Жидкостная хроматография - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Жидкостная хроматография. Доклад-сообщение содержит 78 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Жидкостная хроматография Особенность жидкостной хроматографии – жидкая подвижная фаза Применяется для определения и разделения большего числа веществ, чем ГХ, поскольку многие вещества не обладают летучестью, неустойчивы при высокой температурах Жидкая фаза является активным элюентом и может сорбироваться на поверхности неподвижной фазы Молекулы элюента вытесняются с поверхностного слоя молекулами анализируемого соединения, поэтому VR меньше в ЖХ по сравнению с ГХ, а диапазон линейности больше

Слайд 2

Описание слайда:

Жидкостная хроматография Применяя различные элюенты можно изменить параметры удерживания и селективности В классической жидкостной хроматографии элюент продвигается по колонке под действием силы тяжести, поэтому скорость процесса разделения мала

Слайд 3

Описание слайда:

Жидкостная хроматография Классификация методов жидкостной хроматографии: 1. по агрегатному состоянию хроматографической системы: – жидкостно-адсорбционная – жидкостно-жидкостная 2. по способу перемещения элюента: – изократическая: состав ПФ сохраняется постоянным. – градиентная: состав ПФ в процессе разделения компонентов изменяют по заданному закону.

Слайд 4

Описание слайда:

Жидкостная хроматография 3. по конфигурации разделяющей системы: – планарная (бумажная, тонкослойная); – колоночная; – микроколоночная dколонки≤2 мм; – многоколоночная; – циркуляционная: разделяемая смесь веществ циркулирует с потоком ПФ через одну и ту же хроматографическую колонку или систему колонок; – многомерная: способ, при котором смесь веществ раз деляется вначале в одних условиях, а затем отдельные фракции элюата подвергаются дальнейшему разделению в других условиях или иных системах;

Слайд 5

Описание слайда:

Жидкостная хроматография – перколяционная (перфузионная): хроматография, при которой поток ПФ движется через поры твердого сорбента, а не между частицами сорбента; – мультихроматография: неоднократно повторяемая хроматография в системе из двух колонок с НФ одинаковой или различной химической природы, при которой селективность системы варьируют путем изменения по заданному закону физических условий разделения (градиента давления или расхода ПФ, градиента температуры).

Слайд 6

Описание слайда:

Жидкостная хроматография 4. по относительной полярности подвижной и неподвижной фазы: – нормально-фазовая – обращено-фазовая 5. по механизму разделения: – адсорбционная – распределительная – эксклюзионная – аффинная – лигандообменная: – ионнообменная В отдельную группу выделяют электрофорез и электрохроматографические методы.

Слайд 7

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография В настоящее время широкое распространение получил новый метод – высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ)‏ Разделение основано на четырех принципах Адсорбции (жидко-твердофазная или адсорбционная хроматография)‏; Распределении (жидкостно-жидкостная хроматография)‏; Ионном обмене (ионообменная и ионная хроматография)‏; Эксклюзии (гель-хроматография или эксклюзионная хроматография)‏. В хроматографии редко осуществляется какой-то один механизм разделения, чаще в разделении участвуют несколько механизмов одновременно

Слайд 8

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Адсорбционная хроматография Неподвижной фазой служит силикагель или оксид алюминия, реже применяют синтетический силикат магния (флорисил), оксид магния, пористые стекла, пористые полимеры ЖАХ основана на конкурентном взаимодействии полярных групп вещества и молекул растворителя с активными центрами адсорбента на его внутренней поверхности. Изотерма адсорбции линейна лишь в достаточно ограниченном диапазоне концентраций Процессы адсорбции локализованы на активных центрах поверхности сорбента.

Слайд 9

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Сильно полярные молекулы (например, вода) необратимо адсорбируются на этих центрах и дезактивируют поверхность адсорбента. Поэтому в адсорбционной хроматографии следует тщательно контролировать содержание воды в используемых растворителях.

Слайд 10

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Поверхность силикагеля, находящегося в равновесии с ПФ, всегда покрыта более или менее прочно связанным адсорбционным слоем. Если ПФ содержит два или более компонентов, то состав адсорбционного слоя отличается от состава в объеме ПФ. Главную роль в процессах взаимодействия молекул сорбата с адсорбционными слоями и поверхностью твердого адсорбента играют ион-дипольные и диполь-дипольные взаимодействия.

