A kromatográfia elméleti alapjai - u-szeged.hu€¦ · Viv ıgázáram ultra 7.0 99,99999 0,1 6.0...

A kromatográfia elméleti alapjai

Kromatográfiás elválasztás

1. A különbözı fizikai-kémiai tulajdonságú komponensek megoszlása az álló- és mozgófázis között eltérı (kvázi egyensúly)

2. A töltéssel rendelkezı részecskék töltésüknek, méretüknek megfelelıen, elektromos erıtérben, eltérı sebességgel mozognak (Elektroforézis)

Felosztás alapja :

1. Mozgó- és állófázis minısége

2. Kényszeráramot létrehozó erı: nyomáskülönbségelektromos erıtér

Kromatográfia felosztása

folyadékFolyadék kromatográfia

LC

CEGEL ELFO

Elektrom

os erıtér

Reversedphase

(HPLC-RP)

Normalphase

(HPLC-NP)

PCTLCIC

GPC,SECfolyadék

Folyadék kromatográfia

LC

SFCSFCszuperkritikusfluid

Szuperkritikuskromatográfia

SFC

GLCGSCgázGáz kromatográfiaGC

FolyadékSzilárd

Álló fázisMozgó fázisN

yomáskülönbség

Kényszeráram

lást okozóerı

A kromatográfiás elválasztások

• Frontális kromatográfia

• Kiszorításos kromatográfia

• Elúciós kromatográfia

Kölcsönhatások a kromatográfiában

1. Fizikai kölcsönhatások-szorpciós: adszorpciós

abszorpciós (oldódás, megoszlás)kemiszorpció

-hidrofil- kölcsönhatások

-hidrofób- kölcsönhatások

-méret szerinti kölcsönhatások

2. Kémiai kölcsönhatások-sav-bázis kölcsönhatás

-komplex képzıdés

-H-hidas kölcsönhatások

3. Biokémiai kölcsönhatások-biokémiai affinitás

KROMATOGRÁFIÁS ALAPFOGALMAK

A kromatográfiás folyamat

Következmény:

• A komponensek eltérı sebességgel vándorolnak (differenciális migráció)

• A kromatográfiás folyamat elırehaladtával a sávok kiszélesednek (band

broadening)

Retenciós adatok

Redukált retenciós idı:

Retenciós térfogat: FtV RR =Redukált retenciós térfogat: ( ) MRMRRR VVFttFtV −=−=′=′

Nettó retenciós térfogat: (GC) ( ) MRMRRN jVjVFttjjVV −=−=′=

Fajlagos retenciós térfogat: (GC)Tm

273VV

L

Ng = :Lm megosztófolyadék tömege

Retenciós id ı: tR

Holt id ı: tM (t0)

tR’ = tR - tM

Retenciós faktor ( k’ )• A komponens az elválasztás során mennyi idıt

tartózkodott az állófázison viszonyítva a mozgófázisbaneltöltött idıhöz képest.

k’: a kvázi egyensúly megoszlási hánya-dosa, ha az anyag-mennyiséget mólbanadjuk meg

k’ = n S/nM

M

s

n

nk =′ k′

n : x móljainak száma

=+′ 1kM

Ms

M

M

M

s

n

nn

n

n

n

n +=+

knn

nR

Ms

M

′+=

+=

1

1

u

uR x=

k

uux ′+

=1

RX

XR t

Lu

u

Lt =←=

MM tuLu

Lt =→=

( )ktu

tut M

x

MR ′+→= 1

M

MR

t

ttk

−=′ Mtt =0

: retenciós faktor

Retenciós faktor ( k’ ): a kvázi egyensúly megoszlási hányadosa, ha az anyagmennyiséget mólban adjuk meg

FtV RR =

FtV MM = FtV MM = ( )kVt

VtV M

M

MRR ′+== 1

min/: 3cmF

Figyelembe véve: állófázis térfogatát

mozgófázis térfogatát VS

M

S

n

nk =′

SV

sss Vxn = 3/: dmmolxs

MMM Vxn = 3/: dmmolxM

MM

ss

Vx

Vxk =′

M

S

x

xK =

M

s

V

VKk =′ =

βK

s

M

V

V=β ß: fázisarány

M

s

V

VKk =′

k’ értékét a komponens megoszlására jellemzıtermodinamikai folyamat szabja meg

Több komponens elválasztása esetén a szelektivitási tényezı (elválasztási faktor) αααα az a paraméter, mely termodinamikai alapon megmutatja, hogy lehetséges-e az elválasztás

'k

'kα

1

2=

A megfelelı szelektivitási tényezıhöz megfelelı kinetikai hatékonyságnak kell párosulni

Az elúciós folyamat feltételei:

1. „Dugószerő” mintabevitel

2. A mozgófázis a kromatogram kifejlesztése alatt állandóan áramlik az

állófázis felett

3. A mozgófázis szorpciója kisebb mértékő, mint a legkevésbé kötıdı

minta komponensé

A kromatográfiában arra törekszünk, hogy a megoszlási hányados független legyen a koncentrációtól és a csak a hımérséklettıl függjön. A megoszlási izotermák lineáris szakaszain dolgozunk.

Egy mólnyi anyag mozgó fázisból az álló fázisba való kerülésére érvényes:

∆Gi = -RT ln Ki

Az egyensúlyi elmélet alapján megadható:

1. A kromatográfia általános egyenlete, mellyel a retenció jellemezhetı

2. Kvalitatíve értelmezi a csúcstorzulásokat

3. Értelmezi a megoszlási hányadost

4. Értelmezi a két komponens elválasztásához szükséges termodinamikai kritériumot.

Nem ad választ:

• Milyen a koncentráció eloszlás a kolonnában való elırehaladás során

• Milyen tényezık befolyásolják ezt

• Milyen tényleges kölcsönhatások vezetnek az elválasztáshoz

Az elúciós kromatográfiás folyamat

Következmény:

• A komponensek eltérı sebességgel vándorolnak (differenciális migráció)

• A kromatográfiás folyamat elırehaladtával a sávok kiszélesednek (band

broadening)

A sávszélesedés szemléltetése

Sávszélesedés (Band broadening) magyarázata

⇐⇐ mozgófázis haladásának iránya

5,54w

t16N

2

R =

=2

1/2

R

w

t

A különböz ı kromatográfiás rendszerek összevetéséhez relatív zónaszélesedést adunk meg amit elméleti tányérszámmal ( N) fejezünk ki. Elméleti tányér a kolonna azon szakasza, ahol a kvázi-egyensúly lét rejön.

==L: kolonna hosszσt

2: idıben kifejezett variancia négyzetσL

2: hosszúságban kifejezett variancianégyzet

A számolásoknál a variancia (σσσσ) helyett a pontosabb, csúcsalapon mért 4σσσσ értéket ( w) használata

Tányérelmélet

• A tányérelmélet feltételezései:

• Az elméleti tányérokon pillanatszerően beáll az egyensúly

• A megoszlási hányados független a koncentrációtól• A mozgófázis szakaszosan megy egyik tányérról a

másikra• A kolonna hossztengelye irányában a diffúzió

elhanyagolható

• Ezek a feltételek nem mindig teljesíthetık

Sebességi elmélet

A sebességi elméletek feltételezései:

• Az állófázisból a mozgófázisba való anyagátmenet gátolt

• A kolonnán az áramlási sebesség sugárirányban változik

az eltérı keresztmetszető csatornák miatt (Eddy diffúzió)

• Longitudinális (hosszirányú) diffúzió történik, melynek

zónaszélesítı hatása annál nagyobb, minél tovább

tartózkodik a komponens a kolonnán

A sebességi elmélet szerint a csúcsszélesedés oka:

1. Áramlási - nem egyensúlyi- folyamatok2. Diffúziós folyamatok3. Anyagátadási folyamatok

Gátolt anyagátmenet, Eddy – és longitudnális diffúzió

Porózus töltet

A sebességi elmélettel számolt csúcsszélesedési adatok akkor igazak, ha teljesülnek a gázokra és folyadékokra jellemzı fiz.-kém. paraméterek

102..10Reynolds szám

10-210-4 – 10-310-4Viszkozitás

(poise)

10,3 – 0,810-3Sőrőség(g cm-3)

10-510-4 – 10-310-1Diffúziós koefficiens

(cm2 sec-1)

folyadékSzuperkrit. fluid

gázparaméter

Sebességi elméletek (Van Deemter, Giddings, Knox)

Zónaszélesedést kiváltó folyamatok H értékei additívek:

• Örvénydiffuzió

pedC

N

LH =

• Anyagátadási gátlás a mozgófázisban

M

2pM

D

udC

• Anyagátadási gátlás a mozgófázis álló részében

M

2pMS

D

udC

•Anyagátadási gátlás az állófázisban

s

2fS

D

udC

• Longitudinális diffúzió

u

DC Md

Az állófázis, mozgófázis és a komponens kölcsönhatása

H additivitása

M

2pMpe

D

udC

1

dC

11

H+

=M

2pMS

D

udC

s

2fS

D

udC

u

DC Md+ + +

1. - kicsi a szemcseátmérı

2. - kicsi az áramlási sebesség

3. - kicsi az eluens viszkozitás

4. - nagy az elválasztás hımérséklete

5. - kicsi az elválasztandó molekula

Általában H kicsi, ha:

uT

DM és DS

H függése a lineáris áramlási sebességt ıl (u)(Van Deemter) gázkromatográfiás töltet esetén

H függése a lineáris áramlási sebességt ıl (u)folyadékkromatográfiás töltet esetén

H –u görbék különböz ı szemcseátmér ıjő (dp) töltetekre

H

u

H függése a viszkozitástól ( ηηηη)

0.6

1/222

15

MηV

T)M(ψ7,4x10D

−

=

H függése a h ımérséklett ıl (T)

