Пояснення причин розмивання хроматографічних піків.
Пояснення причин розмивання хроматографічних піків. - раздел Философия, Тема 1. Введення в фізико-хімічні методи аналізу Метою Хроматографічного Процесу Є Розділення Суміші Речовин. Єдиної Ст...
Метою хроматографічного процесу є розділення суміші речовин. Єдиної стрункої теорії, яка кількісно описує весь процес хроматографічного розділення, до теперішнього часу немає. Встановлення теоретичної залежності між хімічною будовою речовин і його коефіцієнтом розподілу між фазами, знання якої дозволяє передбачити хроматографічну поведінка речовини, є завданням, яке ще чекає свого вирішення. Тому в даний час запропонований ряд теоретичних підходів, що використовують деякі допущення і дозволяють досить задовільно описувати хід хроматографічного процесу.
Теорії хроматографії розглядають поведінку речовини і розподіл її концентрації всередині хроматографічної колонки. Завданням теорій хроматографічного розділення є встановлення законів руху компонентів аналізованої суміші в хроматографічній колонці і визначення факторів, які впливають на його ефективність. На основі допущень теорій хроматографічного аналізу прогнозують оптимальні умов розділення компонентів газової або рідкої суміші.
На практиці завжди є потреба оцінки одержаних хроматограм. При проходженні через колонку можна отримати хроматограми різного виду (рис. 6). Всі теорії хроматографічного розділення зводяться до розгляду цих величин: селективності і ефективності.
Проходження зони речовини через колонку завжди супроводжується її розмиванням. У підсумку погіршується розділення компонентів суміші. Таким чином, з точки зору кінцевого результату, тобто визначення компонентів проби, розмивання є небажаним процесом і повинно зводиться до мінімуму.
Для пояснення поведінки розчиненої речовини під час її елюювання існує дві теорії: теорія еквівалентних тарілок та дифузійна теорія. Згідно них пояснити розмивання хроматографічних піків можна з позицій лінійності або нелінійності ізотерми адсорбції та швидкості дифузії молекул у нерухомій і рухомій фазах.
Рис. 6. Вплив селективності та ефективності на роздільну здатність: а – висока селективність, низька ефективність, б – низька селективність, висока ефективність, в – висока селективність, висока ефективність.
Отже, існуючі теорії розглядають процес хроматографії базуючись на:
1) характері ізотерми сорбції речовини, що хроматографується;
2) швидкості встановлення стану міжфазної рівноваги.
Залежно від типу ізотерми адсорбції розрізняють лінійну та нелінійну хроматографію. За малих концентрацій речовин, які адсорбуються, усі типи ізотерм адсорбції мають вигляд близький до лінійного. Тому здебільшого процес переміщення речовини вздовж шару сорбенту при елююванні може бути описаний саме з позицій лінійної хроматографії. При цьому вважають, що рівновага розподілу речовини між адсорбентом і рухомою фазою встановлюється миттєво; у таких випадках йдеться про так звану ідеальну хроматографію. Варіант лінійно-ідеальної хроматографії, коли взаємодії сорбент-сорбат описуються лінійною ізотермою, а рівновага встановлюється миттєво, є найбільш простим для теоретичного опису варіантом хроматографії.
Однак на практиці адсорбційна рівновага встановлюється не миттєво, а упродовж певного інтервалу часу, що призводить до розмиванняхроматографічної смуги (кривої елюювання). Це характерно для так званої неідеальної хроматографії. Тому у практиці аналізу найпоширенішою є лінійна неідеальна хроматографія, коли розподіл між нерухомою та рухомою фазами описується лінійною ізотермою адсорбції, а рівновага сорбції встановлюється не миттєва, а впродовж певного періоду часу.
За отриманою під час хроматографічного аналізу хроматограмою суміші (рис. 1) можна розрахувати експериментальні значення важливих хроматографічних параметрів, зокрема, фактору утримування (ємності) (k), коефіцієнту селективності (α), критерія розділення (RS) та оцінити ефективність хроматографічної колонки. Розрахунки проводять на основі теорій хроматографічного розділення.
Розглянемо спочатку найпростіший випадок математичного опису кількісних характеристик лінійної ідеальної хроматографії і виведемо деякі важливі співвідношення між хроматографічними параметрами.
Основне завданнятеорії ідеальної хроматографії – встановити залежність між швидкістю пересування компонента вздовж шару сорбента і його здатністю до сорбції.