Слайд 11

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Разработаны модели удерживания Снайдера, Сочевинского, Скотта и Кучеры. В целом наблюдаются следующие закономерности: удерживание возрастает: а). с увеличением полярности сорбата; б). с уменьшением числа атомов углерода в молекуле сорбата; в). при увеличении числа π – электронов (для полиядерных соединений).

Слайд 12

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография удерживание уменьшается: а). с увеличением степени экранирования полярных групп сорбата орто-заместителями; б). при увеличении полярности ПФ; в). по мере дегидроксилирования поверхности адсорбента.

Слайд 13

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Ряды функциональных групп органических веществ в порядке адсорбируемости на силикагеле: -СН2- < -СН3 < -СН=СН- < -S-R < -O-R < NO2 < -NH- < -С(O)OR < -C(O)H < -C(O)R < -OH < -NH2 < -C(O)OH. F - < Cl- < Br- < I- < -OR < -NR2 < -NO2 < -C(O)OR < -C(O)R < -C(O)H < -NH2 < -NH-C(O)R < -OH < -C(O)OH < -SO3H.

Слайд 14

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Распределительная хроматография Разделение смеси осуществляется за счет различия коэффициентов распределения компонентов между двумя несмешивающимися фазами: растворителем и фазой на сорбенте. В зависимости от полярности неподвижной и подвижной фаз различают: Нормально-фазовую (НФХ)‏ Обращенно-фазовую хроматографию (ОФХ)

Слайд 15

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография В НФХ используют полярный адсорбент и неполярные подвижные фазы В ОФХ применяют неполярный адсорбент и полярные подвижные фазы Выбор подвижной фазы часто важнее, чем неподвижной Неподвижная фаза должна удерживать разделяемые соединения Подвижная фаза – обеспечивает емкость колонки и эффективность разделения

Слайд 16

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Основные параметры, определяющие качество колонки: объемная скорость, диаметр частиц сорбента, характер заполнения колонки, геометрия заполнения, коэффициент диффузии. Удовлетворительными считают колонки с Н=3-3,5d; очень хорошими – колонки с Н=2d, где d –средний (эффективный) диаметр частиц сорбента, мкм. При длине колонки 150 мм с размером частиц сорбента 5 мкм возможно получение колонки с N =10 000 т.т.

Слайд 17

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Неподвижная фаза В качестве адсорбентов применяются тонкодисперсные пористые материалы Полярные сорбенты – оксиды кремния, алюминия, флорисил Применяются для разделения неполярных или среднеполярных соединений Характеризуются высокой чувствительностью к воде и растворителям

Слайд 18

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Неполярные адсорбенты – сажа, диатомит, кизельгур - неселективны к полярным молекулам Часто применяют сорбенты с привитыми неполярными фазами ( силикагель с алкилсилильными группами – С2 – С22, наиболее часто С18). Такие сорбенты называют щеточными

Слайд 19

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Подвижные фазы должны: Хорошо растворять анализируемую пробу Иметь малую вязкость Быть инертными, безопасными, дешевыми Подходить применяемому детектору Элюирующая сила (способность) ПФ – свойство вступать в такие межмолекулярные взаимодействия с компонентами хроматографической системы, которые способствуют десорбции хроматографируемых соединений, более быстрому перемещению концентрационных зон индивидуальных компонентов исходных смесей.

Слайд 20

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Элюотропный ряд – серия чистых или смешанных растворителей, приведенных в порядке возрастания их элюирующей способности в выбранной хроматографической системе. Разделение достигают меняя элюирующую силу подвижной фазы Элюирующая сила растворителя показывает, во сколько раз энергия сорбции данного элюента больше, чем энергия сорбции элюента, выбранного в качестве стандартного (н-гептана)‏

Слайд 21

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Элюирующая способность характеризуется параметрами: 1. адсорбционная сила растворителя - представляет относительную энергию взаимодействия молекул ПФ с поверхностью адсорбента; 2. параметр Снайдера Р’ В НФХ с увеличением полярности растворителя элюирующая сила растет, а в ОФХ – снижается; 3. параметр S - отражает чувствительность величин удерживания к изменению состава ПФ (предложен для ОФХ).

Слайд 22

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Основой всех способов классификации селективности является способность растворителей вступать в межмолекулярные взаимодействия различных типов. Элюирующую силу представляют в виде суммы парциальных величин, характеризующих протонодонорные, протоноакцепторные, диполь-дипольные и другие свойства растворителей. Снайдер разбил 81 растворитель на 8 классов, расположенные определенным образом на треугольнике селективности.