0.6

1/222

15

MηV

T)M(ψ7,4x10D

−

=

A sebességi egyenlet különböz ı alakjai

1/21/2

DνCνν

B

E/ν1

Ah +++

+=

Cνν

B

E/ν1

Ah ++

+= Scott

Cνν

BAνh 1/3 ++=

Horváth

3/21/3

DνCνν

B

E/ν1

Ah +++

+= Giddings

Knox

A kromatográfia kinetikus elmélete

A van Deemter, Knox elmélet hátrányai:

1. Nem veszi figyelembe mekkora nyomásesés kell egy adott

N eléréséhez

2. Különbözı morfológiájú töltetek összevetése nehéz:

Szemcsés töltet: dp

Monolit töltet: pórusátmérı, váz szélesség

3. Nem tartalmazza azt az ellenállást, melyet a nyomásesés (∆p)

és a viszkozitás (ηηηη) változása okoz adott elméleti tányérszám

elérésekor

Ezt egy új paraméter, az elválasztási ellenállás ( E) adja meg

Szabályos (gömb) és szabálytalan (irreguláris) töltetek

Monolit töltet

Polimer töltet. Karakterisztikus paraméter : pórúsátmérı és falvastagság összege

Szilikagél töltet. Karakterisztikus paraméter : pórúsátmérı és falvastagság összege

2M

Nη

t∆pE =

Az új összefüggés alapot teremt a kolonnák összehasonlítására

Az összehasonlításhoz rögziteni kell a ∆p/η értékét, mert DM az η függvénye és az η függ a mozgó fázis összetételétıl.Másrészrıl E a dp vagyis a szemcseátmérı illetve struktúra függvénye (monolit oszlop)

A Knox összefüggés szemcsés és monolit kolonnákra

νν

ν CB

A ++= 33,0H

5 µm monolit

3 µm

Az ábra nem mutatja mekkora az E értéke a három kolonnára

Szemcsés és monolit töltet ő kolonnák összehasonlítása elválasztási ellenállás (E) alapján

Áramlási ellenállás oldalról nézve: monolit jobb mint a szemcsés

monolit

5 µµµµm

Szemcsés és monolit töltet ő kolonnák összehasonlítása ∆p – F összefüggés alapján

Nyomásesés (∆p) szempontjából a monolit elınyösebb,mint a szemcsés. De redukált elméleti tányérmagasság (h) szempontjából nem egyértelmő.

A kinetikus görbe végleges transzformációjat0/N2 (tE) – N összefüggés

Zónaszélesedés:

minimumtól balra: a hosszirányú diffúzió szabja meg (B tag)

minimumtól jobbra: anyagátadási ellenállás (C tag)

Emin és Nopt szerepe

monolit 5µm

Kinetikus görbéknél Emin és Nopt együtt kell megadni

Bonyolult elválasztások: monolit (nagy Nopt )Gyors elválasztások: szemcsés (nagy E0)

Oszlopon kívüli sávszélesedés

A komponens Vx térfogata

Az oszlopon VB (VB=tBF)

Összekötı vezetékekben Vi

Detektorcellában Vj

Egyéb csatlakozóelemekben Vk térfogatúra szélesedik

Vi: térfogategységben kifejezett sávszélesedés

Detektorban VB‘ sávszélesség

K++++=′ 2j

2i

2x

2B

2

B VVVVV

Cél:′≈ BB VV

F)1/3(tV wX =Ehhez:

F= 2 ml / min (u = 0,03 ml / s)

Vp= 20 x 0,03 = 600 µl

Vx=1/3 x 600= 200 µl

A felbontás

A felbontás ( RS) definiciója

)w(w2

1tt

R

21

R1R2s

+

−=

( )'k1

'k1αN

4

1R

1

11S +

−=

'k1

'k

α

1αN

4

1R

2

22S +

−=

Ha a 2. csúcsra vonatkoztatunk:

Ha az 1. csúcsra vonatkoztatunk:

Két komponens felbontásának grafikus ábrázolása

Csúcsarány: 1:1

Csúcsarány: 2:1

A felbontás növelésének lehet ıségei

'k1

'k

α

1αN

4

1R

2

22S +

−=

A felbontás függése a retenciós faktortól

'k1

'k

α

1αN

4

1R

2

22S +

−=

A felbontás függése a szelektivitástól

'k1

'k

α

1αN

4

1R

2

22S +

−=

A felbontás függése az elméleti tányérszámtól

'k1

'k

α

1αN

4

1R

2

22S +

−=

Gázkromatográfia

Kromatográfia felosztása

folyadékFolyadék kromatográfia

LC

CEGEL ELFO

Elektrom

os erıtér

Reversedphase

(HPLC-RP)

Normalphase

(HPLC-NP)

PCTLCIC

GPC,SECfolyadék

Folyadék kromatográfia

LC

SFCSFCszuperkritikusfluid

Szuperkritikuskromatográfia

SFC

GLCGSCgázGáz kromatográfiaGC

FolyadékSzilárd

Álló fázisMozgó fázisN

yomáskülönbség

Kényszeráram

lást okozóerı

Gázkromatográfia

• Gas chromatography-GC– Gáz-folyadék (GLC)– Gáz-szilárd (GSC)

• Gázkromatográfiával vizsgálható anyagok– Bomlás nélkül elpárologtatható (származékképzés)– Szilárd-folyadék-gáz– 600 móltömegig (közvetlenül 200-300)

• Analitikai módszerek 50-70%-a kromatográfiás (20-30% ebbıl kb. a GC)

Gázkromatográfia története

• M. Tswett → Folyadék-szilárd kromatográfia 1903 (fejlıdése a lassú anyagátmenet problémája miatt nem dinamikus)

GC – dinamikus fejlıdés• E. Cremer → gáz-szilárd kromatográfia 1951• A. T. James, A. J. P. Martin → gáz-folyadék kromatográfia 1952• van Deemter sebességi elmélet 1956• M. Golay → kapilláris kolonnák kifejlesztése• Schay Géza → gázkromatográfiás könyv 1961• Szepesy László → gázkromatográfiás könyv magyar (1961) és

angol (1971) nyelven

Gázkromatográf (GC)

gázpalack

PC

áramlás-szabályozók

oszlop

injektor detektortisztító patron

nyomásmérıtermosztát

Részei:1. Eluensforrás, a gázáramlást biztosító és szabályozó rendszerrel, tisztítóval2. Mintabeviteli rendszer3. Kolonna a termosztáttal4. Detektor5. Detektorjel erısítésére szolgáló erısítı6. Jelátviteli rendszer számítógéppel (jelrögzítés, tárolás, feldolgozás)

Gázkromatográfiás készülékek

Típusai:

Rutin elemzést szolgáló készülékek (reporting)

Kutató készülékek (analitikai)

Hordozható (portable) készülékek

Preparatív

Folyamat (process)

Analitikai készülékek:

Töltött kolonnás

Vegyes kolonnás

Kapilláris GC

Vivıgázáram

0,199,999997.0ultra

199,99996.0

1099,9995.0

5099,9954.5

10099,994.0

50099,953.5nagy tisztaságú

100099,93.0

500099,52.5tiszta

ppm%jelöléselnevezés Vivıgáz minıségét megszabja:

-Kolonna:-töltetes: N2, Ar DM kicsi-kapilláris: He, H2

-Detektor:-TCD: H2, He-FID: He, Ar, N2

-ECD: N2, Ar+CH4

Acél, alumínium palackok, 100-150 bar nyomással, max. 0,15 m3 térfogattal

Reduktor: nyomáscsökkentı (a gáz anyagi minıségének és a nyomásnak megfelelıt választani) 100-150 bar-t kell 1-5 bar-ra lecsökkenteni 2 lépésben

1 membránszelep → nyomásmérı: 100-150 bar

2 tőszelep → nyomásmérı: 1-5 bar

Áramlási sebesség szabályozása

Tőszelep → áramlási sebesség finom szabályozásaMembrános áramlásszabályozó

T növekedés hatására az áramlási sebesség csökken

Tőszelep: T növekedésébıl eredı áramláscsökkenést nem kompenzálja

Membrános áramlásszabályozó, integrált áramkörös nyomásérzékelı fixen

tartja az áramlást

Mintabemér ı (Injektor)

A mintabemérés kritikus pont– Pillanatszerő, kvantitatív és reprodukálható

legyen– Minta gáz/gız halmazállapotba kerüljön

(főthetı)– Eluenssel való elkeveredés– Oldószer fókuszálás

viszonylag kicsiny térfogat0,1 µl-1 ml

folyadék elpárologtatva: 100-10000 X

térfogatnövekedés

→

Gáz halmazállapotú minták bemérése

- mintahurok 5-10-szeresét átengedve a mintából biztosítható, hogy a csap elfordításával valóban minta kerüljön a gázkromatográfba

- különbözı térfogatú mérıhurkok (0,25 ; 0,5 ; 1 ml)

- bemérıhurok főthetı is, de nem szükséges

Gázmintabemér ı csap

Gáz halmazállapotú minták bemérése

Fluidisztor

- nagysebességő gázkromatográfiában használatos

- gyors mintabevitel

- számítógépes vezérléssel mőködtethetı

Mikromennyiségő gáz halmazállapotú minták bevitele teflon dugattyús mikrofecskendıkkel történik

Folyadék halmazállapotú minták bemérése

Mintabevitel két fı eleme:

- mikrofecskendı

- gázkromatográf mintabemérı, elpárologtató része

Általában 5-50 µl térfogatúak

Teflon végő rozsdamentes acél dugattyú, üvegtest, kalibrált térfogat

Hamilton, SGE a leggyakoribb gyártmány

Mikrofecskend ık

Gázkromatográf mintabemér ı része

Flash elpárologtató

- pillanatszerő elpárologtatás, ha injektor T = 50-70˚C + Fp

- belsı rész üvegbetét korrózióellen

- injektor V kellıen nagy, hogy az elpárologtatás ne okozzon p növekedést, de ne túl nagy mert csökken a hatékonyság

