Tswett első kromatogramja

1. Tswett első kromatogramja

2. Kromatográfia előnyei a környezeti analízisekben • Pontos meghatározás nyomnyi mennyiségekre • Mátrixkomponensek zavaró hatása kiküszöbölhető • Kicsiny mintaszükséglet • Széles lineáris meghatározási koncentráció tartomány • Több meghatározás egy analízis során • Gyors módszer • Jól kapcsolható anyag meghatározási technikákhoz (MS, UV-VIS, IR). • Fejlett műszerezettség, automata üzemmód

3. Nyomnyi mennyiségek meghatározása nagy csúcs mellett, több nagyságrendet átfogva Kis csúcs elsőként elúciója ajánlott, hogy a nagy csúcs farka (tailingje) ne fedje el.

4. Nyomnyi mennyiségek kimutatása nagymennyiségű mátrixban A többdimenziós, sorba kapcsolt oszlopok használata előnyős a nyomnyi anyagok kimutatásánál. A rendszerben a második oszlopra csak szűk, kivágott frakciót engedtek át.

5. Egy analízis alatt számos komponens meghatározása megoldható 106 közepesen illékony szennyező anyag GC-MS analízise

6. Kromatográfia gyors módszer A leghosszabb rutinszerűen használt kromatográfiás analízisek sem tartanak egy óráig. GC

7. Kromatográfiás folyamat • Kromatográfia elválasztási módszer. • Kromatográfiában az állófázis és a mozgófázis között megoszlanak az anyagok megoszlanak egyensúlyi állandójuk szerint. • A mozgófázis magával ragadja a vizsgálandó anyagot, amely így a beinjektálási ponttól a detektorig jut. • Az állófázissal erősebb kölcsönhatással rendelkező anyagok később eluálódnak mint a gyengébb kölcsönhatással rendelkezők. • Az anyagok vándorlásuk során egyre szélesebb tartományt foglalnak el.

8. Víz áramlás (mozgó fázis) Meder Kromatográfiás elválasztás alapja az eltérő kötödés az állófázishoz. Kis kövek Nehéz kövek (álló fázis) Kövek a folyóban.

9. Egy anyag megoszlása két egymással nem elegyedő fázis között • Kd = Cm/Cst = p/q • E = KdV/(1 +KdV) Where • Kd: megoszlási állandó • C m: anyag koncentrációja a mozgófázisban • Cst : anyag koncentrációja az állófázisban • E: extrakciós arány • V: fázis arány Két anyagot akkor lehet elválasztani ha megoszlási állandójuk nem egyenlő (Kdx ≠ Kdy).

10. Egy csúcs megoszlása az állófázis és mozgófázis között A mozgófázis magával ragadja a minta molekuláit. Az állófázisban lévő anyag lemarad a mozgófázisban lévőtől A lassú anyagátadás (anyagátadási ellenállás) miatt.

11. A csúcsok szélesedése a diffúzió miatt Az anyag kromatográfia során egyre szélesebb tartományt foglal el a diffúzió és az egyenlőtlen V alakú áramlás miatt.

12. Csúcsok szélesedése az egyenlőtlen áramlás és az anyagátadási ellenállás miatt Okok: zegzugos egyenlőtlen áramlás, lassú diffúzió az üregekből, lassú anyagátadás a fázisok között

13. Kromatográfia szimulációja

14. Kromatográfia felosztása mozgófázis szerint • Gázkromatográfia, (GC) • Folyadékkromatográfia (LC), nagyhatékonyságú folyadékkromatográfia (HPLC) • Szuperkritikus oldószeres kromatográfia (SFC) • Elektrokinetikus kromatográfia (EKC)kapilláris elektrokinetikus kromatográfia (CEC)

15. Kromatográfia felosztása oszlop szerint • Töltetes oszlop kromatográfia • Kapilláris oszlop kromatográfia • Chip kromatográfia • Vékonyréteg kromatográfia (TLC) Kromatográfia felosztása kölcsönhatások szerint • Megoszlásos kromatográfia • Adszorpciós kromatográfia • Kizárásos, gél (exclusion) kromatográfia • Ioncserés kromatográfia

16. Kromatográfiában leggyakrabban használt oszlopok jellemzői

17. Különböző kölcsönhatási erők szerepe egyes kromatográfiás módokban Ideális kromatográfiás Módok egyes anyagokra GC Könnyenilló, hőstabil vegyületek HPLC Poláros, nehezen illó, hőre bomló vegyületek EKC Ionos vegyületek

18. Elméleti tányérszám N = 5,54 (tR/wh)2 Kapacitás arány k = tR’/t0 tR: retenciós idő wh: csúcs félérték szélessége Kromatográfiás kifejezések A csúcs Gaus görbe alakú

19. A csúcsok retenciós idővel szélesednek A tányérszám állandó, mivel az nem a mintát hanem a rendszert jellemzi.

20. Kromatográfiás kifejezések Szelektívitás • = tR2’/ tR1’ Felbontás Rs = 1,177 (tR1-tR2)/wh1+wh2) Rs : 1,5 alapvonal felbontás

21. A szelektivitás függése a hőmérséklettől • = tR2’/ tR1’ ln α = Δ(ΔS0)/R- Δ(ΔH0)/RT α: szelektivitás S: entropia H: entalpia R: gáz állandó T: abszolult hőmérséklet

22. Felbontás függése k, n és  értékétől A mindennapi gyakorlatban fontos szerepet játszik felbontás növelése mellett az analízis idő csökkentése és a túlterhelés elkerülése is. Az ideális kromatográfiás paraméterek kompromisszumok eredménye.