Слайд 23

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Его вершинам отвечают гипотетические растворители, способные к взаимодействию только одного типа: к протонодонорным (ПД), протоноакцепторным (ПА) и диполь-дипольным (ДД) взаимодействиям. Окружности в его пределах изображают области соответствующие растворителям, поделенным на 8 групп селективности: I – алифатические простые эфиры, амины; II – алифатические спирты; III – пиридины, тетрагидрофуран, амиды (кроме формамида); IV- гликоли, уксусная кислота, формамид;

Слайд 24

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография V – метиленхлорид, этиленхлорид; VI – алифатичекие кетоны и сложные эфиры, диоксан, сульфоны, нитрилы, VII – ароматические углеводороды, нитросоединения, VIII – фторированные спирты, вода, хлороформ.

Слайд 25

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Растворители одной группы сходны по селективности. Максимального изменения селективности можно ожидать при замене одного растворителя на другой из группы, наиболее удаленной на треугольнике. Для улучшения разделения высокополярных и ионогенных компонентов и формы пика в ПФ вводят специфические добавки: при разделении соединений кислотного характера - фосфорную или уксусную кислоты, при разделении соединений основного характера аммиак и алифатические амины, при разделении соединений катионного характера - алкилсульфаты натрия.

Слайд 26

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Свойства растворителей для ВЭЖХ

Слайд 27

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Элюенты делятся на слабые и сильные Слабые – мало адсорбируются неподвижной фазой, поэтому D сорбируемых веществ высоки Сильные – адсорбируются сильно, D сорбата низкие Растворитель тем сильнее, чем больше растворимость в нем пробы и чем сильнее взаимодействие растворитель – аналит

Слайд 28

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Ряд Снайдера (в жидкостной адсорбционной хроматографии): пентан (0) < н-гексан < н-гептан (0,01) < циклогексан (0,04) < CCl4 (0,18) < бензол (0,32) < CHCl3 (0,38) < ацетон (0,51) < этанол (0,88) < вода, СН3СООН

Слайд 29

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография В ОФХ на С18 элюентный ряд имеет следующий вид: метанол (1,0) < ацетонитрил, этанол (3,1) < изопропанол (8,3) < н-пропанол (10,1) < диоксан (11,7)‏ Часто применяют смеси растворителей Оценка полярности многокомпонентных растворителей проводится через аддитивную комбинацию индексов полярности индивидуальных растворителей: где f – доля вещества по объему.

Слайд 30

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Если один элюент долго и неполностью разделяет компоненты, то применяют метод градиентного элюирования – последовательно применяя более сильные растворители

Слайд 31

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Обращенно-фазовая хроматография Неподвижные фазы Неподвижные фазы, полученные закреплением жидкостей путем физической адсорбции имеют ограниченный срок службы, т.к. возникает опасность вымывания растворителя в ходе хроматографического процесса

Слайд 32

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Наиболее часто применяются химически закрепленные фазы Для создания обращенной фазы поверхность силикагеля гидрофобизируют (обрабатывают алкилхлорсиланами). При этом образуется химически закрепленная фаза силоксана, содержащая Si-O-Si - связи Чаще всего алкильным остатком реагента является н-октадецил (С18) или н-октил (С8)‏

Слайд 33

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Поверхностный слой обращенной фазы рассматривают как псевдожидкость Чем длиннее алкильный радикал, тем больше времена удерживания органических веществ От длины радикала также зависит емкость колонки и максимальное количество пробы

Слайд 34

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Плотность прививки составляет 1,1-2,3 нм-2. В зависимости от способа обработки свойства гидрофобизированных силикагелей могут изменяться, поэтому свойства колонок различных фирм несколько отличаются. Содержание углерода составляет 5-20 %. Степень покрытия поверхности силикагеля органическим модификатором 10-60%, в лучших случаях 90%. Наличие остаточных силанольных групп приводит к тому, что адсорбционный и ионообменный механизмы удерживания всегда сопутствуют обращенно-фазовому.

Слайд 35

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Для уменьшения числа силанольных групп сорбенты обрабатывают триметилхлорсиланом – процедуру называют эндкеппинг. Наиболее популярны силикагели торговых марок: бондопак, лихросорб, порасил, сепарон, нуклеосил. Недостатки ОФ сорбентов: ограниченный диапазон рН и сорбционная акивность силанольных групп. Этого недостатка лишены в значительной степени колонки нового поколения фирмы “Феноминекс”, например, колонка Луна С18 стабильна в диапазоне значений рН 1,5-10.