- fıleg kapilláris kolonnáknál használják, ahol nagyobb az injektált minta mennyisége

Gázkromatográf mintabemér ı része

On-column injektor- adagolás közvetlenül a kolonna töltetére

- kolonna elsı 5-10 cm-es része csak töltetet megosztófolyadékotnem tartalmaz

- elpárolgással egyidejőleg az elválasztás is elkezdıdik

- expanziós tér lecsökkenthetı

- fıleg kapilláris kolonnáknál használják, ahol nagyobb az injektált minta mennyisége

Gázkromatográf mintabemér ı részeMintaáram elosztó (splitter)

- kis mintamennyiség (0,1-0,01 µl) bevitele → kapilláris kolonnáknál alkalmazzák

- az injektált mennyiség nagyobb (1-2 µl) de a splitter csak 1/10-1/100-ad részét engedi a kolonnára

- expanziós tér szükséges

- split és splitless üzemmód

„Splittelés” hátrányai

1. A minta alkotói közötti diszkrimináció

2. A splitarány mérés közbeni ellenırizhetetlen megváltozása

3. A flash párologtatás okozta drasztikus termikus hatásra bekövetkezı esetleges termikus degradáció

Gázkromatográf mintabemér ı része

Cold on-column

- hideg injektor, hideg kolonna

- illékony, kevésbé hıállóvegyületek injektálására

- kolonna elsı része hideg (hőtés) majd fokozatosan melegszik

- nincs lehetıség splittelésre

Gázkromatográfiás kolonnák

Kapilláriskolonnák csoportosítása

• mikrokapillárisok: d < 150µm

• standard kapillárisok: 150µm < d < 500µm

• makrokapillárisok: d < 0,5 mm

Kapilláriskolonnák típusai

PLOT, WCOT, SCOT kolonna

Adszorpciós

Abszorpciós

Hordozók

kívánalmak:a hordozó szemcsék egységes méretea szemcsék geometriájaa hordozó termikus és mechanikai stabilitásakémiai inertség

típusai:diatómaföld alapúaküveg alapúakaktívszén alapúak

Megosztófolyadék

kívánalmak:

hıstabilitásfolyékony hallmazállapotjól definiált kémiai szerkezetkémiai inertségkellı nedvesítı képességoldhatóságmérsékelt ár

Megosztófolyadék

típusai:

szénhidrogén típusú megosztófolyadékokftálokglikol-észterekpoliglikolok (poliéterek)polietilén-glikol származékoknitrilekszilikon fázisok

HETP függése a töltet szemcseméretét ıl

HETP függése a megosztófolyadékmennyiségét ıl

HETP függése a kolonna átmér ıtıl

HETP függése a nyomástól

HETP függése az eluens min ıségétıl

Gázkromatográfiás detektorok

univerzális: minden molekulára ad jeletszelektív: bizonyos vegyülettípusokra ad jeletspecifikus: csak bizonyos molekulákra ad jelet

dinamikus tartomány : az a koncentráció tartomány amelyben a koncentráció változása detektorjel változást eredményez

lineáris tartomány : T= mc (eltérés < 5 %)

érzékenység: m (egységnyi koncentrációváltozás hatására bekövetkezı jelváltozás)

kimutatási határ: az a koncentráció, melynek mérésénél a detektor válaszjele egyértelmően megkülönböztethetı a háttértıl (LOD)

meghatározási határ: az a legkisebb koncentráció, amely megfelelıprecizitással és pontossággal meghatározható (LOQ)

Gázkromatográfiás detektorok

• FID (flame ionization detector – lángionizációs detektor)• ECD (electron capture detector – elektron befogási

detektor)• FPD (flame photometric detector – lángfotometriás

detektor)• PID (photo-ionization detector – foto-ionizációs detektor)• MS(D) ( loecule selective detector – tömegspektrometriás

detektor)• TCD (thermal conductivity detector – hıvezetıképességi

detektor)

Hıvezetıképességi detektorok

hıvezetés: idıegység alatt, 1 m hosszon, 1K hımérsékletkülönbség hatására átszármaztatott hımennyiség. Anyagi minıségtıl függ.

- állandó eluensáram → állandó hıvezetés → főtött szál ellenállása állandó- mintával „szennyezett” eluens → változó hıvezetés →főtött szál T változik → változik az ellenállás →detektorjel

áramlás ingadozásából adódó hıelszármaztatáskivédése hídkapcsolással

Hıvezetıképességi detektorok

Hıvezetıképességi detektorok

• konvencionális: 0,5-3 cm3 cellatérfogat (töltött kolonna)

• félmikrocellás: 25-100 mm3 cellatérfogat (widebore kolonna)

• mikrocellás: 5-10 mm3 cellatérfogat

• rétegcellás: 1-10 nl cellatérfogat (integrált mikoráramkörökhöz hasonló, LOD = 10-10-10-9g)

Ionizációs detektorok

elektródok között akkor folyik áram, ha ionokat hozunk létre a mintából

Ionizációs detektorok

Az ionizációhoz használt energia tipusa:

- termikus energia (FID)- kinetikus energia (ECD, MS)- fényenergia (PID)- elektromos energia (kisülési ionizációs

detektor –DID)

Ionizációs detektorok

Lángionizációsdetektor

Ionizációs detektorok

Elektronbefogási detektor

Minıségi analízis

- Összehasonlítás elızıleg mért, ismert anyagok retenciós idejével

- Relatív retenció alkalmazása- Addíció- Retenciós indexek- Tömegspektrométer

KOVÁTS-féle retenciós index

• Alapja:– Szénhidrogén származékok homológ sorában a

retenciós idık a C-atom számmal exponenciálisan növekednek

⇓

– Lg tR’ ábrázolva – C-atom szám függvényében egyenest ad

– N alkán homológok retenciójához viszonyít

KOVÁTS-féle retenciós index

Ix-ismeretlen komponens retenciós indexetR’n+2 > tR’x (ismeretlen) > tR’n

– n-páros szénatomszámú parafin szénatomszáma

Jelentıssége: – Ismeretlen komponens azonosítása

100nlgtlgt

lgtlgt*200I

n2n

nX

R'R'

R'R'x +

−−

=+

Mennyiségi analízis

A detektor érzékeli az oszlopból kilépı gázáram valamilyen fizikai v. kémiai tulajdonságának megváltozását →jelfeldolgozás

Az elektromos jel– Függhet:

• koncentrációtól (konc. érzékeny)• idıegység alatt a detektorba jutó minta mennyiségtıl

(tömegáram érzékeny)

– A jel és a konc. ill. a tömegsebesség közötti függvénykapcsolat keressük a mennyiségi elemzés során

Mennyiségi analízis

- Csúcsterülethez (A) keressük az anyagmennyiséget (m)

- Csúcsterület meghatározás integrálással(ma elektronikus integrátorokkal)

Mennyiségi értékelés

Módszerek:

– Kalibrációs görbék felvétele

– Belsı standardok

– Addíciós módszer

Kalibrációs módszer

Ismert koncentrációjúmintasorozat mérésével kalibrálva, azaz kalibrációs görbe felvétele után az ismertelenkoncentrációja(tömege) a görbérıl visszaolvasva meghatározható

A1

A2

A3

Aism

m1 m2 mism m3

Addíciós módszer

Belsı standard módszerRelatív érzékenységf=Ai/As*ms/mi

a vizsgálandó mintához olyan anyagot (belsı standardot) adunk, amelyet a minta nem tartalmaz, de jól elváló jelet ad, és ehhez viszonyítjuk a minta-komponensek által szolgáltatott jeleket.Elızetesen meg kell határozni a minta-komponensek belsı standardra vonatkozó relatív érzékenységét.

Ipari oldószerek GC analízise

Speciális feladatra tervezett állófázisokat is árulnak

A folyadékktomatográf (HPLC)

A folyadékkromatográfiás rendszerek felépítése I.

A folyadékkromatográfiás rendszerek felépítése II.

A folyadékkromatográf felépítése

Eluens tárolók

Üvegedény (vizes rendszereknél: ionok oldódnak ki)Mőanyag edény (szerves eluensek lágyítókat, adalékokat

oldanak ki)

Eluensek gázmentesítése

• Forralás (differenciális párolgás)• Vákuum alkalmazása (differenciális párolgás)• Ultrahang alkalmazása• He alkalmazása (leghatásosabb)

Szivattyúk

Szivattyúkkal szemben támasztott követelmények:

1. Nagy nyomáson szállítson akár kis, akár nagy térfogati áramlási sebességgel2. Pulzálás csökkentés akár mechanikusan akár elektronikusan3. Cserélhetı nagynyomású szivattyúfej (analitikai-preparativ; acél-titán-teflon:

biológiai minták)4. Automatikus kompresszibilitás kompenzáció5. Kompatibilis kis forráspontú oldószerekkel6. Kompatibilis pufferolt eluensekkel7. Kompatibilis ionpár-képzı anyagokkal8. Gyors eluens csere biztosított legyen9. Kis „hold-up” térfogat10.Számítógépes vezérlés (mozgófázis összetétel, gradiens vezérlés, áramlási

sebesség, stb)

