zadrùvawe vo kolonata

⇒ analitite }e se razdelat vo kolonata!

SLI^NO SE RASTVORA VO SLI^NO!

⇒ polarnosta na stacionarnata faza treba da e bliska do onaa na komponentite od primerokot

18/12/2014

10

R Si

R

O Si

R

O Si

R

R

HO-CH2-CH2-(O-CH2-CH2)n-OH ⇒ polietilen glikol

−CH3⇒ polidimetil siloksan

−C6H5 (X %) ⇒ X % fenil-polidimetil siloksan

−C3H6CF3 (X %) ⇒ X % trifluoropropil-polidimetil siloksan

−C3H6CN (X %) ⇒ X % cijanopropil-polidimetil siloksan

R Si

R

O Si

R

O Si

R

R

n

KOLONA: srce na hromatografotprodolùvawe na ìvotot na kolonite:- vrzuvawe na ednomolekularen sloj od stac.faza za povr{inata na silika gelot so hemiskareakcija ⇒ vrzani stacionarni fazi (b d dreakcija ⇒ vrzani stacionarni fazi (bondedstationary phases);vmreùvawe (cross-linking): po nanesuvaweto naslojot od te~nata faza se dodava peroksid i sezagreva - umreùvawe so sozdavawe na C-C vrskipome|u C-atomi od razli~ni nizi⇒ umreènistacionarni fazi (cross-linked stationary phases)stacionarni fazi (cross-linked stationary phases).debelina na slojot od stacionarnata faza, kojkaj komerc. koloni se dviì od 0,1 do 5 μmnaj~esto: kapilarni koloni so L=15-60 m, ID 0,25ili 0,32 mm, debelina na slojot od stac. faza od0,25 μm.

18/12/2014

11

Gasna hromatografija - primeniза испарливи, термостабилни соединенија до 300-400 °C

Gasna hromatografija - metodologija

1 Obrazuvawe na isparlivi soedinenija

analiti~ar: procenka na primerokot, izbor na pogodna kolona i uslovi za uspe{no razdeluvawe i analiza.

1. Obrazuvawe na isparlivi soedinenijatemperatura na kolonata > T.V. na site komponenti prethoden tretman na nedovolno isparlivi komponenti za da moè direktno da se analiziraat:-silanizacija - zamena na kiselite vodorodi so di- ili trimetilsilil grupi;formirawe na isparlivi helati na razli~ni metali-formirawe na isparlivi helati na razli~ni metali

so trifluoroacetilaceton;-pirolizna gas hromatografija - termi~ko razloùva-we na neisparlivi supstanci do karakteristi~ni gasoviti produkti (pogoden za analiza na polimerni materijali).

18/12/2014

12

Gasna hromatografija - metodologija2. Izbor na kolonaPri izborot na kolona najpogodna za daden primerok trebada se zemat predvid:d r d d

polarnost na te~nata (stacionarnata) faza,

maksimalna temperatura do koja moè da se zagreekolonata,

kapacitetefikasnosta na kolonata kvantitativno se opi{uva so

visinata ekvivalentna na eden teoretski pod (HETP- heightequivalent to a theoretical plate) koj moè da se presmata odq p ) j d r dvrednostite na dve veli~ini ~itlivi od hromatogramot:vreme na zadrùvawe, tr i {irina na osnovata na pikot, W

Presmetuvaweto na HETP ovozmoùva sporedba na koloni so razli~ni dolìni i se pretpo~ita kako merka za efikasnosta na kolonata.


3. Programirawe na temperaturata

Za smesa od supstanci so bliska polarnost a

45°C

135°CZa smesa od supstanci so bliska polarnost, a

so mnogu razli~ni temperaturi na vriewe, konstantna temperatura na kolonata ne dava zadovolitelni rezultati.

Re{enie ⇒ zgolemuvawe na temperaturata za vreme na razdeluvaweto (programirawe na

30-180°C

za vreme na razdeluvaweto (programirawe na temperaturata).

