CHROMATOGRAFIA
chromatografia- jest to metoda rozdzielania składników mieszaniny substancji za pomocą
ich wielokrotnego podziału pomiędzy dwie nie mieszające się ze sobą i poruszające się
względem siebie fazy. Jedna z faz jest ruchoma, druga nieruchoma. Chromatografia opiera się
na wykorzystywaniu różnic prędkości migracji rozdzielonych składników spowodowanych
różnym powinowactwem składnika do dwóch faz. Faza nieruchoma to warstwa substancji o
silnie rozwiniętej powierzchni. Faza ruchoma to przepływający strumień gazu lub cieczy.
Fazą nieruchomą może być:
a) ciało stałe
b) ciecz osadzona na nośniku
c) żel
Fazą ruchomą może być:
a) gaz GC
b) ciecz LC
c) gaz w stanie nadkrytycznym
Rozdzielanie chromatograficzne prowadzi do selektywnego zatrzymania składnika próbki w
fazie nieruchomej.
ciecz, próbka
Charakterystyczną cechą metod chromatograficznych jest zazwyczaj
rozdzielanie mieszaniny substancji na poszczególne składniki w czasie
przejścia przez kolumnę. Rozdzielenie składników następuje w wyniku
różnej szybkości wymiany masy dla poszczególnych składników między
fazą nieruchomą i ruchomą. Substancje, które mają duże powinowactwo
do fazy nieruchomej, poruszają się wolniej wzdłuż kolumny. Substancje
o największym powinowactwie do fazy ruchomej najszybciej opuszczają kolumnę.
Uproszczona klasyfikacja rodzajów chromatografii i technik chromatograficznych:
1) Gazowa (kolumnowa)
adsorpcyjna
podziałowa
2) Cieczowa (kolumnowa, cienkowarstwowa, bibułowa)
(klasyczna, wysokosprawna, ciśnieniowa)
HPLC
adsorpcyjna
jonowymienna
żelowa
podziałowa
3) Fluidalna* (kolumnowa)
gaz w stanie nadkrytycznym
adsorpcyjna
podziałowa
* fluidalna w stanie nadkrytycznym (Supercritical fluid chromatography)
chromatografia adsorpcyjna- fazą nieruchomą jest ciało stałe (adsorbent)
chromatografia podziałowa- fazą nieruchomą jest ciecz
1) Elementem układu aparatu chromatograficznego jest układ doprowadzenia i mieszania
cieczy i próbki.
2) Układ rozdzielania składników próbki- najczęściej jest to kolumna chromatograficzna albo
zespół kolumn chromatograficznych
3) System detekcji
Detektorami w chromatografii gazowej są: spektrometr mas (MS), spektrometr IR,
spektrometr w obszarze widma ultrafioletu (UV), spektrometr emisyjny)
W chromatografii cieczowej jako detektory stosuje się detektory spektroskopowe, oraz
detektory elektrochemiczne np. konduktometr.
Chromatografię gazową stosuje się do identyfikacji i oznaczania lotnych związków
organicznych i nieorganicznych, stosuje się tą metodę do analizy powietrza, badania paliw,
badania składu gazu ziemnego, w analizach środowiskowych oraz w laboratoriach kontroli
żywności.
Chromatografia cieczowa jest stosowana w identyfikacji i oznaczaniu jonów nieorganicznych
i organicznych zarówno kationów jak i anionów, np. oznacza się tak aminy, aminokwasy,
sterydy, pestycydy.
Charakterystyczne cechy metod chromatograficznych:
- mała masa próbki 10-2  10-8 g.
- czas analizy od sekund do kilkunastu minut
- zastosowanie wysokiego ciśnienia skraca kilkukrotnie czas analizy
Czas analizy zależy od:
- rodzaju analitu
- ilości oznaczanych składników
- rodzaju próbki
CHEMOMETRIA I STATYSTYCZNE OPRACOWANIE WYNIKÓW
Chemometria- jest to dziedzina chemii, która używa metod matematycznych, statystycznych
i innych metod stosujących logikę formalną
a) projektowanie eksperymentów
b) wyboru optymalnych procedur i eksperymentów
c) otrzymywania informacji poprzez analizę w wyniku chemicznych eksperymentów
Błędy dzielimy na:
1) - Przypadkowe (losowe) związane są one z precyzją pomiarów
- Systematyczna, związane z dokładnością pomiarów
-  grube np. ktoś pomylił cm z km.
2) Bezwzględne B = xm  xp
Względne � = (xm  xp)/ xp
Statystyczna ocena wyników pomiarów:
Wyniki pomiarów przedstawiamy za pomocą wielkości (parametrów) którymi są:
- miary skupienia (wartości średnie)
- miary rozproszenia (wartości odrzutu)
Średnie:
Zazwyczaj stosowane średnie: arytmetyczna, geometryczna, medialna.
Miary rozrzutu (pokazują precyzję pomiarów)
Zwykle stosowane są:
- odchylenie przeciętne- d
- rozstęp- R
- odchylenie standardowe (pojedynczego wyniku)- S
- odchylenie standardowe średniej (średnie odchylenie standardowe)- Sn
Średnie:
- arytmetyczna:
xa = (x1+x2+...+xn)/n = Łxi/n najczęściej stosowana średnia
- geometryczna:
n
xg = x1*x2*...*xn stosowana dość często w analizie śladowej
logxg = (logx1+logx2+...+logxn)/n
- medialna:
x1xm = (x2+x3+...+xn-1)/(n-2)
MIARY ROZPROSZENIA:
d = Ł(xi- x)/n lub Ł|xi- x|/n
R= xmax - xmin
Ł(xi  x)2
s = s2- wariacja
n-1
sn = s = s n
PRZYKA
ADOWE PYTANIE:
Podaj parametry będące miarami skupienia i rozproszenia, podaj odpowiednie wzory i
wyjaśnij używane symbole.
PROPAGACJA (przenoszenie) BA