Állandó nyomáson szállító szivattyúk

1. Pneumatikus szivattyú

Elıny: - olcsó- egyszer ő- pulzálás mentes

Hátrány: - térfogat és végnyomáskorlátozott

- térfogati sebesség a viszkozitásés permeabilitás függvénye

2. Pneumatikus er ısítéső szivattyú (Haskel type)

Elıny: - olcsó- oldószercsere egyszer ő

- nagy térfogati sebesség érhetı el

- szállítási nyomás gyorsan beáll

Hátrány: - térfogati sebesség a viszkozitásés permeabilitás függvénye

Állandó áramlási sebességgel szállítószivattyúk

1. Fecskend ı típusú szivattyú (Syringe-type )

Elıny: - pulzálás mentes- térfogati sebesség független a

viszkozitástól és a permeabilitástól- térfogati sebesség könnyen

szabályozható- szállítási nyomás gyorsan beáll

Hátrány: - drága- kapacitás korlátozott- oldószercsere bonyolult

2. Alternáló dugattyús szivattyú (Reciprocating piston pump)

Alternáló dugattyús szivattyúk szállítóteljesítmény görbéi

Alternáló dugattyús szivattyúk

Elıny: - térfogati sebesség független a viszkozitástól és a permeabilitástól

- térfogati sebesség könnyen szabályozható- a belsı szivattyú térfogata kicsi

Hátrány: - pulzáló folyadékszállítás- a szállított folyadékmennyiségi tartomány korlátoz ott

- a szállítási nyomást lassan éri el

A kompresszibilitás hatása a szállítóteljesítményre

Szívóütem után:- folyadék térfogata:

V = m / ρρρρ (ρρρρ = g/cm 3)- nyomás növelésével ρρρρ változik- Darcy:

- a térfogatcsökkenés a folyadék-kromatográfiás körülmények függvénye- A kolonna bemenetnél a térfogati áramlási sebesség csökken- kompresszibilitás kompenzáció:

-mechanikus-elektronikus

Lε

∆P

η

Ku

o

=

3. Membrán szivattyú (membrane piston pump)

Elıny: az eluens nem érintkezik a tömítésekkelPulzálás csökkentés :- több szivattyúfej alkalmazása- 500 1/min frekvencia alkalmazás-400 bar nyomás az acélmembránon

4. Egydugattyús gyors feltöltés ő szivattyú

szállítás Feltöltés200 ms

kompresszibilitás

szállítás

5. Sorba kötött két dugattyúfejes szivattyú

Csak a szívófejen van szívó és nyomószelepPulzálás mentesítés: elektronikusan : egyik ágban állandó nyomás

másik ágban állandó áramlási sebesség

A nagynyomású szivattyúk m őködését befolyásoló tényez ık

1. Szilárd részecskék hatása

2. Oldott gázok hatása

3. Korróziós hatás

1. Szilárd részecskék hatása

a. eltömi az eluens sz őrıt és a szelepek véd ı szőrıitb. rárakódik a szelepülésekre

c. eltömi a nyomásmér ı egységet

d. eltömi a kapillárisokat

e. Eltömi a mintaadagolót

Következmény:

- szállítóteljesítmény változása

- pulzálás

- nyomásnövekedés

Kiküszöbölés:

-eluens sz őrése 0,4 – 0,5 µm pórusú sz őrın

-oldószer gyárilag sz őrve: 0,2 – 0,4 µm pórusú sz őrın

Szilárd részecskék eredete:

a. Eluensb ıl válik ki- kristálykiválás pufferekb ıl

eluensek el ıre elkészítése izokratikus módban

- algák, baktériumok elszaporodása: nagy víztartalmúeluensekben

b. Szivattyú tömítések morzsolódása - dugattyúk m őködés közbeni mosása

2. Oldott gázok hatása

1. Oxigén oldódása vízben és szerves oldószerekben

2. Pulzálás: a szívóütem után addig nincs folyadékszállítás amíg a gázbuborék nyomása el nem éri a kolonna belép ı

nyomását3. Oxigénbuborékok

keletkezése víz-meteanol(exoterm), víz-acetonitril(endoterm) oldószer párok keverésekor.

4. Levegımentesítés(lásd: eluenstárolók)

3. Korróziós hatásHPLC technika: rozsdamentes acél (SS 316) használat a

Haloid ion (Cl -, Br -) korrózió

Korróziós folyamatok víz-metanol, víz-acetonitril eluens rendszerekben:

0,1 ppm feletti Oxigén koncentráció jelenlétében az O 2 redukálódik:

O2 + 2 H2O + 4e- ⇔⇔⇔⇔ 4 OH-

A vas anódos oxidációval oldódik:

Fe →→→→ Fe2+ + e-

Katódos és anódos reakciótermék reagál:

Fe2+ + 2 OH- →→→→ Fe(OH)2

Oxigén jelenlétében:

4 Fe(OH)2 + O2 + H2O →→→→ 4 Fe(OH)3 →→→→ 2 Fe2O3 + 6 H2O

Megjelennek a vasoxid különböz ı formái: zöld, vörös, barna

Passziválás: foszfát puffer, id ınként salétromsav használata

Adagolók

1. Kézi adagolók

2. Automata adagolók

<23-55-1010-2020-40

Töltet szemcse

átmérı

(µm)

2-42-44-64-65-10Oszlop belsıátmérı(mm)

2-55-1010-1510-2020-50Oszlophossz(cm)

OszlopokAnyaga:-acél-PEEK (poliéter-éter keton)-üveg

Mérete:

Oszlop csatlakozók

Oszlop- és összeköt ı csatlakozók

Folyadékkromatográfiás detektorok

Folyadékkromatográfiás detektorok felosztása és alkalmazásuk gyakorisága

•UV-Vis (80%)

•Fluoreszcens (5%)

•Elektrokémiai (5%)

•Törésmutató mér ı (RI) (2-3%)

•Vezetıképességi (2-3%)

•Fényszórásos (ELSD) (2-3%)

Folyadékkromatográfiás detektorok összehasonlításához használt paraméterek

•Detektor zaj

•Dinamikus tartomány

•Lineáris tartomány

•Detektálás alsó határa

•Cella térfogat és kialakítása

•Idıállandó

•Nyomásváltozás hatása a jel/zaj viszonyra

•Áramlási sebesség hatása a jel/zaj viszonyra

•Hımérséklet hatása a jel/zaj viszonyra

Rövid távú zaj

Statikus: 0.5-1.5x10-4 AU / percDinamikus: 0.5-1.0x10-4 AU / perc

Hosszú távú zaj

Statikus: 1.0-4.0x10-4 AU / 10 percDinamikus: 1.0-5.0x10-4 AU / 10 perc

Alapvonal mászás (drift)

Statikus: 5.0-10.0x10-4 AU / óraDinamikus: 2.0-6.0x10-4 AU / óra

A jel és zaj viszonyának ( s/n ) szemléltetése

Folyadékkromatográfiás detektorok jelleggörbéje

Dinamikus tartomány: a jel arányos az anyag mennyiséggel

Lineáris tartomány: a jel lineárisan arányos az anyagmennyiséggel (5%)

Detektálás alsó határa (DAH, LOD): a jel 3x nagyobb, mint a zajszint

Mennyiségi mérés alsó határa (LOQ): a jel 10x nagyobb mint a zajszint

Lineáris tartomány: a jel lineárisan arányos az anyagmennyiséggel (5% eltérésig)

Dinamikus tartomány: a jel arányos az anyag mennyiséggelMagában foglalja a lineáris tartományt

s = a c ahol: s detektorjela detektor érzékenységec a minta koncentrációja

Fowlis és Scott:

s = a cr ahol: r válasz index (0.98 < r < 1.02)r függ a készülék felépítésétıl

Lineáris tartomány: a legnagyobb koncentráció és a DAH közti szakasz

A detektor érzékenysége

a = ∆s / ∆c illetve a = ds / dc

A detektor érzékenysége: az analitikai egyenes meredekségeilletve nem lineáris tartományban a jel koncentráció szerinti deriváltja

Az érzékenység alapján nem lehetséges a detektorokösszehasonlítása:Uv-Vis: AU / (mol dm-3)Elektrokémiai: nA / (moldm-3)

Gyakorlatban:Kimenı jel: mV/ koncentráció vagy

Detektálás alsó határa (DAH, LOD)

A detektor érzékenység és a detektálás alsó határa

Detektorra vonatkozó DAH:az adott anyagra jellemzı koncentráció mely a detektor cellában áthaladva a zaj kétszeresének megfelelı jelet ad

Kromatográfiás rendszerre vonatkozó DAH:az adott anyagra jellemzı koncentráció mely a kromatográfiás rendszerben (adagoló, kolonna, detektor cella) áthaladva a zaj kétszeresének megfelelı jelet ad

A kromatográfiás rendszer detektor érzékenysége (XD) és a legkisebb kimutatható anyagmennyiség (m) függ:- Kolonnára jellemzı adatok

a) geometriai méret (r, L)b) töltet jellemzık (ε, N, dp)

- Visszatartásra jellemzı adatok (k, N, mozgófázis összetétel)- Detektorra jellemzı adatok

Uv-látható (Uv-vis) detektorok

Egyutas detektor Kétutas detektor

A detektorok fényforrása

Deutérium lámpa Xenon lámpa

500 óra

alap

Alkalmazható hullámhossz tartomány:190 – 800 nm 210 - 550nm

Állandó hullámhosszon m őködı lámpák

Hg gız lámpa 253 nm (sz őrı)

Zn lámpa 213, 307 nm (sz őrı)

Cd lámpa 228.8 nm (sz őrı)

Szerves oldószerek fényelnyelése

230tetrahidrofurán

215Dioxán

2052-propanol

205Metanol

190Acetonitril

Uv cut-off (nm)Oldószer

Az oldószer fényátereszt ı képessége (Uv cut-off):

Az a legkisebb hullámhossz, ahol a transzmittancia 1 0%-ra csökken

Fordított fázisú kromatográfiában használt oldószerek tisztaság vizsgálata gradiens elúcióval

Elméleti görbe Gyakorlati görbe

0 %

100%

A detektor optikai felépítésének jellemzésére szolgálóparaméterek:

1. Hullámhossz beállítás torzítatlansága (accuracy)

2. Hullámhossz beállítás reprodukálhatósága (reproducibility)

3. Sávszélesség (bandwith)

1. és 2. Legtöbb készülék automatikusan végzi a hullámhossz kalibrációt

2. Sávszélesség hatással van az érzékenységre és a linearitásra

-nagyobb sávszélességnél nagyobb lesz a fotodiódára jutóenergia, jel/zaj viszony javul, kimutatási határ csökken.

