MECHANIZMY:

adsorpcyjna - oparty na zjawisku adsorpcji składników mieszaniny na odpowiednio dobranej powierzchni fazy nieruchomej = adsorbent. Warunek: różne wartości współczynników adsorpcji poszczególnych skład mieszaniny.

podzialowa(rozdzielcza) – oparta na procesie ekstrakcji = podziale składników mieszaniny miedzy 2 niemieszające się fazy, z których 1 stacjonarna (ciecz) jest naniesiona na specjalny nośnik a 2 ruchoma (ciecz/gaz) przepływa nad fazą stacjonarną. Warunek: rozne wartości współczynników rozpuszczalności poszczególnych składników mieszaniny w ciekłej fazie stacjonarnej.

Jonowymienna – oparta na reakcji wymiany jonowej miedzy rozdzielanymi jonami w roztworze a jonami związanymi z makroczasteczką wymieniacza jonowego

Osadowa – opiera na zjawisku wypadania osadów w wyniku reakcji chemicznych zachodzących miedzy osadzonym na nośniku odczynnikiem a znajdującymi się w roztworze rozdzielanymi jonami. Warunek: rozne wartości rozpuszczalności wytraconych osado

Sitowa – sączenie molekularne = oparta na efekcie sitowym. Warunek: rozne wartości masy cząsteczkowej rozdzielanych związków

FAZY:

cieczowa adsorpcyjna: f. ruchoma – ciecz, f. stacjonarna – ciało stałe (adsorbent)

gazowa adsorpcyjna: f. ruchoma – gaz, f. stacjonarna – ciało stałe (adsorbent)

cieczowa podzialowa: f. ruchoma – ciecz, f. stacjonarna – ciecz (rozpuszczalnik)

gazowa podzialowa: f. ruchoma – gaz, f. stacjonarna – ciecz (rozpuszczalnik)

METODY PRZEPROWADZANIA PROCESU:

Wymywania (analiza elucyjna) – proces dwustopniowy ,I-na szczyt kolumny wprowadza się rozdzieloną mieszaninę, blisko wierzchołka kolumny następuje adsorpcja poszczególnych składników, nie zachodzi całkowite rozdzielenie, II-przez kolumnę przepuszcza się rozpuszczalnik wymywający, następuje desorpcja składników zatrzymanych na adsorbencie w innych miejscach kol, skutek: przesuniecie pasma początkowego przy jednoczesnym jego rozdziale na szereg odrębnych pasm. Dalsze przemywanie powoduje ze pasma przechodzą kolejno do wycieku.

analizy czołowej: ciągłe przesączanie przez kolumnę badanego roztworu, spełniającego tez role rozpuszczalnika wymywającego. Otrzymujemy krzywa schodkową: I-substancja A, najsłabiej absorbuje na kolumnie, II-substancja B z domieszka A; III-substancja C z domieszka B i śladowa ilością A itd.

Rugowania: wprowadzamy małą ilość roztworu substancji badanej na wierzchołek kolumny, składniki mieszaniny ulegają adsorpcji na malej długości kolumny, przemywa się ja cieczą lub roztworem zawierającym substancję regulującą o większym powinowactwie adsorpcyjnym niż składniki, substancja regulująca wypiera pierwszy zaabsorbowany składnik a ten wypiera następny o mniejszym powinowactwie itd. Otrzymujemy frakcje z 1 składnika, na granicy faz- 2

Chromatografia gazowa: met rozdzielenia mieszaniny związków lotnych; substancja rozdzielana jest przenoszona za pomocą gazu nośnego (f. ruchoma) przez kolumnę wypełnioną f. nieruchomą. W zalezności od f. nieruchomej:

Chromatografia gazowa podziałowa (f. nieruchomą jest ciecz naniesiona na stałym nosniku) Chromatografia gazowa adsorpcyjna (f. nieruchoma = adsorbent)

Chromatografia gazowa kapilarna (f. nieruchomą jest ciecz, naniesiona bezpośrednio na ścianki kolumny).

