Samenvatting Instrumentele Analyse 2

Instrumentele analyse 2
1. Algemene theorie
Manager Chromatography
Accurate resultaten = juistheid & precisie Resolutie
Onmiddellijk = snel Hoge snelheid = Hoe kan het sneller verlopen?
Lage kosten Automatisatie


1.1. Historisch overzicht van de ontwikkeling van de chromatografie
a) Vloeistofchromatografie
> 1906: Mikhail Semanov Tswett
o Russische botanicus
o “chromatografie” = kleur-schijven
o Proef van Tswett ~ Kleurpigmentenonderzoek
 Fijn krijtpoeder = Stationaire fase = ter plaatse blijft
 Plantenextract toegevoegd
 Petroleumether (mengsel KWS) = mobiele fase
• Plantenextracten (geconcentreerd) meegesleurd dr petroleumether
• Weinig interactie
• Ontstaan gekleurde banden
 Krijtpoeder = absorbens → adsorptiechromatografie
• Kleven a/d wand
> Chromatografie = analytische scheidingsmethode om een mengsel v. stof’n te
scheiden o.b.v. verschil in verdeling over de MF & SF1
 MF stroomt langs SF → SF dr drager op plaats gehouden

> Adsorptiechromatografie → vooral silicagel & aluminiumoxide
o Preparatieve chromatografie = isoleren v. verbindingen
o SF = absorbens

> Vloeistof-verdelingschromatografie
o = scheiding mengsels met bedoeling v verbindingen te analyseren
o 2 niet-mengbare fasen
 MF = chloroform (apolair)
 SF = silicagel beladen met H2O (polair) ~ H2O = gebonden m. gel

o Vloeistofchromatografie: HPLC
 Hoge prestatie vloeistofchromatografie/ High Performance Liquid Chromatography
 Momenteel vooral reversed phase HPLC ~omgekeerde fase
• MF = polair
• SF = apolair
 Kortere kolommen → v
 Pompsysteem + injectie → pomp = duurste onderdeel




1
MF = Mobiele Fase
SF = Stationaire Fase

, b) Gaschromatografie
> Martin & James → Vaders gaschromatografie
o Scheiden v. mengsel m. lagere carbonzuren
o Opstellen verbruik-tijd-curve
 Gepakte kolom
• Gevuld m. kiezelgoer (diatomeeën)
• SF = mengsel siliconenolie & stearinezuur
 Mengsel v. diën
 Doorsturen N-stroom= draaggas
 pH onder controle
• pH↘ dr zuur elueerde
o Detecteren:
 ≠ carbonzuren a. kolomuitlaat → komen in volgorde volgens hun #C’n
 recipiënt met H2O → pH = cst dr toevoegen NaOH met buret
> 1958: Golay
o Capillaire kolommen = 25-100 m lang
SF
• nt op poreus dragerelement
• op binnenwand zeer lange buis met ↓ d
o Elueren/eluens = MF → doorlopen v. MF
o Draaggas = carrier gas

1.2. Elementaire begrippen
a) Verdelingscoëfficiënt
𝒄𝒔
K=
𝒄𝒎
> Verdelingscoëfficiënt K
 Cs = concentratie v/d verbinding in de stationaire fase
 Cm = concentratie v/d verbinding in de mobiele fase
o Temp. Afh.
o O.b.v. K scheiden
 K ↗↗ = lang dr kolom
 K↘↘ = snel dr kolom
 K=K = nt scheiden

> Wat kan je veranderen?
o ↑ aantrekking verbindingen met andere
o Apolair trekt apolair aan
> Afwijkingen dr [↗]
o bij verdeling tss vloeistof & vaste stof (adsorptie) → kromme verdelingsisothermen teruggevonden

, b) Retentiefactor = weerhouden
> Migratiesnelheid
o MF = migratiesnelheid = eluens
o SF = migratiesnelheid = 0
▪ u = lineaire snelheid MF (m/s) → MF/eluens verplaatsen t.o.v. kolom
▪ v = migratiesnelheid verbinding
o verbinding vr ½ in MF aanwezig → ½ tijd meegevoerd → andere ½ nt migreren