-De: nagy energia és sávszélesség hatására az intenzítás-különbség csökken és ezzel az abszorbancia (A) kisebb lesz

Minden olyan hatás, mely a zajt növeli, csökkenti a

detektor érzékenységet és növeli a detektálás alsó határát.

Ezért vizsgálni és optimalizálni kell:

- Detektor cella kialakítását

- Detektor kimeneten az elektronikus szőrı idıállandójának

hatását (kromatográfiás csúcs torzulás)

- Hımérséklet változás hatását

- Áramlási sebesség hatását

- Nyomás-ingadozás hatását

A detektor cella térfogatának és geometriájának hatása

Hagyományos cellák:- hengeres furat- úthossz: 4-10 mm- térfogat: 4-8 µL

Úthossz csökkentésével az RI hatás csökkenthetı (Lambert-Beer törvény)

„Taper beam” cella

-RI hatás csökkentése

-Jel/zaj viszony növelés: optikai úthossz növelés (határt szab a

cellatérfogat növekedés, kolonnán kívüli zónaszélesedés)

A detektor id ıállandójának hatása a jelre

Az idıállandó (ττττ) (a jel mennyi idı alatt követi a detektorban bekövetkezı

változást):

ττττ növelése

- csökkenti a jel/zaj viszonyt, de

-torzítja a kromatográfiás csúcsot

-változtatja a maximum helyét (minıségi analízis)

-Általános szabály: az idıállandó nem lehet nagyobb, mint a hot idıhöz

tartozó σt zónaszélesedés tized része

Nagyhatékonyságú, pl. 3 cm kolonnánál, ha a holtidınél mért zónaszélesedés σt = 150 ms, a detektor idıállandója 15 ms kell legyen.

Hımérséklet változás hatása a jel/zaj viszonyra

Modern detektoroknál, ahol a zajszint 10-5 AU, a hımérséklet változás

törésmutató változást okoz az eluensben (RI hatás; ld. detektor)

Általában: 1˚C hımérséklet változás 10-4 AU változást okoz.

Áramlási sebesség és a nyomás-ingadozás hatása a jel/zaj viszonyra

Általában igaz, hogy a fényelnyelés független az áramlási paraméterektıl.

Szők csıben az áramlási sebesség és nyomásesés változás nyíróerı

változást okoz az eluensben az egyes rétegek között. Ez

hımérsékletváltozást okoz, ami együtt jár a törésmutató megváltozásával.

Többcsatornás Uv-vis és diódasoros detektorok

Többcsatornás detektorok:

Különbözı hullámhosszakon egy idıben több kromatogramot képesek

rögzíteni

Maximum 8 hullámhosszon mőködnek (8 fotodióda)

Az adatfeldolgozó szoftver kisebb kapacitású mint a diódasoros

módban mőködı szoftveré

Diódasoros detektor: helyesebben diódasoros detektálási mód

(DAD, diode array detection)

Többcsatornás detektorok, idı-, intenzítás- és hullámhossz adat

együttest győjtenek, és az adatokat számítógépen tárolják (utólagos

értékelés)

Diódasoros detektor felépítése

Mintát fehér fénnyel világítjuk meg, fényfelbontás a küvetta után történik.190-800 nm között általában 128-1024 fotodióda. Felbontás 1-5 nm. Diódák jele kombinálható, ekkor a felbontás csökken. A diódasor néhány ms-onként letapogatja a spektrumot.

Gyors pásztázó és diódasoros detektorok összehasonlí tása

gyors pásztázó: egyetlen dióda,a rács mozog

diódasoros: 128-1024 dióda, a rács helyzete állandó

A diódasoros (gyorspásztázó) detektor adatszolgálta tásai

A: háromdimenziós kép; B: spektrum; C: kromatogram; D : izoabszorpciós vonalak

Diódasoros detektor nyújtotta szolgáltatások

A t, λλλλ, A mintavételezés s őrősége, mérés utáni korlátlan felhasználás lehet ısége

Változtatható paraméterek:

•Mérési idı: akár több óra is lehet

•Hullámhossz tartomány: (190-800 nm között) változtatható

•Mintavételezési idı: fotodiódák kiolvasási ciklusideje (néhány ms, ha túl

nagy torzítja a kromatogramot)

•Optikai sávszélesség: alapvetıen befolyásolja a spektrumot

•Integráló program: a mennyiségi kiértékeléshez

•Spektrum feldolgozási lehetıségek: csúcstisztaság ellenırzés

Csúcstisztaság ellen ırzés( )( )

( )( )

( )( ) ≡≡≡

Fontos:•Mekkora a legkisebb minta koncentráció, ahol a spektrum még értékelhetı•Jel/zaj viszony megfelelı•Matematikai eljárás (szoftver) alapján egyértelmő legyen a csúcs tisztaság

Fluoreszcenciás detektálási mód

Fluoreszcencia: besugárzás és az emisszió közti idı: 10-5 - 10-8 s

Foszforeszcencia: az emisszió késleltetett (intersystem crossing)

Gerjesztı fény: fehér ⇒ rács (prizma) ⇒ λλλλ1Emittált fény: rács (prizma) ⇒ λλλλ2

λλλλ1

λλλλ2

fekete test

Merck fluoreszcens detektor

Törésmutató (RI) mér ı detektor

Elsı on-line detektor

A komponens és a mozgófázis törésmutatója eltérı

Univerzális detektor

Feltétel:

Állandó összetételő mozgófázis

Állandó hımérséklet

Hımérséklet hatás

Hımérséklet változás ⇒ RI változás

Ultra termosztálás: 0.001°CKolonnáról lejövı mozgófázist felcsévelt 0.1-0.2 µµµµm

ámérıjő termosztált kapillárison és detektoron vezetik át

Szivattyú pulzálás hatása

Pulzálás ⇒ nyomásváltozás ⇒hımérsékletváltozás ⇒RI változás

RI detektorok differenciális mőködésőek: referencia ág ⇔ mérıág közti RI különbség mérése: váltakozva mérik a törésmutatót a két ágbanUv detektorhoz képest: DAH 3-4 nagyságrenddel nagyobb

Fényelhajlás elvén m őködı RI detektor

•Referencia ág: csak tiszta mozgófázis•Mérı ág: mozgó fázis + minta•Ha a két ágban azonos a mozgófázis összetétel, a tükörrıl visszavert fénynyaláb elhajlása ugyanolyan mértékő, de ellentéte irányú, a diódán a folt zeró jelet ad

•Ha a mérıágban a mozgófázis összetétel megváltozik, a tükörrıl visszavert fénynyaláb elhajlik, a folt helyzete megváltozik a diódán, a jel zérótól eltérı(+ vagy – lehet)

• Nagy lineáris tartomány

Teljes visszaver ıdés elvén m őködı RI detektor

Fresnel elv: üveg és folyadék határfelületrıl visszavert fény mennyisége függ:•fény beesési szögétıl•a két fázis törésmutatója közti különbségtıl•maximális érzékenység: üveg és folyadék határfelületre érkezı fény beesési szöge a kritikus szöghöz közeli

Differenciális mőködésReferencia és mérıcella: teflon (3 µL), a prizma és a tükrözı hátlap közé fogva ⇒ mozgatható optikai padon ⇒ beesési szög változtathatóTörésmutató tartomány: 1.33 – 1.63

RI detektor alkalmazása

1. Szénhidrátok elemzése

2. Méretkizárásos kromatográfia

3. Kıolajipar, alifás szénhidrogének

4. Zsiralkoholok elemzése (háztartási vegyipar)

5. Polimerek vizsgálata (polietilén, propilén

Alapvetı hátrány:

1. Nagy LOD

2. Érzékeny a hımérséklet és áramlási sebesség változásra

3. Nem használható gradiens elúcióban

Elpárologtatással egybekötött fényszóráselvén m őködı detektor

ELSD: evaporative light-scattering detektor

Univerzális

Mőködési elv:

• Kolonnáról lejövı eluens

porlasztása

• Oldószer elpárologtatása

(Főtés)

• Nem illékony részecskék

visszamaradnak

• Részecskék megvilágítása

(lézer, W lámpa)

• A részecskéken szórt fény

mérése

Szemcsék mérete ( 0.2 – 3.0 µm) és száma függ:

•Mozgófázis áramlási sebessége

•Porlasztó gáz áramlási sebessége

•Oldószerek felületi feszültsége

•Viszkozitás

•Sőrőség

Független: a részecskék kémiai tulajdonságától

Jel – koncentráció összefüggés: nem lineáris

Elıny:Gradiens technika alkalmazhatóNem alkalmas:Molekulák, nagy cseppek detektálásáraReprodukálhatóság: állandó mőködésiparaméterek

Elektrokémiai detektálási módElektrokémiai detektálás: • Elektronátmenet az elektródokon ⇒ hımérséklet függı⇒ termosztálás• Elektródfelületre jutó anyagmennyiség ⇒ áramlási sebesség függés ⇒

pulzálás függés

Oxidáció ⇔ redukció

redukciós

oxidációs

áram

A, B, C anyag i - E görbéi

Redukciós üzemmód

•Hg-elektród

•O2 mentes közeg (O2 is redukálódik)

•Mozgófázis áramvezetı (normál fázisú kromatográfia: nem vezetı oldószerek)

Oxidációs üzemmód

• Kis felülető elektród: 8-10%-os áramkihasználás: amperometriás

detektálás (glassy carbon elctrode; inert de áramvezetı)

• Nagy felülető elektród: 100%-os áramkihasználás. Coulombmetriás

detektálás (porous graphite electrode; az eluens az elektródokon

átáramlik)

Egyéb folyadékkromatográfiás detektorok

Viszkozitás mér ı detektor

Vezetıképesség mérı detektor: ionkromatográfia

Radioaktív detektor

Infravörös detektor

Transzport detektor

Ionkromatogr áfia(IC: Ion Chromatography)

Ionok elválasztása: eltérı sebességgel haladnak át egy megfelelıenmegválasztott oszlopon

Ioncserélı gyanták

1971: „forced flow chromatography”:N2 gáz +UV-Vis spektrofotometria: Fe(III) elválasztása

HPLC fejlıdése megteremtette a mőszeres hátteret az IC fejlesztéséhezhiányoztak a detektorok (klasszikus HPLC detektorok nem alkalmasak)

1975: vezetıképesség-mérésen alapuló detektálás: modern IC

elválasztásért felelıs oszlopszulfonált polisztirol-DVBkicsiny ioncserekapacitás: 0,02 mmol/g

„elnyomó” oszlopnagy ioncserekapacitás

Ionkromatográf:Dionex Co.