Krzywa Elucji – wykres przedstawiający zależność wskazań detektora od czasu lub v gazu nośnego

Czas retencji (tR) jest to czas, w którym substancja przechodzi przez kolumnę. Czas retencji przypisany jest pikowi odpowiadającemu danej substancji. Czas zatrzymania składnika jest miarą ilości czasu jaki substancja rozpuszczona spędza w kolumnie. Jest sumą czasu spędzonego w fazie stacjonarnej i w fazie ruchomej.

martwy czas ret (tM) czas retencji gazu, nie ulęgającego adsorpcji

zredukowany czas ret (t’r) czas retencji danego składnika liczony od t’r = tr - tm

Półka – cześć objętości kolumny ,w której zostaje osiągnięty stan równowagi miedzy stężeniami substancji chromatografowanej w f. ruchomej i f. nieruchomej.

Wysokość PT.- odcinek długości kolumny odpowiadający jednostkowej objętości o której mowa w teorii polki. L = nH, L – długość kolumny, n – liczba hipotetycznych PT, H – wysokośc PT.

Po wprowadzeniu substancji na 1 półkę kolumny ulegnie ona podziałowi miedzy fazę gazową i ciekłą, zgodnie z wartością K. Rozkład stężeń substancji chromatografowanej po przejściu przez n kolejnych polek stanowiących kolumnę opisuje

$$y = h \bullet e^{- \frac{{(x - m)}^{2}}{\sigma^{2}}}$$

H - wysokość piku, sigma – parametr kształtu krzywej = odchylenie standardowe, m = współczynnik położenia krzywej (m=tR), x – dowolny czas retencji. Wykres – krzywa Gaussa.

Teoria pozwala obliczyć WRPT ale nie uwypukla czynników wpływających na jej wartość:

dyfuzja substancji w f. gazowej, prędkość przepływu gazu nośnego przez kolumnę, opór stawiany przenoszonej masie przez f. nieruchoma, grubość warstwy f. nieruchomej.

TEORIA KINETYCZNA:

Równanie van Deemtera - przedstawia zależność wysokości równoważnej półce teoretycznej (H) od średniej, liniowej prędkości przepływu fazy ruchomej (u) przez kolumnę.

$$H = A + \frac{B}{u} + C_{s} \bullet x$$

A, B – stałe zalezne od dyfuzji (A – wirowej; B – podłużnej względem kierunku przepływu)

Cs – opór przenoszenia masy

CHROMATOGRAF: zbiornik gazu nośnego, układ regulujący przeplyw g.nośnego, układ dozowania próbki, kolumna, termostat, detektor, rejestrator.

GAZ NOŚNY powinien być chemicznie obojętny w stosunku do wypełnienia kolumny i składników badanej mieszaniny. Fazami ruch sa: N, He, Ar. Czasami Co2, powietrze i neon. Wybór gazu zależy od zastosowanego detektora. Coraz częściej używamy par rożnych cieczy, (para wodna, pary metanolu, pary CCl4). Sprawność kol zależy od prędkości gazu nośnego, optymalną wyznacza się eksperymentalnie.

DOZOWNIK – strzykawka, objętość zależy od wielkości i rodzaju kolumny, od stanu skupienia rozdzielanych mieszanin. Próbkę wprowadzamy w strumień g. nośnego wkłuwając iglę w membranę dozownika. Dozownik ma podgrzewana komorę przez która gaz nośny przepływa. Zadaniem komory nastrzykowej jest szybkie przeprowadzenie cieczy w stan pary.
W przypadku próbek gazowych stosujemy krany dozownicze z kalibrowaną pętlą pomiarową. KOLUMNY wykonuje się ze szkła, metalu Cu, Al, stali nierdzewnej, teflonu. Maja kształt spirali lub litery U.

1)kolumny z wypełnieniem:

2)kolumny o przekroju otwartym(kapilarne

NOSNIKI Warunek: chemicznie obojętny, niewykazuje własności adsorpcyjnych w stosunku do składników mieszaniny, umiarkowana powierzchnia właściwa (1-4m2/g), jednorodność ziaren, mała i równomierna średnica = <10μm, dobra wytrzymałość mechaniczna i stabilność termiczna.