Слайд 36

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Механизм разделения Механизм разделения до конца неясен. Распространенные теории Гильдебранта и Хорвата-Миландера. Теория Гильдебранта: основана на параметрах растворимости Гильдебранта, удерживание определяется межмолекулярными взаимодействиями разделяемых веществ с ПФ и НФ. Зависимость фактора емкости вещества от состава ПФ описывается ур.:

Слайд 37

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография где φ - объемная доля органического компонента (модификатора) в ПФ, А, В, С – константы. Однако поведение соединений сложного состава с несколькими функциональными группами часто не удается описать данной зависимостью. Более адекватно закономерности удерживания сорбатов в ОФ ВЭЖХ описываются сольвофобной теорией Хорвата-Миландера.

Слайд 38

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Теория Хорвата-Миландера: Показано, что водные элюенты, не содержащие органических растворителей, могут быть использованы для разделения полярных биологических молекул на С18. Что позволило сделать вывод: удерживание в ОФ варианте в основном определяется гидрофобными взаимодействиями между растворенным веществом и привитыми углеводородными радикалами НФ.

Слайд 39

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Теория Хорвата. В нормально-фазовом варианте между молекулами сорбатов и НФ образуются ассоциаты за счет кулоновских взаимодействий или водородных связей. В ОФ варианте причиной ассоциации являются сольвофобные взаимодействия в ПФ. Для полярных ПФ характерно сильное кулоновское взаимодействие и образование водородных связей между молекулами растворителей. Все молекулы растворителей связаны довольно прочно межмолекулярными силами. Чтобы поместить в эту среду молекулу сорбата, необходимо образование “полости” между молекулами растворителями.

Слайд 40

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография С энергетической точки зрения более выгодно такое положение, когда поверхность раздела между полярной средой и неполярными фрагментами НФ и молекулами сорбата минимальна. Уменьшение этой поверхности и достигается при сорбции.

Слайд 41

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Для обращено-фазового варианта ВЭЖХ характерно уширение хроматографических пиков. Основной причиной уширения пиков является существование на поверхности адсорбента сложных равновесных систем типа молекулярный ион – молекула – молекулярный ассоциат – молекулярный полиассоциат. Каждая из этих форм ионогенного соединения имеет свое время удерживания – в результате хроматографический пик соединения уширяется и создается впечатление потери эффективности хроматографической колонки. Симметричная форма пиков и высокая эффективность разделения достигается подкислением или подщелачиванием элюента.

Слайд 42

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография При выборе условий хроматографического разделения смеси веществ необходимо исходить, в первую очередь из физико-химических свойств разделяемых соединений. Удерживание сорбатов определяется факторами: - гидрофобностью; - дипольным моментом; - объемом молекул; - поляризуемостью; - уменьшением площади поверхности при сорбции.

Слайд 43

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Гидрофобность. Для упрощенной характеристики структурных параметров аналита и оценки баланса его гидрофильных и гидрофобных свойств использовали критерий гидрофобности Шатца: где nh - число элементарных гидрофобных фрагментов в молекуле, т.е. сумма атомов углерода и галогенов, nf - число полярных групп. Критерий Н тесно коррелирует с критериями гидрофобности logP (логарифм коэффициента распределения вещества в системе октан-1-ол-вода) и ClogP.

Слайд 44

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография При Н=-4-0 соединения гидрофильные, неограниченно растворяются в воде; При Н=0-4 низкогидрофобные, хорошо растворяются в полярных растворителях; При Н=4-20 полярность зависит от характера полярных групп и их взаимного расположения, априори предсказать их растворимость затруднительно; При Н=20-60 соединения высокогидрофобные, характерна повышенная растворимость в малополярных растворителях, например, тетрагидрофуране и хлороформе.

Слайд 45

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Выбор растворителя. а – р-ль А1: сорбируются все три компонента необратимо; б – р-ль А2: медленное элюирование Х1, Х2, Х3 сорбируется необратимо; Оба растворителя имеют явно недостаточную элюирующую силу. в, г- компоненты не удерживаются. Р-ли имеют большую элюирующую силу. Причина разного действия растворителей в сложном комплексе межмолекулярных взаимодействий в системах.