DÓW
Przenoszenie błędów:
a) w pomiarach pośrednich (analiza miareczkowa, metody spektrofotometryczne)
b) w operacjach analitycznych (rozcieńczanie)
PRZENOSZONE BA

DY LOSOWE
Poszukiwana wielkość jest funkcją kilku nieznanych niezależnych zmiennych
A) Y = x1 + x2  x3  x4
"Y2 = "x12 + "x22 + "x32 + "x42
B) Y = x1*x2*x3/x4
("Y/Y)2 = ("x1/x1)2 + ("x2/x2)2 + ("x3/x3)2 + ("x4/x4)2
PRZENOSZENIE BA

DÓW SYSTEMATYCZNYCH
Y = f(x)
dy
"Y = "x
dx
Y = K +K1x1 + K2x2 "Y = K1"x1 +K2"x2
Y = x1*x2/x3 "Y/Y = "x1/x1 + "x2/x2 + "x3/x3
ROZKA
AD ZMIENNYCH LOSOWYCH
Zmienne losowe:
" ciągłe- temperatura substancji, stężenie procentowe roztworu, objętość, masa.
" dyskretne (nieciągłe)- liczba pierwiastków w próbce
ROZKA
AD NORMALNY (rozkład Gaussa) = rozkład prawdopodobieństwa mierzonej
losowej ciągłej x o funkcji gęstości prawdopodobieństwa określanej wzorem:
1
f(x) = exp[-(x-ź)2/2 �2]
� 2Ą
ź- wartość oczekiwana
�- odchylenie standardowe
ź, �- parametry rozkładu będące dowolnymi liczbami rzeczywistymi, które charakteryzują
krzywą rozkładu normalnego (tzn. wiążą się z kształtem krzywej)
Cechy charakterystyczne rozkładu normalnego:
" funkcja ma maksimum przy x = ź
" krzywa jest symetryczna względem x = ź
" funkcja ma punkty przegięcia przy x = ź - � oraz przy x = ź + �
Rozkład Gaussa (rozkład normalny):
Rozkład t (Studenta) = zmodyfikowany rozkład normalny, który uwzględnia  niepewność
związaną z małą liczbą zmiennych (wyników).
Kształt krzywej rozkładu zależy od liczby stopni swobody (f)
f " rozkład t rozkład normalny
Wartość  prawdziwa (oczekiwana) x-t*s<źx- średnia arytmetyczna s- odchylenie standardowe średniej
Współczynnik t zależy od liczby stopni swobody i poziomu ufności (99,95,90,...%)
ROZKA
AD F = rozkład stosowany do charakterystyki dwóch prób (złożonych z n1 i n2
elementów) pochodzących z tej samej zbiorowości normalnej
s12
F = s12> s22
s22
s12, s22 - wariacje w próbach
Rozkład F zależy od parametrów n1 , n2,L (prawdopodobieństwo)
W zależności od parametrów (liczba stopni swobody),... jedne rozkłady przechodzą w drugie.
Inny rozkład często stosowany to wykładniczy, który jest stosowany w opisie zjawisk
promieniotwórczości.
f(x) = *exp(-t)
Stosuje się jeszcze rozkład logarytmiczno- normalny, jest rozkładem asymetrycznym i stosuje
się go w pomiarach neferometrycznych(?) i turbinometrycznych (do badania koloidów)
ANALIZA ŚLADOWA
Im mniejsze jest stężenie oznaczanego składnika śladowego, tym większy stopień trudności
analizy i tym zazwyczaj niższa precyzja i niższa dokładność. Ślady oznaczamy metodami
instrumentalnymi w oparciu o serię wzorców.
Jednostki:
ppm  10-6 g/g (g/ml)
ppb  10-9 g/g (g/ml)
Kalibrację w pomiarach śladów wykonujemy w oparciu o:
a) krzywą kalibracji
b) metodę dodatków wzorca
c) metodę wzorca zewnętrznego
d) metodę rozcieńczeń izotopowych
PRZYKA
ADOWE PYTANIE:
Jak oznaczamy ślady stosując kalibrację?
METODY identyfikacji i oznaczania pierwiastków śladowych (podział instrumentalny)
" spektroskopowe
a) oparte na pomiarze promieniowania elektromagnetycznego
b) oparte na pomiarze widma masowego
" chromatograficzne- są to metody rozdziału sprzężone (aktualnie) z różnymi układami
(technikami) detekcji.
" elektrochemiczne (elektroanalityczne)- oparte na pomiarze parametrów elektrycznych
" metody i techniki izotopowe (radiochemiczne, radiometryczne)
" metody i techniki specjalne (np. analiza przepływowo- wstrzykowa)
KRZYWA KALIBRACJI:
S4
S3
Sx
S2
S1
C1 C2 Cx C3 C4