Samenvatting Scheidingstechnieken (Instrumentele analyse)

Instrumentele analyse
Scheidingstechnieken

HOOFDSTUK 1: Algemene principes in chromatografie

INLEIDING

- Fysische + chemische eigenschappen waarop analytische procedures zijn gebaseerd -> zelden
specifiek
- Uitschakelen van interfererende stoffen -> noodzaak in kwantitatieve analyse
- 2 methoden om interfererende stoffen uit te schakelen:
1) Immobiliseren van interferentie
 Maskeren: toevoegen van reagens dat interferentie uitschakelt -> zonder met
onbekende te reageren
2) Fysische scheiding van interferentie
 Verschillende methodes: filtratie / extractie / destillatie / chromatografie

- Bij scheidingsprocedures schreven naar:
 Snelle scheiding + analyse
 Scherpe scheiding + nauwkeurige analyse
 Lage concentraties: micro- en ultramicrohoeveelheden
 Automatisering

- Componenten zullen zich verdelen over 2 fasen -> daarna van elkaar gescheiden
- Scheiding efficiënter als:
 Een evenwichtsinstelling gebeurt (hoe trager het laten lopen -> hoe betere
evenwichtsinstelling)
 Aantal evenwichtsinstellingen groter is
- Manier waarop bepaalde component zich verdeeld over 2 fasen -> uitgedrukt door
verdelingscoëfficiënt
 Wanneer coëfficiënt niet sterk genoeg verschilt -> scheidingsproces moeilijk verlopen
 Dus overstappen op fractioneertechnieken -> gebaseerd op verdeling tussen 2 fasen
MAAR aantal keer dat verdeling gebeurt is groter + gebeurt over nieuwe porties van de 2
fasen
- 2 factoren om mee rekening te houde:
1) Recovery van de onbekende zo volledig mogelijk zijn -> hoeveel je van de stof terugvindt
2) Scheiding van interfererende substanties zo goed mogelijk uitgevoerd zijn

- Recovery (Q) uitgedrukt als:
Qx = x / x 0
Qy = y / y 0
 X0 : onbekende x in originele monster
 x : onbekende x teruggevonden na scheiding
 y0 : ongewenste y in originele monster
 y : ongewenste y nog aanwezig na scheiding

,  Qx: moet de eenheid benaderen (ongeveer 1)
 Qy: zo klein mogelijk zijn (ongeveer 0)
 Hoeveelheid onbekende gaat verloren -> aanleiding tot: negatieve fout
 Scheiding nooit volledig -> aanleiding tot: positieve fout ALS y meetwaarde vermeerdert
& negatieve fout ALS y meetwaarde vermindert

- M= grootheid die gemeten wordt
 M x = kx ∙ x
 M y = ky ∙ y
 kx en ky : gevoeligheid van de meting voor bepaald componenten
 kx: hoe groter -> hoe gevoeliger -> hoe beter
 ky : zo klein mogelijk
- X en Y aanwezig -> totale grootheid M die gemeten wordt:
 M = Mx + My
- Stel monster bevat geen Y:
 M 0 = kx ∙ k0
- Beide aanwezig -> relatieve onzekerheid (RO) geassocieerd met scheidingsproces:
𝑀− 𝑀0
 R.O. =
𝑀0
 Relatieve onzekerheid: (Qx – 1) + [(ky ∙ y0) / (kx ∙ y0)] ∙ Qy

- Gevoeligheid= concentratie tot hoe laag je nog goed kunt meten
- Detectielimiet: hoe laag je nog een piek kan zien -> lagere concentratie dan de gevoeligheid

DESLTILLATIE EN H.E.T.P.

Destillatie

- Scheidingstechniek voor componenten in mengsel waarvan verdelingscoëfficiënten tussen
vloeistof-en dampfase voldoende verschillen
- Enkelvoudige destillatie + meervoudige destillatie (-> wanneer verdelingscoëfficiënten
onvoldoende verschillen)

- Opstelling meervoudige destillatie:
 Rectificeerkolom tussen de kolf en condensor
 Kolom: groot inwendig oppervlak
 Terugstromende vloeistof -> door condensatie
 Hoe groter het oppervlak -> hoe beter het contact tussen terugstromende vloeistof +
opstijgende damp => dus betere scheiding

- Het aantal schotels/schotelgetal:
 Aantal evenwichtsinstellingen
 Geeft het scheidend vermogen van de kolom aan
 Op elke schotel gebeurt er een uitwisselingsproces, vergelijken met
een elementaire destillatiestap

, - Verlenging van de kolom -> hold-up (totale vloeistof op de schotels) aanzienlijk groter ->
betere scheiding
- Praktijk: deze hoeveelheid niet meer dat 10% van de te destilleren hoeveelheid zijn
 Daarom: maximum van 100 schotels
- Tijd nodig voor evenwichtsinstelling -> neemt toe naar mater er meer schotels zijn

- Chromatografie
 Evenwicht nooit bereikt door: continue verloop
 Theoretische plaat:
→ Voor iedere stap waarin een evenwichtsinstelling zou kunnen optreden (als er meer
tijd was)
→ Gelijkwaardig met die van de destillatiekolom, hetzelfde evenwicht zou kunnen
ontstaan

H.E.T.P.

- Hoogte tussen de theoretische platen
- Hoogte equivalent met een theoretische plaat
- Hoe kleiner HETP/hoogte tussen de platen van de kolom -> hoe groter het aantal platen per
eenheid kolomlengte/hoe meer platen -> hoe beter de scheiding
- Grote n = veel platen -> goede scheiding

INLEIDING CHROMATOGRAFIE

Chromatografie

- = methode waarbij bestanddelen zich herhaaldelijk verdelen over twee fasen
- Ingewikkeld mengsel: gescheiden in verschillende bestanddelen
- Vervolgens: bestandsdelen geïsoleerd en geïdentificeerd
- Mengsel: aangebracht op stationaire fase (vloeibaar of vast) + meegenomen door mobiele
fase (vloeibaar of gas)
- Mobiele fase: loopt over de stationaire fase -> door de zwaartekracht / pompen / capillaire
werking

Stationaire fase

- Vaste stof: aangebracht in smalle glas-of metaaltube
- Vloeibaar: vloeistoffilm ter plaatse gehouden (stationair) door bv een vaste stof
(draagmiddel) OF vloeistof kan ook ingesloten zitten in tussenruimten (zoals bij papiervezels
of polymeren)

Verdeling bestandsdelen

- O.b.v. affiniteit voor het eluens (= mobiele fase) + voor de stationaire fase
- Bepaald door: de oplosbaarheid in het eluens / door de vluchtigheid (als eluens = gas)

Affiniteit stationaire fase: bepaald door:

- Absorbantievermogen van de vaste stof
- Oplosbaarheid van de vloeistof
- Stof goed oplosbaar in het eluens -> hierdoor meegenomen
- Sterke absorptie -> ze worden tegen gehouden