Dujų, skysčių ir kiti chromatografiniai metodai

Metodo pavadinimas neįrodo suderinamumo

Dujų chromatografijoje naudojama dujinė judrioji fazė; tinkamos analitės turi būti pernešamos ir pakankamai stabilios konkrečiomis sąlygomis. Skysčių chromatografijoje naudojama skystoji judrioji fazė ir tinkamos sąveikos su nejudriąja faze. Svarbūs tirpumas, cheminė forma, stabilumas, matrica, fazių suderinamumas ir detektoriaus atsakas. Nė vienas pavadinimas negarantuoja atskyrimo ar kiekybinio rezultato.

Numatoma, kad hipotetinis komponentas X yra nepakankamai lakus ir virsta kita medžiaga pagal siūlomą tiesioginės GC metodą, tačiau lieka tirpus ir stabilus konkrečioje LC terpėje su kalibruotu detektoriaus atsaku. Siūlomas tiesioginės GC variantas nesuderinamas su nurodytomis X sąlygomis. LC yra galimas variantas, kuriam reikia selektyvumo ir procedūros validavimo, o ne savaime sėkmingas sprendimas.

Kitas hipotetinis Y yra lakus ir stabilus pagal siūlomą GC metodą, tačiau nesukelia atsako siūlomame ultravioletiniame kanale. Šios būtinos atskyrimo sąlygos nepašalina trūkstamo detektoriaus atsako. Derivatizavimas kai kuriuose metoduose gali pagerinti tinkamumą, tačiau pakeičia matuojamą dalelę ir iškelia virsmo bei atgavimo klausimus. Čia nepriskiriamos tikros medžiagos ar veikimo programos.

Sąveika su faze suteikia selektyvumą

Adsorbcija pabrėžia sąveiką su paviršiumi; pasiskirstymas apibūdina medžiagos pasiskirstymą tarp fazių. Jonų mainų sulaika priklauso nuo joninių sąveikų, atitinkamų cheminių formų ir konkuruojančių jonų. Dydžio išskyrimo chromatografija pabrėžia prieigą prie porų tūrio tokiomis sąlygomis, kurios mažina kitas sąveikas. Tikros nejudriosios fazės gali derinti kelis mechanizmus.

LC izokratinis metodas palaiko numatytą judriosios fazės sudėtį, o gradientinis ją laikui bėgant keičia. Tokie pokyčiai gali pakeisti sulaiką ir atsaką, todėl pastovaus k pusiausvyros modelio negalima nepakeisto perkelti į gradientą. GC atveju temperatūros ir dujų slėgio apibrėžimo susitarimai veikia laiko, tūrio ir greičio palyginimus.

Sulaikymo indeksas palygina analitę su konkrečia etalonine seka pagal apibrėžtą susitarimą. Izoterminiam Kováts indeksui naudojami pataisytų sulaikymo trukmių logaritmai tarp analitę iš abiejų pusių aprėpiančių normaliųjų alkanų. Temperatūros programos tiesiniams indeksams naudojamas kitas ryšys. Normalizavimas pagal etalonus pagerina palyginimo struktūrą, bet nepaverčia jo vienareikšmiu tapatybės įrodymu ar nepriklausomu nuo metodo sąlygų.

Teorinės lėkštelės aukščio minimumas priklauso nuo pasirinkto modelio

Paprastas užpildytos kolonėlės van Deemter modelis yra H=A+B/u+Cu, kur u – aiškiai pasirinktas tiesinis greitis, o H – teorinės lėkštelės aukštis. Nariai tame modelyje reiškia skirtingus juostos platėjimo įnašus. A, B ir C nėra universalios konstantos: jas veikia analitė, fazė, temperatūra ir geometrija.