Kationokra: spektrofotometriás meghatározások léteztek korábban isAnionokra kicsiny koncentrációban (ppm) nem volt analitikai módszer

Ionkromatográfia(IC: Ion Chromatography)

nagyhatékonyságú analitikai módszerkvalitatív & kvantitatív információk

összetett minták analízisea mintát alkotó komponensek szétválasztása

Mozgófázisa: folyadékÁllófázisa: ioncserélı

technikai kivitelezés: oszlop(kiszorításos), elúciós analízis

Minta halmazállapota:folyadék

elválasztás: álló- és mozgófázis közötti ioncsere-egyensúlyon alapul

szervetlen és szerves ionok elválasztására

Ionkromatográf felépítése: hasonló a HPLC-hez

Elúciós analízisleggyakrabban alkalmazott technika

•az állófázisra juttatott minta mennyisége igen kicsiny „elhanyagolható” az eluenséhez képest•nincs szükség regenerálásra

1. nem szorbeálódó eluens folyamatos átáramoltatása2. minta bevitele3. elúció

idı

jelin

tegrális d

etekto

r

Analitikai információ:minıségi: t (retenciós idı)mennyiségi: csúcs területe

idı

jel

differen

ciális d

etekto

r

tA

tB

Pillanatnyi különbséget mérnek az áthaladó eluens összetételében.

A detektort elérı mintakomponens(ek) felgyülemlett mennyiségét méri.

A

B

Minta: A & BA: kevésbé kötıdik

Állófázis:•térhálósított mőgyanta (pl: polisztirol-divinilbenzol kopolimer) vázon ioncserélı funkciós csoportok•módosított szilikagél

Ioncserélık:•kationcserélık•anioncserélık

Ioncserélık:•erıs

•gyenge

erıs kation: -SO3H (szulfonsav)gyenge kation: -COOH

erıs anion: kvaterner aminocsoportgyenge anion: primer aminocsoport

n RSO3H + Mn+ (RSO3)nM n+ + n H+

Kationcserélı:

anioncserélı:

n RN(CH3)3OH + An- [RN(CH 3)3]nA + n OH-

Ionok megkötıdése függ:mérettöltéshımérsékletionerısségpH

Állófázis:pórusos gyanták: diffúzió: csúcs kiszélesedés

hatékonyság növelése: felületi porózus réteg: éles csúcsok (kicsiny minta kapacitás)

Mozgófázis:Kationok elválasztása: erıs sav híg (vizes) oldataAnionok elválasztása: erıs bázis híg (vizes) oldata

Detektor: vezetıképesség mérés

eluens: nagy a vezetıképessége: nagy háttérjel

szupresszor oszlop: vezetıképesség „elnyomó”

kompetíció a H+ (OH-) és a Mn+ (An-) között az ioncserélı helyeken

Kationcserélı analitikai oszlop: nagykapacitású anioncserélı szupresszor

n RSO3H + Mn+ (RSO3)nM n+ + n H+

Kationcserélı:

Analízis:

Elnyomás: H+ semlegesítése (eluens + minta)

n RN(CH3)3OH + An- + nH+ [RN(CH 3)3]nA + n H2O

An-: az eluens anionja

az eluens anionja megkötıdik és vele ekvivalens mennyiségőhidroxidion kerül az oldatba

lecserélıdik az analitikai oszlopon elválasztott kation ellenionja is: ekvivalens mennyiségő OH- jut az oldatba& kationok

vezetıképesség mérés

eluens tároló adagolópumpa

detektor PC

analitikai kolonna

ionelnyomó kolonnaionelnyomásos IC

(KCl meghatározás acidi-alkalimetriásan)

Szupresszor oszlop: regenerálást igényelcsúcs kiszélesedét okoz – hatékonyság csökkenés

Gyenge savak anionja nem meghatározhatók: savas forma kicsiny vezetıképesség-változást eredményez

Kicsiny ioncserekapacitású oszlopok megjelenése: nem szupresszált rendszerek

anionok elválasztása: kationcserélı szupresszor

TÖLTET-E - + A- TÖLTET-A - + E-

Anioncserélı:

nem szupresszált rendszer (nincs szupresszor oszlop): kicsiny vezetıképességő mozgófázis alkalmazása

eluens tároló adagolópumpa

detektor PC

analitikai kolonna

egykolonnás (nem szupresszált) IC

Mozgófázis:•benzoesav•ftálsav•borkısav•citromsav

Detektor:•vezetıképesség mérés•UV-Vis

Töltetek fejlıdése: hatékonyság növekedés: folyamatosa növekvı számú alkalmazás

töltettel szemben támasztott követelmények:•lehetı legnagyobb tányérszám•töltet/eluens rendszer: gyors egyensúly (kinetikus csúcs kiszélesedés minimalizálása)•retenciós idık: se túl nagy, se túl kicsi•töltet/eluens rendszer: detektorral kapcsolható legyen

1980’

Az oszlopOszlop anyaga:•saválló acél•PEEK (poli(éter-éter-keton))

Oszlop méretei: átmérı: 1-8 mmhossz: 3-30 cmTöltet:

polisztirol-DVB kopolimermódosított szilikagélcellulóz alapú

kicsiny (µm) szemcsék (HPLC)különbözı mérető pórusok:mikro & makro

pellikuláris töltet:az állófázis porózus külsı héjat alkot egyáthatolhatatlan szemcse felületén

szerves polimer-alapú töltetek: kevésbé nyomástőrı (keresztkötések számával javítható)duzzadnak: szerves oldószer csak kisebb koncentrációban alkalmazhatópH stabilitás: 1< pH < 14

szilikagél:pH: 3-8

HO3S SO

3H

HO3SHO

3S

Kationcserélı

kicsiny ioncserekapacitás: felületi módosítás

R3

+NCH2

CH2N+ R

3

CH2N+ R

3

CH2N+ R

3

Anioncserélı

kicsiny ioncserekapacitás: felületi módosítás

Módosított szilikagél

SiO2

OH

OH

OH

OHOH

H = A + B/u + C * u

A van Deemter egyenlet általános ábrázolásaH [mm]

u [cm/s]

A

C * u

B/u

szabálytalanabb töltet: nagyobb áramlási egyenlıtlenségekkisebb szemcseméret: kisebb egyenlıtlenségek

Hmin

u

Mintaadagolás

1. a mintát pillanatszerően kell bejuttatni az eluensbe2. keveredjen el az eluenssel (OLDHATÓSÁG)

minta térfogata: 10-50 µl (nincs térfogatváltozás)

mikroliterfecskendı:

hatutas bemérı szelep

A bevitt minta térfogatát az adagolón elhelyezett hurok („loop”) térfogatahatározza meg.

alternáló mozgást végzı, kis dugattyú-térfogatú pumpa

(reciprocating pump)

térfogat: 10-100 µltovábbított folyadék mennyisége: korlátlanáramlási sebesség változtatása:

•löket hossz•dugattyú sebessége

pulzálás: jelentısen csökkenthetı: ikerfej alkalmazása (fáziseltolás)

V

idı

DETEKTOROKAz eluenst alkotó ionok jelenlétében képesnek kell lennie,

a minta ionjainak mérésére.

