A kromatográfia és szerepe a sokalkotós rendszerek minőségi és mennyiségi jellemzésében. Dr. Balla József 2019.

Átírás

1 A kromatográfia és szerepe a sokalkotós rendszerek minőségi és mennyiségi jellemzésében. Dr. Balla József

2 Kromatográfia 2

3 3

4 A kromatográfia definíciója IUPAC: New Unified Nomenclature for Chromatography: A kromatográfia elválasztási módszer. A minta összetevői megoszlanak két fázis között, az egyik rögzített (stationer) a másik egy meghatározott irányban mozog (mobile). A mozgó fázis lehet: gáz szuperkritikus fluidum folyadék 4

5 Gázkromatográfia: GC Folyadékkromatográfia: LC, HPLC 5

6 DEFINÍCIÓ 3.: A kromatográfia olyan elválasztási módszer, amelynél a vizsgálandó minta alkotóinak az elválasztása egy helyhez kötött állófázis és az ezzel érintkező, mozgó fluid fázis közötti anyagátmeneten, valamint az egyes alkotóknak az állófázissal való eltérő kölcsönhatásán alapszik. A fázisok közötti anyagátmenet hajtóerejét a két fázis közötti kémiai potenciál kiegyenlítődési törekvés biztosítja. A kémiai potenciálbeli különbség mindig megújul a mozgófázis állandó áramlása következtében. Az elválasztandó minta különböző molekulái, atomjai, ionjai az állófázissal különböző típusú és mértékű kölcsönhatásokat alakíthatnak ki, így az állófázisban eltérő ideig tartózkodnak (retenció). Ennek következtében a mozgó fázissal való előrehaladásuknak azátlagos sebessége különböző lesz és így az állófázist időben elkülönülve hagyják el. Az elkülönített alkotókat valamilyen kémiai, vagy fizikai tulajdonságuk mérése alapján tudjuk jelezni (detektálni). 6

7 16-17 millió vegyület (szervetlen, szerves) Mire való a GC: bomlás nélkül elpárologtatható vegyületek analízisére levegő alkotók, technológiai gázok, üzemanyagok, illat, aroma anyagok, oldószerek, olajok, környezetszennyezők stb. A folyadékkromatográfia (LC-HPLC) a hőérzékeny anyagok analízisére használható biológiailag értékes aminosavak, enzimek, hormonok, vitaminok, gyógyszerek, gyógyszer metabolitok, fehérjék, stb. 7

8 8

9 A B E Detektor jel integrális E B A D A állófázis Detektor jel idő differenciális idő 9

10 10

11 a mv rossz elválasztás: nem szelektív nem hatékony b mv szelektív nem hatékony idő c mv nem szelektív hatékony idő d mv idő szelektív hatékony idő 11

12 Analitikai információ Retenció: minőségi Csúcsterület: mennyiségi t R, A t R, B t R, C mv A B C a mintabemérés pillanata idő 1 2 mintabemérő detektor Eluens: gáz, folyadék kolonna t R t M 12

13 t R h c(t) 2 c max h 1/2 0,607 h w =4 = w ln 2 = 2 2 A = h 2 ln 2 mv < < t R1 t R2 > < t R > > w c = m max VR N 2 alapvonal w 1 w 2 < > < > idő Szelektivitás Hatékonyság Felbontóképesség R s 2 t R, 2 w 2 t R, 1 w 1 15, 13

14 14

15 GC-LC rendszerek Minta Eluens Sz Inj. K D CPU A/D Dok. 15

16 GC általános felépítése T,Sz. vivőgáz forrás (2-3 bar) Ny. Á szeptum purge split minta B K D make-up E segédgázok 1 A/D C 16

17 GC- állófázisok Adszorbensek: aktív-szén, molekula szita, alumunium-oxid, gyöngypolimerek Megosztófolyadékok: féle szénhidrogén típusú megosztófolyadékok, ftalátok, glikol-észterek, poliglikolok (poliéterek) polietilén-glikol származékok, nitrilek, szilikon-fázisok csoportjait. megosztófolyadék, 5-20 m hordozó, 0,1-3 mm WCOT SCOT megosztófolyadék, 0,01-5 m kapilláris 2r c = 0,05-1 mm hordozó megosztófolyadék, 0,01-5 m 17

18 18

19 19

20

21 21

22 22

23 23

24 24

25 25

26 elektródok R > o R U o vivőgáz V=1V-1kV energia 26

27 FID (flame ioniozation detector): hidrogén láng ionizációs detektor anód (+) láng O 2 O 2 O K O 2 oxidációs zóna O 2 katód (-) előmelegítő zóna reakció zóna K (pirolízis) levegő hidrogén tömítés make-up gáz 1. C H n m pirolízis n C H. + (m-n) H. 2. n C H. + n O. oxidáció n C HO. 3. n C HO. ionizáció n CH O + + n e kolonna 27

28 Technológiai oldószermaradványok meghatározása HS-GC módszerrel 28

29 Xe lámpa (-) kvarc ablak (+) kolonna 29

30 BID: dielectric barrier ionization discharge det. 30

31 31

32 32

33 33

34 34

35 35

36 HPLC kolonnatöltet: szilikagél alap 36

37 HPLC készülékek elemei 37

38 38

39 39

40 Egy és kétutas UV-VIS detektor 40

41 Diódasoros detektor 1. 41

42 Triciklusos antidepresszánsok 42

43 Fluoreszcens detektor 43

44 44

45 ELCD (evaporative light scattering detector) 45

46 GC-MS-DS MS 66 GC Ionforrás Analizátor Detektor DS Vákuum rendszer 46

47 47

48 Olajrotációs (csúszólapátos) szivattyú Elővákuumot hoz létre, Pa -Excentrikusan csapágyazott forgórész - Forgás közben növekvő (itt áramlik be a gáz), majd csökkenő térfogatot zárnak be a lapátok -Centrifugális erő szorítja a lapátokat a falhoz - Térfogat kiszorításos elv 48

49 Turbomolekuláris szivattyú Nagyvákuumot hoz létre, Pa ford./min, elővákuumra van szüksége 49

50 Analizátor Az EI (electron impact: ütközéses ionforrás) elve N izzó katód gyorsító elektród repeller elektron nyaláb (+) ionnyaláb U minta (M) M + e M + + 2e anód ionoptika - U = 1-100kV S 50

51 Kvadrupól MS 3 51

52 Kvadrupól MS 4 52

53 Kvadrupól MS 5 53

54 Elektronsokszorozó Dinódák Dinódák Cd bevonattal vannak ellátva, kicsi az elektronok kilépési munkája. 16 db dinóda (az ábrán csak 8) 2 16 db elektront eredményez, tehát egy db kiütött elektron 2 16 db szekunder elektront produkál. Egy adott m/z ion jelintenzitását a becsapódó fragmens ionok által kiütött primer elektronok mennyisége szabja meg. (Ez azonban függvénye a fragmens ion, számszerűen nem ismert tulajdonságának is.) 54

55 55

56 56

57 57

58 ESI ionforrás 58

59 ESI Spektrum: Tripsinogén (M= 23983) M + 15 H + M + 16 H M + 14 H + M + 13 H m/z 59

60 Opiátok vizeletből 60

61 Zöld tea metabolitok 61

62 62

63 63

64 64

65 65

66 66

67 67

68 Tudatmódosítók 68

69 69

70 CHIP technológia 70

71 71

72 72

73 73

74 74

75 75

76 76

77 77

78 78

79 79