CHROMATOGRAFIA GAZOWA 1)identyfikacja związków 2)ilosciowego oznaczania skladnikow 3)automatyzacji procesow technologicznych w przemysle 4)wyznaczania niektórych stalych fizykochemicznych(współczynników entropi, aktywnosci, cp roztworów itp) oraz badania kinetyki reakcji katalitycznych i kinetyki adsorbcji 6)badan biochemicznych

ANALIZA JAKOŚCIOWA opiera się na danych retencyjnych. porównanie danych retencyjnych związków badanych z danymi retencyjnymi związków wzorcowych. Problem jakościowy polega na potwierdzeniu lub wykluczeniu obecności określonego związku w analizowanej mieszaninie, w tym celu wykonuje się w identycznych warunkach chromatografię substancji wzorcowej i badanej. Jeżeli w chromatografie substancji badanej nie występuje pik o tR=tR substancji wzorcowej to dowodzi to nieobecności związku wzorcowego w badanej próbce.

ANALIZA ILOŚCIOWA oparta na liniowej zależności miedzy sygnałem detektora(powierzchnia piku) a stężeniem substancji badanej w gazie nośnym. Powierzchnia piku jest proporcjonalna do ilości oznaczanej substancji.

DETEKTOR – do ilościowej rejestracji rezultatów rozdziału chromatograficznego. Wielkość sygnału powinna być wprost proporcjonalna do stężenia substancji w gazie nośnym (sygnał liniowy). Cechy: duża czułość i wykrywalność, odtwarzalność sygnału, szeroki zakres liniowości wskazań, niski poziom szumów, stały i szybki czas detekcji.

HPLC – nie można nią rozdzielać związków wrażliwych na działanie T, tzn. ulęgających rozkładowi podczas przeprowadzania w stan pary. Stosowana w analizie aminokwasów, białek, polimerów syntetycznych i naturalnych, kwasów nukleinowych, sterydów, lipidów, węglowodorów, witamin, alkaloidów, antybiotyków. Proces rozdziału pod dużym ciśnieniem.

Schemat:

1)zbiornik cieczy (f. ruchoma) 2)pompa służąca do przetłaczania f. ruchomej przez kolumnę 3)urządzenie do wprowadzenia próbki (otwory wlotowe i zawory do wprowadzania próbek) 4)kolumna.

Eulent – rozpuszczalnik lub ich mieszanina: aceton, acetonitryl, toulen, chlorek metylenu, THF, chloroform, metanol, woda

MECHANIZMY:

adsorpcyjna - oparty na zjawisku adsorpcji składników mieszaniny na odpowiednio dobranej powierzchni fazy nieruchomej = adsorbent. Warunek: różne wartości współczynników adsorpcji poszczególnych skład mieszaniny.

podzialowa(rozdzielcza) – oparta na procesie ekstrakcji = podziale składników mieszaniny miedzy 2 niemieszające się fazy, z których 1 stacjonarna (ciecz) jest naniesiona na specjalny nośnik a 2 ruchoma (ciecz/gaz) przepływa nad fazą stacjonarną. Warunek: rozne wartości współczynników rozpuszczalności poszczególnych składników mieszaniny w ciekłej fazie stacjonarnej.

Jonowymienna – oparta na reakcji wymiany jonowej miedzy rozdzielanymi jonami w roztworze a jonami związanymi z makroczasteczką wymieniacza jonowego

Osadowa – opiera na zjawisku wypadania osadów w wyniku reakcji chemicznych zachodzących miedzy osadzonym na nośniku odczynnikiem a znajdującymi się w roztworze rozdzielanymi jonami. Warunek: rozne wartości rozpuszczalności wytraconych osado

Sitowa – sączenie molekularne = oparta na efekcie sitowym. Warunek: rozne wartości masy cząsteczkowej rozdzielanych związków

FAZY:

cieczowa adsorpcyjna: f. ruchoma – ciecz, f. stacjonarna – ciało stałe (adsorbent)

gazowa adsorpcyjna: f. ruchoma – gaz, f. stacjonarna – ciało stałe (adsorbent)

cieczowa podzialowa: f. ruchoma – ciecz, f. stacjonarna – ciecz (rozpuszczalnik)

gazowa podzialowa: f. ruchoma – gaz, f. stacjonarna – ciecz (rozpuszczalnik)

METODY PRZEPROWADZANIA PROCESU:

Wymywania (analiza elucyjna)-proces dwustopniowy ,I-na szczyt kolumny wprowadza się rozdzieloną mieszaninę, blisko wierzchołka kolumny następuje adsorpcja poszczególnych składników, nie zachodzi całkowite rozdzielenie, II-przez kolumnę przepuszcza się rozpuszczalnik wymywający, następuje desorpcja składników zatrzymanych na adsorbencie w innych miejscach kol, skutek: przesuniecie pasma początkowego przy jednoczesnym jego rozdziale na szereg odrębnych pasm. Dalsze przemywanie powoduje ze pasma przechodzą kolejno do wycieku.

analizy czołowej: ciągłe przesączanie przez kolumnę badanego roztworu, spełniającego tez role rozpuszczalnika wymywającego. Otrzymujemy krzywa schodkową: I-substancja A, najsłabiej absorbuje na kolumnie, II-substancja B z domieszka A; III-substancja C z domieszka B i śladowa ilością A itd.

Rugowania: wprowadzamy małą ilość roztworu substancji badanej na wierzchołek kolumny, składniki mieszaniny ulegają adsorpcji na malej długości kolumny, przemywa się ja cieczą lub roztworem zawierającym substancję regulującą o większym powinowactwie adsorpcyjnym niż składniki, substancja regulująca wypiera pierwszy zaabsorbowany składnik a ten wypiera następny o mniejszym powinowactwie itd. Otrzymujemy frakcje z 1 składnika, na granicy faz- 2

Chromatografia gazowa: met rozdzielenia mieszaniny związków lotnych; substancja rozdzielana jest przenoszona za pomocą gazu nośnego (f. ruchoma) przez kolumnę wypełnioną f. nieruchomą. W zalezności od f. nieruchomej:

Chromatografia gazowa podziałowa (f. nieruchomą jest ciecz naniesiona na stałym nosniku) Chromatografia gazowa adsorpcyjna (f. nieruchoma = adsorbent)

Chromatografia gazowa kapilarna (f. nieruchomą jest ciecz, naniesiona bezpośrednio na ścianki kolumny).

Krzywa Elucji – wykres przedstawiający zależność wskazań detektora od czasu lub v gazu nośnego

Czas retencji (tR) jest to czas, w którym substancja przechodzi przez kolumnę. Czas retencji przypisany jest pikowi odpowiadającemu danej substancji. Czas zatrzymania składnika jest miarą ilości czasu jaki substancja rozpuszczona spędza w kolumnie. Jest sumą czasu spędzonego w fazie stacjonarnej i w fazie ruchomej.

martwy czas ret (tM) czas retencji gazu, nie ulęgającego adsorpcji

zredukowany czas ret (t’r) czas retencji danego składnika liczony od t’r = tr - tm

Półka – cześć objętości kolumny ,w której zostaje osiągnięty stan równowagi miedzy stężeniami substancji chromatografowanej w f. ruchomej i f. nieruchomej.

Wysokość PT.- odcinek długości kolumny odpowiadający jednostkowej objętości o której mowa w teorii polki. L = nH, L – długość kolumny, n – liczba hipotetycznych PT, H – wysokośc PT.

Po wprowadzeniu substancji na 1 półkę kolumny ulegnie ona podziałowi miedzy fazę gazową i ciekłą, zgodnie z wartością K. Rozkład stężeń substancji chromatografowanej po przejściu przez n kolejnych polek stanowiących kolumnę opisuje

$$y = h \bullet e^{- \frac{{(x - m)}^{2}}{\sigma^{2}}}$$

H - wysokość piku, sigma – parametr kształtu krzywej = odchylenie standardowe, m = współczynnik położenia krzywej (m=tR), x – dowolny czas retencji. Wykres – krzywa Gaussa.

Teoria pozwala obliczyć WRPT ale nie uwypukla czynników wpływających na jej wartość:

dyfuzja substancji w f. gazowej, prędkość przepływu gazu nośnego przez kolumnę, opór stawiany przenoszonej masie przez f. nieruchoma, grubość warstwy f. nieruchomej.

TEORIA KINETYCZNA:

Równanie van Deemtera - przedstawia zależność wysokości równoważnej półce teoretycznej (H) od średniej, liniowej prędkości przepływu fazy ruchomej (u) przez kolumnę.

$$H = A + \frac{B}{u} + C_{s} \bullet x$$

A, B – stałe zalezne od dyfuzji (A – wirowej; B – podłużnej względem kierunku przepływu)

Cs – opór przenoszenia masy

CHROMATOGRAF: zbiornik gazu nośnego, układ regulujący przeplyw g.nośnego, układ dozowania próbki, kolumna, termostat, detektor, rejestrator.