Оптимизација на GC метод = утврдување на начинот на изменување на температурата при елуирањето!

18/12/2014

13


3. Programirawe

na temperaturata

45°C

135°Cna temperaturata

30-180°C

Gasna hromatografija - primena

sporedba na podatocite za zadrùvawe, naj~esto tr, ako ima na raspolagawe ~isti supstanci.

kvalitativna analiza

r u c

- ako nema, sporedbi so podatoci od literaturata − ne e prepora~livo - nemo`nost за isti uslovi

⇒ upotreba na relativni vremiwa na zadrùvawe

Pri toa treba da se imaat na um slednite postulati:

ako t (A) = t (X) toa ne dokaùva deka X = Aako tr(A) = tr(X), toa ne dokaùva deka X = Aako tr(A) ≠ tr(X), toga{ sigurno е дека X ≠ Aako pri tr(A) nema pik, moè so sigurnost da se

tvrdi deka do granicite na detekcija vo nepoznatiotobrazec nema A.

18/12/2014

14


Identifikacija na nepoznati komponenti so primenana retencioni indeksi i linearni retencioni indeksi

kvalitativna analiza

(LRI), {to se presmetuva spored izrazot:

t – ретенционо време на аналитот, tn и tn+1 се ретенциони времињана алканот кој се елуира пред и зад аналитот, n – број на C-атоми наалканот кој се елуира пред аналитотподатоци за ЛРИ постојат во литература и може да се користатподатоци за ЛРИ постојат во литература и може да се користат

како дополнителен критериум за споредба за идентификацијаSpektroskopski metodi vo sprega so GC ⇒ najto~enodgovor za vidot na komponentata koja se eluira odkolonata vrz osnova na masen spektar⇒ GC-MS – најкорисна алатка во многу лаборатории!Бази на масени спектри – многу корисни за идентификација!


Hromatogram:

na apscisa − vreme na zadrùvawe,

kvantitativna analiza

na ordinata − intenzitet na signalot = intenzitet napikot, proporcionalen so koncentracijata na komponen-tata na koja toj pik se odnesuva.

Za kvantitativna analiza највообичаено:

visina na pik (полесно се мери)

но подобро е:но подобро е:

povr{ina zagradena so konturite na pikot (poranoпотешко, denes лесно - softverski).

Sleden ~ekor: transformirawe na vrednostiteopredeleni za visinata ili povr{inata na pikovite vopodatoci za kvantitativniot sostav.

18/12/2014

15


-Калибрација so standard - дирекten metod zasnovan


р ц ј d rd д р dna серија стандарди со кои се определува графичкизависноста на висината или површината на пикот одконцентрацијата - права со определен наклон (зависиод осетливоста) која треба да минува низ координатни-от почеток (отсечок=0).За подобра точност треба честа стандардизација!


- Мetod na vnatre{en standard- dodavawe na j j


soedinenie so poznata koncentracija vo smesata koja se analizira i koja normalno ne go sodrì, a negoviot hromatografski pik treba da e dobro izdvoen od onie na komponentite na smesata.

- Koli~estvoto na sekoja komponenta se opredeluva so sporedba na povr{inata na soodvetniot pik so povr{inata na pikot od vnatre{niot standard.

- Релативна прецизност од 0,5-1%

18/12/2014

16


- Normalizirawe - prvo se odreduva povr{inata nasite pikovi vo hromatogramot a potoa udelot na


site pikovi vo hromatogramot, a potoa udelot nasekoja komponenta se presmetuva spored izrazot:

Xi = Pi/ΣPi

Uslov: koristeniot detektor e podednakvo osetliv nasekoja od prisutnite komponenti. Bidej}i naj~estone e taka, vo izrazot se vnesuvaat korekcii, t.n.faktori na osetlivost na detektorot za sekoja odfaktori na osetlivost na detektorot, za sekoja odkomponentite (eksperimentalno se opredelува, apostojat i empiriski formuli za negovopresmetuvawe za pove}e klasi soedinenija).

Documents

2014 Instrumentalni Metodi a 12b Pred GC