•csak a mintát alkotó komponensekre ad válaszjelet•csak az eluenst alkotó komponensekre ad válaszjelet (indirekt detektálás)

Eluens megválasztása: minél kisebb detektorjel

DetektorokKolonna: idıben (térben) elválasztja az egyes alkotókat

Az adott komponens az eluenssel (vivıgázzal) együtt beáramlik a detektorba.

mennyiségi analízis:a detektor által elıállított jel arányos az anyag koncentrációjával vagy idıegység alatt bejutott mennyiségével

univerzális: minden molekulára ad jeletszelektív:bizonyos vegyülettípusokra ad jeletspecifikus:csak bizonyos molekulákra ad jelet

destruktívnem destruktív

dinamikus tartomány: az a koncentráció tartomány amelyben a koncentrációváltozása detektorjel változást eredményez

lineáris tartomány: T= mc (eltérés < 5 %)

érzékenység:m (egységnyi koncentrációváltozás hatására bekövetkezı jelváltozás)

kimutatási határ:az a koncentráció, melynek mérésénél a detektor válaszjele egyértelmően megkülönböztethetı a háttértıl (LOD)

meghatározási határ:az a legkisebb koncentráció, amely megfelelı precizitással és pontossággal meghatározható (LOQ)

UV-Vis spektrofotométerAlkalmazható: UV-Vis tartományban elnyel az adott komponens

Lambeert-Beer:Aλλλλ = ελλλλ c l

Fényforrás:UV: deutérium lámpaVis: volfrám lámpa

rés

fényforrás

monokromátor

„fényosztó”(splitter)

DETEKTOR

referencia ág

mérı ág

cella (küvetta)I0

I0 I0

I

Detektor:fotodióda

Cella:kvarc küvettal=5-10 mm

A = lg I0/I

Diódasoros detektorDAD (Dioda Array Detector)

polikromátor

fényforrás lencsecella (küvetta)

diódasor

Elıny:különbözı hullámhosszúságon mért elnyelések egyidejőmérésespektrum felvétele: minıségi információ

Fluoreszcencia mérésen alapuló detektorfluoreszkáló anyagok detektálása

rés

fényforrás

monokromátor

cella (küvetta)

monokromátor

Detektor:a kibocsátott fényt méri

pl. festékanyagok

Vezetıképesség mérésen alapuló detektor

Vezetıképesség: G [Siemens] 1/R

Ha egy elektrolit oldatba két azonos mérető, sík felülető, párhuzamos elektródlap (pl. Pt-lap) merül, amelyek felületének nagyságaA, a köztük levı távolság pedigl, akkor az ígykapottvezetıképességi cellára igaz, hogy

K=A/l : cellaállandó (geometria)κκκκ: fajlagos (specifikus) vezetıképesség: megadja a két, egységnyi (1 cm2) felülető, egymástólegységnyi távolságra (1 cm-re) levı elektród között levı elektrolitoldat vezetıképességét

oldatok vezetıképessége: additív tulajdonságFügg:ionok minıségétıl (mozgékonyság)ionok számától (koncentráció)

Semleges molekulák: nem detektálhatók

Elv: 2 elektród (acél) elhelyezve az áramlási cellábanmegfelelı feszültség: áram folyikÁramerısség: töltés, méret, koncentráció, oldószer, hımérséklet

Egyenfeszültség: elektrolízis veszélyeVáltakozó feszültség: 100-10 kHz, U= 20 V

„Érintkezés mentes” cella

Egyéb detektorok:•potenciometria•amperometria•atomabszorpció•ICP•tömegspektrometria

Termosztát: oszlop: ioncsere: hımérséklet függés

ALKALMAZÁSOK:

KlinikaiGyógyszeripariÉlelmiszeripari

Környezetvédelmi

eltérés a HPLC-tıl:•Ionokat mérünk (HPLC is)•Ioncserélı oszlopokat használ (HPLC is)

Kapilláris elektroforézis

elektroforézis:valamely vezetı közegben (általában víz) elektromos erıtér hatására a töltéssel rendelkezı részecskék elmozdulnak

elektroforetikus elválasztás:az elválasztandó komponensek adott elektromos tér hatására kialakuló eltérı migrációs sebességén alapul

elektroozmotikus áramlás:(electroosmotic flow, EOF) a folyadék elektromos tér hatására valamely töltéssel bíró felület mentén kialakuló elmozdulása

κ = G K κ: fajlagos vezetıképesség [S cm-1]G: vezetıképesség [S]K: cellaállandó [cm-1]

cm

κ=Λ moláris fajlagos vezetıképességet (Λm)

Kohlrausch elsı törvénye

−+ +=Λ λλm

λ+ : a kation moláris fajlagos vezetıképessége [cm2Ω-1mol-1]

λ-: az anion moláris fajlagos vezetıképessége [cm2Ω-1mol-1]

az elektroforetikus mozgékonyság függ:az ion töltésétıl (lehet pozitív ill. negatív töltésének elıjelétıl függıen) sugarátólalakjátólszolvatáltságának mértékétıla közeg viszkozitásátólpH-jától, ionerısségtılhımérséklettıl

üveg felület & víz: szilanol csoportokpH > 2,5: deprotonált forma: pozitív töltéseket vonzanak:

negatív elektród (katód) felé mozognak: folyamatos áramlás (dugószerő áramlási profil)

PP

E EK

V

D

D

PC

„inlet”„outlet”

A kapilláris elektroforetikus készülék sematikus rajzaE: elektród; K: kapilláris; D: detektor, P: puffertartó edény; PC: személyi

számítógép; V: tápegység

µµµµa = µµµµe + µµµµEOF

µa: látszólagos mozgékonyság µe: effektív mozgékonyságµEOF: elektroozmotikus áramlás

Alapeset:bemenet: +kimenet: -

kation: komigrálanion: kontramigrál

kation

semleges molekula

anion

ELEKTROFEROGRAM

inlet outlet

katód (-) anód (+) EOF

V

D

vk

va

követelmények:•kémiailag és elektromosan inert•hajlékony•kellıen szilárd•megfizethetı•ne nyeljen el az UV-Vis tartományban

kvarc kapilláris(poliimid bevonattal)

A kapilláris

25 µm - 100 µm 10 – 100 cm

bevonatos kapillárisok: polimerek, PVA,teflon

Kondícionálás: üvegfelület helyreállítása (NaOH)

A detektor

UV-Visfluoreszcenciavezetıképesség

MS

megfelelı érzékenységkimutatási határkicsiny zajjalnagy linearitási tartománnyal gyors válaszidıvel

Többféle mérési elv

UV-Vis: egyszerő, olcsó, széleskörben alkalmazható

UV-Vis

Lambert-Beer: A=εcl

háttérelektrolit elnyelése

fluoreszcencia

A tápegység U=5-30 kV I=3-300 µA

A feszültség változtatásának hatása:

növelve a kapillárisra kapcsolt feszültséget:•nı a térerısség•nı az EOF•csökkennek a migrációs idık•élesebb csúcsokat kapunk

célszerő nagyobb feszültségen dolgozni

növelve a kapillárisra kapcsolt feszültséget:•nı az áramerısség•egyre több hı szabadul fel (Joule-hı)•kiszélesednek a csúcsok•csúsznak a migrációs idık

célszerő kisebb feszültségen dolgozni

Mintabevitel

hidrodinamikai injektálás:nyomás alkalmazása

elektrokinetikus injektálás:feszültség alkalmazása

elektroforetikus mozgékonyságtólfügg

EOF lamináris áramlás

Áramlási profil

áramlás hajtóereje a kapilláris belsejében mindenütt azonos

lamináris áramlási profilból eredı zónakiszélesedés a kapilláris elektroforézisnél elhanyagolható

Elınyök•rövid analízis idı

•nagy felbontóképesség (N: 105-106)•kicsiny oldószerfelhasználás•egyszerőmintaelıkészítés

Hátrányok:•kisebb érzékenység

•kevésbé robusztus (reprodukálhatósági problémák)

Szelektivitás:•puffer minısége, koncentrációja

•pH

ALKALMAZÁSOK:bármi, ami befér a kapillárisba

KlinikaiGyógyszeripariÉlelmiszeripari

Környezetvédelmi

Min ıségi analízis

Alapja: a retenciós idı a minta komponenseinek minıségétıl függ

A legegyszerőbb módszer: a retenciós idık(pontosabban a redukált retenciós idık) összehasonlítása ismert vegyületek retenciós idejével

relatív retenció (rx,r): a kísérleti körülmények különbözıségébıl származóeltéréseket kompenzálja egy kiválasztott (r) anyagra vonatkoztatott redukált retenciós idı hányadosaként adnak meg:

rt

tx r

R

R

x

r

,

'

'=

idı

jel

tx

idı

jel

txtr

Mennyiségi értékelésa kromatogramon levı csúcsok területe (magassága) arányos a mintakomponensek

mennyiségével, ill. koncentrációjával.

Detektor: a komponensek vagy az eluens fizikai vagy kémiai tulajdonságainak mérése

1. kalibrációs módszer2. addíciós módszer

3. belsı standard módszer

T = mc

T: csúcs területec: koncentráció (anyagmennyiség)m: arányossági tényezı (érzékenység)

T

c

A kalibrációs módszer

m

idı

jel

idı

jel

idı

jel

c1 T1

c2 T2

c3 T3

c1

T1

c2

T2

c3

T3

1. független standard (kalibráló) oldatok

ismeretlen oldat: Tx

Tx

cx

T

c

Standard addíció

idı

jelcx Tx

cx

Tx

c1

T1

c2

T2

idı

jelcx+ c1 T1,x

idı

jel c2 + cx T2,x

T1,x= Tx+T1

T1=T1,x-Tx

T2,x= Tx+T2

T2=T2,x-Tx

Belsı standard:relatív terület meghatározása

a mintán belüli referencia

rögzített (meghatározott és állandó) koncentrációban (mennyiségben) a mintához hozzáadjuk a referencia anyagota referencia anyag csúcsára vonatkoztatjuk a meghatározni kívánt csúcsok területét

Elınyök:az analízis során fellépı hibák egy részét küszöböli ki:adagolásérzékenység változása

Analitikai információ:minıségi: retenciós (migrációs) idı

rt

tx r

R

R

x

r

,

'

'=

retenciós (migrációs) idı függ:alkalmazott körülmények:•mozgófázis

•anyagi minıség•áramlási sebesség

•állófázis•minıség•hossz

•hımérséklet•pH, ionerısség•stb

minıségi információ: UV-Vis: spektrumNövekvı igények: új detektorok alkalmazása, fejlesztése

Tömegspektrométer

Tömegspektrometria (MS)

Alapelve: a gázállapotú ionizált molekulákat, ezek töredékeit (un. fragmenseit) vagy bizonyos esetekben az atomokból képzıdött ionokat tömegük alapján szétválasztja, majd mennyiségileg meghatározza

1. mintabevitel és a minta gázállapotba hozása2. ionizáció és bizonyos esetekben fragmentáció