𝑐𝑚 ∗𝑉𝑚 1
> v=𝑐 ∗𝑢= 𝑐𝑠 ∗𝑉𝑠 ∗𝑢 => afleiding zie boek
𝑠 ∗𝑉𝑠 +𝑐𝑚 ∗𝑉𝑚 1+
𝑐𝑚 ∗𝑉𝑚
o v = u → K=0 = gn interactie met SF
o Vs = volume SF
o Vm= volume MF

> Capaciteitsfactor
o = verhouding Q’n, Q v. component i in SF & Q v. component i in MF
𝑐𝑚 ∗𝑉𝑚 𝑉 1
o k’ = 𝑐𝑠 ∗𝑉𝑠
=> k’ = 𝐾 ∗ 𝑉 𝑠 = 𝐾 ∗ 𝛽
𝑚
o β = faseverhouding
▪ bepaald chromatografisch systeem → ligt β vast
▪ onder experimentele omstandigheden → β = cst
1
▪ v = 𝑢 ∗ 1+𝑘 ′
> Chromatogram
o = elutiepatroon/ registratie detectorsignaal i.f.v. tijd
o K afgeleid uit chromatogram → elutiepatroon/registratie v/h detectorsignaal als functie v/d tijd
> tm = dode tijd → migreert m. dezelfde snelheid als eluens
> bv: lucht gn interactie

> Retentie
o component verdeeld over beide fasen
o ondervindt vertraging.

> tr = retentietijd
o totale tijd die nodig is om R te elueren.
o nemen verbrede concentratieband
o = som v. tijd die eluens nodig heeft om lengte v.
kolom te doorlopen, tm, & tijd die R in de SF heeft
doorgebracht, t’r.
> tr = tm + t’r
> Verblijftijd v component in SF = netto/toegevoegde
retentietijd.

> Migratiesnelheid
𝐿
> v= 𝑡
𝑟
> L = lengte v/d kolom
> Snelheid v mobiele fase:
𝐿
> v=
𝑡𝑚


> k’ kan rechtstreeks uit grafiek gehaald w:
𝑡𝑟′
k’= 𝑡𝑚
=> afleiding zie cursus

, c) Scheidingsfactor of selectiviteitsfactor
> Efficiëntie chromatografisch systeem → onderscheid tss ≠ componenten // selectiviteit vr die stof’n
o Systeem = efficiënt → optimaal gebruik v. ≠ in verbindingen
o Selectiever systeem, hoe ↗ ≠ tss retentietijden
o Doel = scheiden v. componenten waarvan retentietijd dicht <-> elkaar ligt
> Relatieve retentietijd r = maat vr selectiviteit v. retentietijd v. 2 nabijgelegen componenten
> Scheidingsfactor α is de relatieve retentie vr 2 aangrenzende pieken
𝑡′𝑟 𝑘′
o r =𝑡′ = 𝑘′ 𝑖
𝑟(𝑠𝑡) 𝑠𝑡
′
𝑡𝑟,𝑗 𝑘𝑗′
o α= ′
𝑡𝑟,𝑖
= 𝑘𝑖′
=> t’r,j > t’r,j

d) Schotelgetal en schotelhoogte plate number, plate hight
>  scheiding tss 2 stof’n →
o ! ≠ verdelingscoëfficiënt
o Geen >> breedte v. pieken
o << verblijftijd → overlap pieken vermijden
> Verdeling verblijftijden v. molec. v. verbinding in chromatografische kolom → Gauss-curve
o Gevolg v. toevallige karakter v. ≠ bijdragen tot zone/piekverbreding




> Uit Gauss-curve → schotelgetal N berekend dr geen eenheid
𝑡
o N= 16 ∗ (𝑤𝑟 )2
𝑏
o Wb = 4*σ
> Schotelhoogte H berekend uit N
𝐿 → L = kolomlengte
o H (m) = 𝑁
>  scheiding
o N = >> mogelijk
o H = << mogelijk -> L te verkleinen