Тут переміщення речовини уздовж хроматографічної колонки під час її промивання рухомою фазою описується рівнянням
де Uc – лінійна швидкість переміщення речовини вздовж шару сорбенту (см/хв); ω – об'ємна швидкість потоку рухомої фази (мл/хв); V0 і Vа – об'єми відповідно рухомої (вільний об'єм колонки) та нерухомої фаз із розрахунку на одиницю довжини колонки; C і Cа - відповідно концентрація та вміст речовини в рухомій і нерухомій фазах.
У випадку лінійної ізотерми адсорбції dСа/dC=Cа/C=Γ, тому рівняння набуває такого вигляду:
У випадку рідкої нерухомої фази замість коефіцієнта Генрі (Г) використовують коефіцієнт розподілу (D).
З наведеного рівняння випливає, що швидкість переміщення речовини в хроматографічній колонці зростає зі збільшенням швидкості потоку рухомої фази і є тим меншою, чим більша величина коефіцієнта Генрі, тобто чим краще адсорбується речовина на даному адсорбенті.
Для характеристики переміщення речовин у хроматографічній колонці лінійна швидкість руху Uc є незручною величиною, оскільки вона залежить від швидкості потоку рухомої фази. Відносна швидкість переміщення адсорбованої речовини в колонці дорівнюватиме
U0 – швидкість переміщення рухомої фази.
Утримуваний об'єм адсорбату (Vr) обернено пропорційний швидкості його переміщення у хроматографічній колонці, і утримуваний об'єм рухомої фази V0 також обернено пропорційний швидкості її переміщення в тій самій колонці. Тому отримуємо:
З урахуванням того, що Vr' =Vr – V0, рівняння перетворюється на вираз
V'r= Va ∙ Г,
з якого випливає, що виправлений утримуваний об'єм дорівнює добутку коефіцієнта Генрі (коефіцієнта розподілу) на величину об'єму нерухомої фази. Це основні рівняння хроматографії.
З рівняння також випливає, що відношення виправлених утримуваних об'ємів двох речовин дорівнює відношенню їхніх коефіцієнтів Генрі (розподілу), тобто селективності α.
Тема 1. Введення в фізико-хімічні методи аналізу.
Що являє собою дисциплінааналітична хімія?В 1992 році Федерація європейських хімічних товариств оголосила конкурс на краще визначення аналітичної хімії. Було вибран
Суть рефрактометричних методів аналізу.
Заломленням або рефракцією (від лат. Refractus - заломлений), називають зміну напрямку прямолінійного поширення світла при переході з одного середовища в інше. Заломлення, так само
Показник заломлення.
Відхилення світлового променя від початкового напрямку при переході його з одного середовища в іншу тим більше, чим більша різниця в швидкостях поширення світла в двох даних середовищах. Відомо, що
Граничний кут заломлення
Якщо світловий промінь падає не перпендикулярно на межу поділу двох прозорих середовищ, швидкість поширення світла в яких різна, відбувається зміна напрямку його поширення – заломлення або рефракці
Граничний кут повного внутрішнього відбивання.
При переході світла з більш оптично густого середовища в менш оптично густе кут заломлення буде більшим, ніж кут падіння – i˂ r (рис. 3, пр. 1 і 1 `). При деякому значенні кута падіння іг
Дисперсія речовини і молекулярна рефракція.
Важливою характеристикою оптичних властивостей речовини є дисперсія – залежність швидкості поширення хвиль світла від їх довжини. Звідси випливає ще одне визначення цього поняття: дисперсія
Молекулярна рефракція.
На заряджені частинки, які здійснюють вимушені коливання в результаті впливу світлової хвилі, впливають сусідні заряджені частинки – електрони і ядра інших атомів і молекул. Чим більше цих частинок
Аналіз двокомпонентних систем.
Залежність показника заломлення гомогенної двокомпонентної системи від її складу встановлюється експериментально, шляхом визначення показника заломлення для ряду стандартних систем, вміст компонент
Аналіз трикомпонентних систем.
Залежність між величиною показника заломлення та складом використовується і при аналізі трикомпонентних систем, однак тут ця залежність має більш складний характер. У цьому випадки завжди є ряд сум
Загальна характеристика абсорбційних оптичних методів
Для хімічного аналізу використовуються закономірності як випромінювання електромагнітних хвиль об'єктом аналізу, так і взаємодії випромінювання від стороннього джерела з матеріалом об'єкту аналізу.
Повна енергiя молекули як сума трьох складових.