GAZ NOŚNY powinien być chemicznie obojętny w stosunku do wypełnienia kolumny i składników badanej mieszaniny. Fazami ruch sa: N, He, Ar. Czasami Co2, powietrze i neon. Wybór gazu zależy od zastosowanego detektora. Coraz częściej używamy par rożnych cieczy, (para wodna, pary metanolu, pary CCl4). Sprawność kol zależy od prędkości gazu nośnego, optymalną wyznacza się eksperymentalnie.

DOZOWNIK – strzykawka, objętość zależy od wielkości i rodzaju kolumny, od stanu skupienia rozdzielanych mieszanin. Próbkę wprowadzamy w strumień g. nośnego wkłuwając iglę w membranę dozownika. Dozownik ma podgrzewana komorę przez która gaz nośny przepływa. Zadaniem komory nastrzykowej jest szybkie przeprowadzenie cieczy w stan pary.
W przypadku próbek gazowych stosujemy krany dozownicze z kalibrowaną pętlą pomiarową. KOLUMNY wykonuje się ze szkła, metalu Cu, Al, stali nierdzewnej, teflonu. Maja kształt spirali lub litery U.

1)kolumny z wypełnieniem:

2)kolumny o przekroju otwartym(kapilarne

NOSNIKI Warunek: chemicznie obojętny, niewykazuje własności adsorpcyjnych w stosunku do składników mieszaniny, umiarkowana powierzchnia właściwa (1-4m2/g), jednorodność ziaren, mała i równomierna średnica = <10μm, dobra wytrzymałość mechaniczna i stabilność termiczna.

CHROMATOGRAFIA GAZOWA 1)identyfikacja związków 2)ilosciowego oznaczania skladnikow 3)automatyzacji procesow technologicznych w przemysle 4)wyznaczania niektórych stalych fizykochemicznych(współczynników entropi, aktywnosci, cp roztworów itp) oraz badania kinetyki reakcji katalitycznych i kinetyki adsorbcji 6)badan biochemicznych

ANALIZA JAKOŚCIOWA opiera się na danych retencyjnych. porównanie danych retencyjnych związków badanych z danymi retencyjnymi związków wzorcowych. Problem jakościowy polega na potwierdzeniu lub wykluczeniu obecności określonego związku w analizowanej mieszaninie, w tym celu wykonuje się w identycznych warunkach chromatografię substancji wzorcowej i badanej. Jeżeli w chromatografie substancji badanej nie występuje pik o tR=tR substancji wzorcowej to dowodzi to nieobecności związku wzorcowego w badanej próbce.

ANALIZA ILOŚCIOWA oparta na liniowej zależności miedzy sygnałem detektora(powierzchnia piku) a stężeniem substancji badanej w gazie nośnym. Powierzchnia piku jest proporcjonalna do ilości oznaczanej substancji.

DETEKTOR – do ilościowej rejestracji rezultatów rozdziału chromatograficznego. Wielkość sygnału powinna być wprost proporcjonalna do stężenia substancji w gazie nośnym (sygnał liniowy). Cechy: duża czułość i wykrywalność, odtwarzalność sygnału, szeroki zakres liniowości wskazań, niski poziom szumów, stały i szybki czas detekcji.

HPLC – nie można nią rozdzielać związków wrażliwych na działanie T, tzn. ulęgających rozkładowi podczas przeprowadzania w stan pary. Stosowana w analizie aminokwasów, białek, polimerów syntetycznych i naturalnych, kwasów nukleinowych, sterydów, lipidów, węglowodorów, witamin, alkaloidów, antybiotyków. Proces rozdziału pod dużym ciśnieniem.

Schemat:

1)zbiornik cieczy (f. ruchoma) 2)pompa służąca do przetłaczania f. ruchomej przez kolumnę 3)urządzenie do wprowadzenia próbki (otwory wlotowe i zawory do wprowadzania próbek) 4)kolumna.

Eulent – rozpuszczalnik lub ich mieszanina: aceton, acetonitryl, toulen, chlorek metylenu, THF, chloroform, metanol, woda