Priskirkite hipotetines vertes A=0.0200 mm, B=0.0600 mm² s⁻¹ ir C=0.00500 s. Kai u išreiškiamas mm s⁻¹, visi trys nariai turi mm vienetus. Modelio minimumas pasiekiamas, kai u*=√(B/C)=3.46410 mm s⁻¹, o H*=A+2√(BC)=0.0546410 mm. Šiame taške mažo greičio narys B/u ir didelio greičio narys Cu yra lygūs.

Kai priskirta L=150 mm, N=L/H*=2745.19. Jei šis supaprastintas modelis u laiko tinkamu judriosios fazės slinkimo greičiu ir k=3.00, t_M=L/u*=43.3013 s ir t_R=(1+k)t_M=173.205 s. Skaičiavimas neoptimizuoja tikros kolonėlės, slėgio, gradiento, spūdaus srauto ar įnašo už kolonėlės ribų. Vien spartesnis judėjimas gali padidinti Cu įnašą.

Tūrinis srautas ir tiesinis greitis turi skirtingą prasmę

Tūrinį srautą F padalijus iš viso kolonėlės skerspjūvio ploto gaunamas tariamasis greitis u_s=F/A_cross. Jei srautui tarp dalelių prieinama tik priskirta to ploto dalis ε, tarpdalelinio greičio apibrėžtis duoda u_i=F/(εA_cross). Tai skirtingi to paties tūrinio srauto pagrindai. Pernašos lygtis turi nurodyti, kurį iš jų naudoja jos parametrai.

Vienetų ir geometrijos pratime numatykite nespūdų F=0.600 mL min⁻¹ srautą, 1.00 mm skersmenį ir tarpdalelinį poringumą ε=0.400. Srautas yra 10.0 mm³ s⁻¹, o skerspjūvio plotas π/4=0.785398 mm². Tariamasis greitis yra 12.7324 mm s⁻¹; tarpdalelinis greitis 31.8310 mm s⁻¹.

Bendram prieinamam judriosios fazės tūriui porėtose dalelėse gali reikėti kitos tūrio apibrėžties. GC tūriniam srautui taip pat reikia atitinkamų temperatūros ir slėgio apibrėžimo susitarimų. Šie skaitiniai įvesties duomenys apibrėžia geometriją, o ne įrodo, kad konkreti kolonėlė ar slėgis tinkami naudoti. Jie atskiri nuo ankstesnio teorinės lėkštelės aukščio pavyzdžio.

Dydžio išskyrimo modelis seka prieinamą tūrį

Idealiam dydžio išskyrimo tūrio modeliui V_e=V_0+K_access V_i. Čia V_e yra sulaikymo tūris, V_0 – judriosios fazės tūris už porų ribų, o V_i – visiškai prieinamas porų tūris. Šiame ribotame modelyje koeficientas K_access yra tarp nulio ir vieneto. Į poras nepatenkančių ištirpusių medžiagų sulaikymo tūris artėja prie V_0; visiškai į jas patenkančių – prie V_0+V_i.

Priskirkite V_0=11.0 mL ir bendrą visiškai prieinamą judriosios fazės tūrį V_t=31.0 mL, taigi V_i=20.0 mL. Stebimam hipotetiniam V_e=23.0 mL, K_access=(23−11)/20=0.600. Formulė apibūdina prieigą prie porų tūrio, o ne tiesiogiai pateikia molekulinę masę. Interpretaciją veikia dydis, forma, kalibravimo chemija ir su dydžiu nesusijusios sąveikos.

Numatytas palyginimas, kai V_e=9.00 mL, duotų K_access=−0.100. Tai nepatenka į priskirtą grynosios prieigos modelį; tai nėra neigiamas molekulės dydis. Reikėtų tirti papildomus delsos apibrėžimo susitarimus, išskyrimo anomalijas, sąveikas ar klaidingą atskaitinį tūrį, o ne tyliai priimti modelį.