23. Gázkromatográf (GC) vázlata Gázpalack helyett lehet H2 generátor is.

24. A hatékonyság függése a vivőgáztól és az áramlási sebességtől A görbe a tányérszám (N) inverzét a tányérmagasság (HETP) értékekeit mutatja, azaz minél kisebb érték, annál jobb a felbontás.

25. Split/splitless injekror Beinjektáláskor a minta elpárolog a forró injektorban. A felesleget a split szelepen lefúvatjuk, hogy elkerüljük a túlterhelés és a hosszan elnyúló oldószercsúcsot.

26. Töltetes és kapilláris oszlopok összehasonlítása GCben A kapillárisok kisebb áramlási ellenállása miatt sokkal hosszabb oszlopokat használatát teszi lehetővé, ami nagyobb hatékonyságot és ezért jobb felbontást biztosít.

27. GC-s kapilláris keresztmetszete Általános paraméterek Hossz, 5-50 m Átmérő: 0,1-0,5 mm Filmvastagság: 0,1-5 µm Oszlop anyaga: kvarc Állófázis: hőstabil szilikon vagy PEG polimer Ma már jóformán csak kapilláris oszlopot használnak GCben.

28. Kolonnatér (kemence) Ahhoz, hogy egy anyag haladjon az oszlopon legalább 15 Hgmm parciális nyomással kell rendelkeznie. Az anyagok parciális nyomása megnövelhető hőmérséklet emeléssel. A kolonna térnek pontosan szabályozott egyenletes hőmérsékletűnek kell lenni. temperature temperature Izoterm Hőmérséklet program

29. Oszlophossz hatása Hosszabb oszlopon jobb a felbontás, de időigényesebbek az analízisek.

30. Szelektivitás változtatása az állófázissal

31. Túlterhelés hatása

32. Különböző detektorok érzékenysége

33. Detektorok áttekintése

34. Elválasztás függése a szelektivitástól és a hatékonyságtól HPLC hatékonysága mérsékelt (<100 000N) , de szelektív).

35. Nagyhatékonyságú kromatográf (HPLC) vázlata A gázmentesítés (degasser) fontos, hogy a pumpa folyadékot tudjon felszívni, és csökkenjen az alapvonal zaj (noise).

36. Pumpa Pump head Motor & Cam Check valves Plunger Plunger seal

37. Forgócsapos (rotary valve) injektálás HPLCben A hurok (loop) pontos mennyiségű, áramlás megzavarása nélküli beinjektálást biztosít.

38. Oldószerek (mozgófázisok) polaritási sora

39. Elúciós gradiens előnye HPLCben A gradiens gyorsabb analíziseket és érzékenyebb detektálást biztosít.

40. Normál/Fordított fázis A fordított fázist használják leggyakrabban.

41. Minta polarítás - retenciós idő fordított fázison OH C18 (ODS) weak strong CH3

42. Oldószererősség hatása fordított (C18) HPLCs állófázison Az oldószererősség (mozgó fázis) csökkenésével nő a retenció, kapacitásarány és a felbontás.

43. Borított szilika szemcse szerkezete

44. A leggyakrabban használt C18 HPLCs állófázis szerkezete Apoláris anyagoknak nagyobb a retenciója. Mozgófázis poláris oldószer (víz, metanol, acetonitril).

45. Normál fázisú,adsorptiós kromatográfia Az állófázisnak csak a felszíne lép kölcsönhatásba

46. Ioncserés kromatográfia elve Az állófázis ionjai visszatartják az ellentétes töltésű ionokat. Az erősebb ionoknak ( Cl- > CO32-) nagyobb a retenciója.

47. Gélkromatográfia (méretkizárásos, size exclusion), alapja A nagy molekulák mivel nem férnek be a kis csatornákba kisebb kölcsönhatással bírnak, ezért hamarabb elúálódnak.

48. Karbamát rovarölő szerek HPLC-UV analízise speciálisan kifejlesztett állófázison Az anyagok hőbomlásuk miatt nem alkalmasak GCs elemzésekre

49. Különböző detektorokkal elérhető kimutatási határ, és szelektivitásuk jellemzése Electrokémiai Sz Tömeg spektrométer U Fluoreszcens Sz Ultraibolya Sz Törésmutató U Fényszórás U Sz, szelektív; U, univerzális

50. Diodasoros (DAD) UV-VIS detektor vázlata