Слайд 46

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Для оптимизации значения коэффициента емкости подбирали растворитель с подходящей силой. Для этого берут два индивидуальных растворителя, один из которых имеет заведомо недостаточную элюирующую силу, другой - заведомо избыточную. Из растворителей А1, А2, Б1, Б2 можно приготовить 4 бинарные смеси, обладающие подходящей элюирующей силой: А1Б1, А2Б1, А2Б2, А1Б2.

Слайд 47

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Система для проведения разделения методом ВЭЖХ включает: насос, дозатор, колонка, детектор и регистрирующее устройство. Основные типы насосов: шприцевые, пневмоусилительные, плунжерные возвратно-поступательные. К насосам в ВЭЖХ предъявляют следующие требования: Создание давления не менее 15 МПа; Минимальная пульсация потока; Химическая устойчивость ; Производительность в пределах 0,1 – 10 мл/мин; Высокая воспроизводимость скорости потока.

Слайд 48

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография

Слайд 49

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Для ввода пробы используют типы дозаторов: - дозирующая петля; - дозаторы с мембраной (без остановки потока и с остановкой потока). Система ввода пробы должна точно дозировать объемы от 5 до 500 мкл (давление в системе должно оставаться постоянным). Основным типом устройства для дозирования пробы служит петля инжектора. Она соединена с двумя выходами шестиходового крана. Раствор вводят в петлю с помощью микрошприца или автоматической системы ввода.

Слайд 50

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография

Слайд 51

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Разделяющие колонки обычно изготавливают из нержавеющей стали, специальных сортов стекла (L = 10,15,25 см; d = 5,5 мм) Поскольку в ВЭЖХ применяются только очень чистые растворители, для уменьшения их расхода используют микроколонки с внутренним диаметром 1 мм и длиной 30 – 75 мм. Перед разделяющей колонкой может устанавливаться предколонка для предварительного разделенитя или концентрирования

Слайд 52

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Детекторы: Сректрофотометрический Рефрактометричесий Флуориметрический Кондуктометрический Амперометрический Масс-спектрометрический

Слайд 53

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Спектрофотометрическое детектирование В основе работы детектора лежат общие принципы спектрофотометрического анализа Детектирование в УФ- (реже видимой) области осуществляется при одной или нескольких длинах волн Предел обнаружения – 10—9 г

Слайд 54

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Рефрактометрические детекторы Универсальные детекторы, измеряющие показатель преломления системы Аналитический сигнал дают все компоненты показатель преломления которых отличается от показателя преломления элюента Чувствительность – 10-6 г

Слайд 55

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Флуориметрические детекторы В 1000 раз более чувствителен по сравнению с фотометрическим Нельзя использовать для определения кислородсодержащих растворителей, которые гасят интенсивность люминесценции Важная область применения детектирование ароматических полициклических углеводородов. Минимальное определяемое количество 10-11 г.

Слайд 56

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Кондуктометрический детектор Применяется в ионной хроматографии для измерения электропроводности растворов Сигнал линеен в диапазоне 10-8 -10-1 г/мл, предел обнаружения – 10-9 мкг/мл. Использование концентрационной колонки снижает предел обнаружения на 2 – 3 порядка Применение подавляющей колонки снижает вклад в сигнал детектора электропроводности ионов элюента

Слайд 57

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Амперометрический детектор Применяют для определения органических соединений, которые могут быть окислены на поверхности твердого электрода. Аналитическим сигналом является величина тока окисления. Проводят измерения при постоянном потенциале, либо импульсном режиме, когда задается трехступенчатая развертка потенциала, которая обеспечивает на разных стадиях – окисление вещества, очистку электрода и его регенерацию. Особенно важен при определении фенолов, фенольных соединений, гидразинов, биогенных аминов и некоторых аминокислот. Минимальное определяемое количество 10-11-10-9 г.

Слайд 58

Описание слайда:

Высокоэффективная жидкостная хроматография Масс-спектрометрический детектор Используют масс-спектрометры высокого разрешения и достаточного быстродействия с химической ионизацией с применением электорраспыления. рименяется в ионной хроматографии для измерения электропроводности растворов. Основная порблема – проблема ввода элюента . Развитие микроколоночной хромато8графии позволяет разработать системы прямого ввода элюента в ионный источник масс-спетрометра. Минимальное определяемое количество 10-12-10-10 г.