Vidutinis sulaikymo koeficientas naudoja judriosios fazės cheminių formų dalis

Tarkime, kad simbolinės HA ir A⁻ greitai virsta viena kita judriojoje fazėje. Idealiame modelyje su pastoviais formoms būdingais k_HA ir k_A kiekis nejudriojoje fazėje yra suma k_HA n_HA,m+k_A n_A,m. Padalijus iš bendro kiekio judriojoje fazėje gaunamas tariamasis k=f_HA,m k_HA+f_A,m k_A. Svoriai yra judriosios fazės dalys, o ne viso kiekio judriojoje ir nejudriojoje fazėse dalys.

Priskirkite idealų pK_a=6.00, kai aktyvumo koeficientai lygūs vienetui, standartinė koncentracija 1 mol L⁻¹, k_HA=4.00 ir k_A=0.500. Kai pH yra 5, 6 ir 7, neutralios formos dalys judriojoje fazėje yra 10/11, 1/2 ir 1/11. Tariamosios k vertės yra 3.68182, 2.25000 ir 0.818182. Šiame pavyzdyje sąmoningai išlaikomi pastovūs tirpiklis, temperatūra, joninė aplinka, nejudrioji fazė ir formoms būdingos k vertės.

Tikri pH pokyčiai gali pakeisti ir paviršiaus krūvį bei kitas sąveikas. Mažėjimo tendencija šiame išgalvotame pavyzdyje nėra universali ir nėra GC prognozė. Metodui pasirinkti reikia tikrųjų cheminių formų ir mechanizmo, o ne plačios taisyklės, grindžiamos vien metodo pavadinimu ar ištirpusios medžiagos krūviu.

Išnagrinėti pavyzdžiai

Pabandykite patys

1. Tame pačiame H modelyje įvertinkite H, kai u=2.00 mm s⁻¹, ir apskaičiuokite N, kai L=150 mm.

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   H=0.0600 mm; N=2500.

   Trys įnašai yra 0.0200, 0.0300 ir 0.0100 mm. Padalykite 150 mm iš jų sumos.

2. Išlaikykite V_0=11.0 mL ir V_t=31.0 mL, bet priskirkite V_e=21.0 mL. Raskite K_access.

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   0.500.

   Šiame modelyje ištirpusiai medžiagai prieinama 10.0 mL iš priskirto 20.0 mL porų tūrio.

3. Hipotetinis X virsta kita medžiaga pagal siūlomą tiesioginės GC metodą, tačiau yra stabilus ir tirpus nurodytoje LC terpėje su kalibruotu atsaku. Kokia išvada išplaukia?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   Siūlomas tiesioginės GC variantas nesuderinamas; LC yra galimas variantas, kuriam reikia selektyvumo ir visos procedūros validavimo.

   Būtinos tirpumo ir atsako sąlygos dar neparodo, kad LC atskiria X nuo svarbių matricos komponentų ar patikimai matuoja numatytą dydį.

4. Kodėl tariamasis k skaičiuojamas iš judriosios fazės cheminių formų dalių, o ne tiesiog vidurkinant viso kiekio fazėse dalis?

   Rodyti atsakymą ir paaiškinimą

   k yra kiekis nejudriojoje fazėje, padalytas iš kiekio judriojoje fazėje.

   Kiekvienos formos kiekis nejudriojoje fazėje yra tai formai būdingas k, padaugintas iš jos kiekio judriojoje fazėje. Sudėjus tuos kiekius ir padalijus iš bendro kiekio judriojoje fazėje gaunami judriosios fazės dalių svoriai.

Ką verta įsidėmėti

• Suderinkite analitę, terpę, sąveikas su nejudriąja faze ir detektoriaus atsaką.
• Temperatūros, sudėties ir slėgio apibrėžimo susitarimai veikia sulaikos palyginimus.
• Pernašos minimumas priklauso nurodytoms konstantoms ir greičio apibrėžčiai.
• Prieinamo tūrio koeficientams reikia suderinamo dydžio išskyrimo modelio.
• Greitų mainų tariamoji sulaika naudoja cheminių formų kiekių judriojoje fazėje svorius.