A kromatográfia és szerepe a sokalkotós rendszerek minőségi és mennyiségi jellemzésében. Dr. Balla József 2019. 1
Kromatográfia 2
3
A kromatográfia definíciója 1. 1993 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
Gázkromatográfia: GC Folyadékkromatográfia: LC, HPLC 5
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
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
A B E Detektor jel integrális E B A D A állófázis Detektor jel idő differenciális idő 9
10
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
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
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
GC-LC rendszerek Minta Eluens Sz Inj. K D CPU A/D Dok. 15
GC általános felépítése T,Sz. vivőgáz forrás (2-3 bar) Ny. Á szeptum purge split minta B K D make-up E 4 3 2 segédgázok 1 A/D C 16
GC- állófázisok Adszorbensek: aktív-szén, molekula szita, alumunium-oxid, gyöngypolimerek Megosztófolyadékok: 50-60 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
19
21
22
23
24
25
elektródok R > 10 10 o R U o vivőgáz V=1V-1kV energia 26
FID (flame ioniozation detector): hidrogén láng ionizációs detektor anód (+) láng O 2 O 2 O 2 2500 K O 2 oxidációs zóna O 2 katód (-) előmelegítő zóna reakció zóna 1500-2000 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
Technológiai oldószermaradványok meghatározása HS-GC módszerrel 28
Xe lámpa (-) kvarc ablak (+) kolonna 29
BID: dielectric barrier ionization discharge det. 30
31
32
33
34
35
HPLC kolonnatöltet: szilikagél alap 36
HPLC készülékek elemei 37
38
39
Egy és kétutas UV-VIS detektor 40
Diódasoros detektor 1. 41
Triciklusos antidepresszánsok 42
Fluoreszcens detektor 43
44
ELCD (evaporative light scattering detector) 45
GC-MS-DS MS 66 GC Ionforrás Analizátor Detektor DS Vákuum rendszer 46
47
Olajrotációs (csúszólapátos) szivattyú Elővákuumot hoz létre, 10 1-10 -1 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
Turbomolekuláris szivattyú Nagyvákuumot hoz létre, 10-3 - 10-4 Pa 50.000-90.000 ford./min, elővákuumra van szüksége 49
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
Kvadrupól MS 3 51
Kvadrupól MS 4 52
Kvadrupól MS 5 53
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
56
57
ESI ionforrás 58
ESI Spektrum: Tripsinogén (M= 23983) 1599.8 M + 15 H + M + 16 H + 1499.9 1714.1 M + 14 H + M + 13 H + 1411.9 1845.9 1999.6 2181.6 m/z 59
Opiátok vizeletből 60
Zöld tea metabolitok 61
62
63
64
65
66
67
Tudatmódosítók 68
69
CHIP technológia 70
71
72
73
74
75
76
77
78
79