3. a keletkezett ionok töltésegységre jutó tömegük szerinti elválasztása 4. a szétválasztott, különbözı tömegő ionok mennyiségének meghatározása

A készülék felépítése:

mintabevitel ionforrás analizátor detektor

vákuumrendszer

vezérlı- és adatfeldolgozó rendszer

Nobel-díj: 1922, 1989, 2002

A vákuumrendszer

1. az ionforrásban megfelelı hatékonysággal elı állíthatók legyenek az ionok

2. megfelelı hosszúságú szabad úthosszat kell biztosítani:az ionforrásban képzıdött ionok ütközés nélkül eljuthassanak a detektorba

kb. 10-3 Pa

vákuumszivattyú:1. atmoszférikus nyomásról képes közvetlenül gázt elszívni (rotációs szivattyúk)2. mőködéséhez un. elıvákuum megteremtése szükséges (diffúziós szivattyúk)

kétlépcsıs nyomáscsökkentés:1. elıvákuum: néhány torr2. nagyvákuum: 10-3 Pa

elınye: kicsiny háttérzaj

Elıny:

Kicsiny molekula tömeg ő eluens (pl. H 2) is hatékonyan eltávolítható

Ionizációs módszereklehetıvé teszik a különféle halmazállapotú, igen eltérı tulajdonságokkal bíró

anyagféleségek ionizációját

Elektronionizáció(electron impact ionization, EI )legáltalánosabban alkalmazott ionizációs technika

1: mintabevezetı nyílás; 2: ionvisszaverı lemez (repeller); 3: izzószál; 4: elektronbevezetı nyílás; 5 és 6: iongyorsító rés; 7: belépı nyílás; 8: ionképzıdés

helye; 9: anód∆U=5-100 V

EI

EIT≈ 200 oCp ≈ 10-8-10-9 atm

elektronok Uenergia molekula

gerjesztett molekula

elektron emisszió

molekulaion fragmens ionok

fragmentáció: elektronok energiája (gyorsító feszültség: 70 eV)minıségi azonosítás (ujjlenyomat)

általában : egyszeres pozitív ionok képzıdneknegatív ionok: nagy elektronegativitású atomok vannak jelen a molekulában

Kémiai ionizáció (CI)

a mintát az elektronforrásba történı belépése elıtt un. „reagens” gázzal hígítjáknem a vizsgálandó minta lép közvetlen kölcsönhatásba az elektronokkal, hanem a

hígító gáz molekulái

mintát alkotó komponensek: szekunder ionizáció

RH RH+e-

RH+ + M MH+ + R protontranszfer

primer-ion képzıdésCH4 + e– = CH4

+ + 2e– (CH3+)

szekunder-ion képzıdésCH4

+ + CH4 = CH5+ + CH3

(CH3+ + CH4 = C2H5

+ + H2)

a) proton transzferCH5

+ + MH = CH4 + MH2+

b) hidrogén absztrakcióCH3

+ + MH = CH4 + M+

(C2H5+ + MH = C2H6 + M+)

c) töltésátvitelCH4

+ + MH = CH4 + MH+

Kémiai ionizáció (CI)

[M+H] +, [M-H] -, [M+NH 4]+

Reagens gáz:•metán•i-bután•ammónia

Ionizáció: a hígító gáz minıségétıl függıen

Elınyök:•egyszerősíti a tömegspektrumot•molekulaion tömegét adja meg

Atmoszférikus nyomású ionizációs technikák(atmoszférikus nyomáson mőködnek)

minta elpárologtatásT

ionizálás

kapcsolt technikák: HPLC-MS

•termikus ionizáció•elektromos tér okozta ionizáció

•ionütközés okozta ionizáció•gyors atom ütközési

Analizátorok

az ionok tömeg/töltés szerinti elválasztása

Jellemzése:1. maximális tömegszám: amelynek vizsgálatára még alkalmas az adott analizátor2. transzmisszió: a detektort elérı és az ionforrásban keletkezett ionok hányadosa3. felbontás: az analizátor mekkora tömegkülönbséggel tud elválasztani két iont

•szektor típusú•kvadrupól•ioncsapdás

•repülési idı analizátor

Szektor típusú analizátorok

ionforrás detektor

mágnes

ionnyaláb

Lorentz-erı

mv2/r= zevB

Ionok elválasztása:Mágneses tér vagy a gyorsító feszültség változtatása

Ekin= ½ mv2

FL = zevB

E= qU=zeU ½ mv2 = zeU

v = m

zeU2

Fc = mv2/rFL= Fc

zevB

mv2

r =

r = mv/(zeB) = (m/z) (v/eB)

Elektrosztatikus analizátor

egyszeres fókuszálás: felbontása korlátozott

kétszeres fókuszálás: mágneses + elektromos fókuszálás: jobb felbontás

Kvadrupólus analizátorok

olcsó, egyszerően kezelhetı, stabilis, reprodukálható tömegspektrumot eredményezı

analizátor

1: ionizáló elektronsugár; 2: az analizátor által kiszőrt ionok útja3: az analizátor által átengedett ionok útja; 4: detektor

egymással szemben elhelyezkedı rudakat elektromosan összekötve azokra egyen-és váltóáramot kapcsolva kvadrupoláris változó elektromos tér alakul ki

az ionok oszcilláló mozgást végezve haladnak át

oszcilláció amplitúdója függ:•ion töltése•ion tömege•alkalmazott feszültségek

Ioncsapdás analizátor: (IonTrap)módosított kvadrupólus analizátor„tárolni tudja az ionokat”

Repülési idı analizátorok

Uionforrás Ionok

(egyenlımozgási energia)repülési csı(tér mentes)

Kisebb tömegő ion: nagyobb sebesség

azonos kinetikus energiájú ionok sebessége vákuumban, külsı elektromos vagy mágneses teret nem tartalmazó közegben, tömegük négyzetgyökével fordítva arányos

v = m

zeU2

Detektorok

az analizátor által elválasztott, adott idı alatt becsapódott ionok számát határozza meg

pontdetektor: az ionok egymást követıen érik el a detektor ugyanazon pontjátCsak olyan analizátorral alkalmazható együtt, amely képes az ionokat idıben

elválasztani egymástól: pl. kvadrupólus

Elektronsokszorozó: 1. a fókuszált ionnyaláb egy un. konverziós dinódába ütközve onnan elektronokat

lök ki 2. kilökıdött elektronokat megfelelı feszültséggel gyorsítjuk3. újabb és újabb felülettel ütköztetve megsokszorozott elektronáramot kapunk

fotokonverziós detektorok: a becsapódó ionok hatására kilökıdött elektronokat szcintillátor segítségével fotonokká alakítjuk, majd a kibocsátott fotonokat

fotoelektronsokszorozóval elektromos jellé alakítjuk

jobb hatásfok, hosszabb élettartam és kisebb karbantartási igény

Sordetektor: egymástól térben elválasztott ionok egyidıben érik el a kilépırésnél elhelyezett detektor sort

drága: magasabb árfekvéső készülékekben alkalmazzák (TOF, szektor)

Kapcsolt technikák

A pontos és megbízható minıségi és mennyiségi analízis elképzelhetetlen a mintát alkotó komponensek elválasztása nélkül.

valós minták: komplex, sokkomponenső rendszerek

elválasztástechnikai eljárás alkalmazása szükséges

A hagyományos kromatográfiás technikák azonban még tökéletes szeparációesetén sem kínálnak abszolút biztonságos minıségi azonosítást.

minıségi információ: csak az adott komponens retenciós viselkedése

a manapság megkövetelt megbízható és reprodukálható meghatározások indokolják a tömegspektrometria és az elválasztástechnikai módszerek

kombinálását

A következı feltételeknek kell teljesülnie ahhoz, hogy a két, meglehetısen eltérıkörülmények között mőködımódszert kapcsolni tudjuk egymáshoz:

•A kombináció ne vezessen kromatográfiás hatékonyság csökkenéshez.•A kromatográfból a tömegspektrométerbe történı bevezetés során a minta

alkotóiban nem kontrollált kémiai átalakulás ne menjen végbe.•A minta megfelelı mennyisége bejusson és ionizálódjon a tömegspektrométerben.•A kromatográfot és az MS-t összekapcsoló un. interfész ne növelje számottevıen a

háttérzajt.•Az interfész legyen egyszerő felépítéső, könnyen használható, tisztítható és

karbantartható valamint lehetıség szerint olcsó.•Az interfész legyen kompatibilis valamennyi kromatográfiás körülménnyel (pl.

vivıgázok, oldószerek, áramlási sebesség, pH, hımérséklet, stb.).•Az interfész ne korlátozza az MS nyújtotta lehetıségeket (pl. ionizáció, vákuum,

felbontóképesség, stb.).•Az interfész alkalmazásával nyert eredmények reprodukálhatók legyenek.

Atmoszférikus nyomású ionizációs technikákHPLCMS

ESI (ElectroSpray Ionization) Nobel-díj

ESIaz oldatbeli ionok gázfázisba juttatása

ION EVAPORATIONCOULOMB FISSION

APCI (Atmospheric Pressure Chemical Ionization)

nem szükséges ionok jelenléte az oldatbanelektromos kisülés: szekunder ionizáció

CEMS

GCMSInterface:

•jet-szeparátor•membrán alkalmazása

kicsiny átmérıjő (d ≤ 0,25 mm) kapilláris oszlopok elterjedése:interface nélküli, közvetlen csatlakoztatás

EI1. anyamolekula gerjesztıdik2. ionizálódik3. fragmentáció

fragmentáció:•kötéshasadás

•a molekulát alkotó atomok átrendezıdése

tömegspektrum: m/z függvényében ábrázolt beütésszám

molcsúcs: molekulaion csúcsa

báziscsúcs: legintenzívebb vonal

leányion: molekulaionból képzıdı ion

unokaion: leányionokból képzıdı ion