Енергія молекул складається з:
1. Енергій оптичних (валентних) електронів, які можуть знаходитися або на нижчих (незбуджених) енергетичних рівнях, або на одному із збуджених рівнів:
Види спектрів
В аналітиці використовують спектри випромінювання і поглинання.Спектри бувають суцільні (безперервні), смугасті та лінійчасті. Суцільний спектр випромінювання складається з сукупно
Прилади абсорбційної спектроскопії
Кожний абсорбційний спектральний прилад містить наступні необхідні частини: джерело випромінювання, оптичні засоби, приймач потоку випромінювання (детектор):
Кількісний фотоколориметричний аналіз. Фотометричні реакції
Кількісний аналіз з використанням молекулярних спектрів поглинання – найпоширеніший у практиці аналітичної хімії. Метод має порівняно високу чутливість – нижня межа визначення може досягати значень
Вибір оптимальних умов утворення забарвлених сполук
При проведенні фотометричної реакції визначуваний компонент переводять у сполуку, яка володіє значним поглинанням. Найчастішевизначувану речовину зв’язують у комплексну сполуку з р
Умови фотометрування.
Отриману в оптимальних умовах форму елемента фотометрують, тобто вимірюють оптичну густину розчину А. Розробка фотоколориметричної методики включає наступні етапи:
1. Вибір довжини хвилі с
Переваги та недоліки фотометричних методів
Сьогодні для більшості хімічних речовин відомі зручні й чутливі методи фотометричного визначення. Зумовлено це тим, що є дуже багато реагентів, які утворюють з аналізованими речов
Суть методу.
Здатність атомів і молекул поглинати енергію, що надходить до них ззовні, викликає їх перехід у новий енергетичний стан, який називається збудженим, і в якому перебувають дуже обмежений час (~10
Механізм люмінесценції
Розглянемо детальніше механізм збудження молекулярної люмінесценції та її видів.
Отриману енергію молекула може втрачати різними шляхами, серед яких може бути і випромінювання відповідно д
Характеристики люмінесценції
Найважливішими характеристиками фотолюмінесценції молекул речовин є їх спектри поглинання, збудження і люмінесценції.
Спектри поглинання молекул зумовлені
Закон Стокса–Ломмеля.
За відомим правилом Д. Стокса, встановленим ще в 19 ст., тобто до квантової теорії, на основі простих спостережень, енергія кванта люмінесценції завжди менша за енергію кванта збудження hν
Правило дзеркальної симетрії Льовшина.
За цим правилом нормовані (зведені до одного максимуму і подані у функції частот) спектри поглинання і люмінесценції дзеркально симетричні щодо прямої, проведеної через точку перетину спектрів перп
Закон Вавілова С.І.
Залежність між енергетичним виходом і довжиною хвилі збуджуючого потоку відома як закон Вавілова С.І., згідно з яким Веспочатку зростає прямопропорційно до довжини хвилі збудження λ
Гасіння люмінесценції.
Проблема, з якою часто зустрічаються при використанні люмінесценції в кількісному аналізі полягає в її гасіннібагатьма речовинами. Гасіння може бути зумовлене самою
Якісний і кількісний люмінесцентний аналіз
Висока чутливість люмінесцентного методу дає змогу використовувати люмінесцентні реакції для виявлення речовин у різних об’єктах, причому використовують реакції різних типів. Для якісного аналізу і
Суть і особливості хроматографічних методів аналізу
Одне з важливих завдань сучасної аналітичної хімії – надійний і точний аналіз органічних та неорганічних речовин, часто близьких за будовою та властивостями.
Хроматографія
Класифікація хроматографічних методів аналізу
Існує багато варіантів здійснення хроматографічного аналізу. В основу класифікацій хроматографічних методів покладені принципи, що враховують наступні різні особливості процесу розділення:
Хроматограма та її характеристики
У сучасній хроматографії хроматограма – це графік залежності величини аналітичного сигналу (чи концентрації речовини/речовин) від об'єму рухомої фази або часу проведення аналізу. Хр
Селективність колонки
Для успішного якісного і кількісного хроматографічного аналізу потрібне таке розділення, яке б дозволило з необхідною точністю вимірювати якісні і кількісні параметри хроматографічн
Вибір температури
На селективність α дуже сильно впливає температура, а на ефективність n – впливає швидкість потоку газу-носія. Зі збільшенням температури знижується α, але при цьому підвищується ефективн
Загальні відомості. Іонний обмін як принцип розділення.
Переважна більшість неорганічних і значна частина органічних сполук у водних розчинах дисоціює з утворенням простих гідратованих катіонів, простих і складних аніонів та комплексних іонів. Для їх ро
Основні властивості іонітів
До основних властивостей іонітів, що визначають їх якість як сорбентів, належать ємність, кислотно-основні властивості, селективність, набухання, хімічна стійкість, механічна міцність.
Най
Застосування іонообмінної хроматографії
Іонообмінно-хроматографічний метод використовують для вирішення різноманітних аналітичних завдань – розділення та кількісного визначення неорганічних і органічних компонентів, отримання аналітичних
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов