32
Niklas Dahrén Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi (GC)

Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

  • Upload
    others

  • View
    6

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Niklas Dahrén

Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi (GC)

Page 2: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Både GC och HPLC är vanliga analysmetoder

ü GC=”gaschromatography”ellerpåsvenska”gaskromatografi”.

ü HPLC=”high performance liquid chromatography”ellerpåsvenska”högupplösandevätskekromatografi”.

ü HPLCärenavanceradform avvätskekromatografi.Detfinnsävenandraenklareochmerbegränsadeformeravvätskekromatografi,t.ex.papperskromatografi,tunnskiktskromatografi,jonbyteskromatografiochgelfiltrering.

ü Namnet”kromatografi”kommeravdetgrekiskaordet”chroma” sombetyderfärg.Ibörjananvändeskromatografiska metoderendastförfärgadeämnenmennuanvändsdessaäventillofärgadeämnensånamnetärdärförlitemissvisande.

Page 3: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Vad används GC och HPLC till?

1. Separera(rena)olikaämnensomfinnsiettprov:Vikanskeharettprovsominnehållerettstortantalolikaämnen,menviärenbartintresseradeavettavdessaämnen.VikandåanvändaGCellerHPLCförattsepareraämnenafrånvarandraochdärmed”isolera”detämneviäruteefter.

2. Undersökavilkaokändaämnensomfinnsiettprov:Vikanidentifieraokändaämnen(t.ex.gifter,droger,dopingpreparat,miljögifterellerläkemedel)meddessametoder.OmvidessutomkopplarvårGCellerHPLCtillenmasspektrometer(enspecielldetektor)fårviettmycketkraftfulltverktygförattidentifieraokändaämnen.

3. Bestämmakoncentrationenavolikaämnensomfinnsiettprov:GCochHPLCkanocksåanvändaskvantitativtförattmätakoncentrationenavdeämnensomfinnsiettprov.

4. Renhetstester:Vikanundersökaomettprovärförorenatmedandraämnensomintebörfinnasdär(t.ex.renhetstesteravläkemedelellerlivsmedel).

Page 4: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

3 saker är gemensamt för både GC och HPLC

ü Prov:IbådeGCochHPLCtillsättsettprovinnehållandeolikaämnensomskaanalyseras.

ü Mobilfas:IbådeGCochHPLCfinnsens.k.mobilfas(rörligfas).DenmobilafaseniGCbeståravengas(helium,kvävgasellervätgas)medandeniHPLCbeståravenvätska(enblandningavolikaämnen).Syftetmeddenmobilafasenäratttransporteraprovetgenomgas- ellervätskekromatografen,alltsågenomdenmaskinsomskautförasjälvaanalysen.

ü Stationärfas:IbådeGCochHPLCfinnsenkolonn(ettihåligtrör)sompåinsidanärbekläddmedenstationärfas(stillaståendefas)sombeståravolikamolekyler.Denstationärafasenkanvaraifastformellerbeståaventrögflytandevätska.Molekylernasuppgiftidenstationärafasenärattbindatilldeolikaämnenaiprovetsåattdessaämnenbromsasuppinutikolonnen.Vissaämnenkanbindamycketstarkaretillmolekylernaidenstationärafasenochtardärförlängretidpåsiggenomkolonnen.

Page 5: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Principen bakom GC

DetektorMobilfas

Iinjektorntillsättsprovet.

Injektor

Detektorn”kännerav”närmolekylernaavettämnepasserarochregistrerarämnetsretentionstidochsignalstyrkan(hurmycketdetfinnsavämnet).

Detektorngörettkromatogramdärvarjetoppmotsvararettämneiprovet.

Gasbehållaremeddenmobilafasen(gas).

Ugn

Kolonnmedstationärfas

Enugnförgasarämnenaiprovet.Temperaturenäröverämnenaskokpunkter.

Temperaturenikolonnenärvanligtvislägreänämnenaskokpunktervilketinnebärattämnenakondenseraribörjanpåkolonnen.Temperaturenhöjssedangradvisinutikolonnenenligtettförprogrammeratschema.

Ikolonnenseparerasämnenaiprovetfrånvarandraeftersomolikaämnenharolikakokpunkterochövergårigasformolikalätt(vidolikatemperaturer).Debinderocksåolikalätt/olikastarkttilldenstationärafasenikolonnen(dettagällerfrämstvidpolärkolonn).Ämnenakommerdärförutvidolikatidpunkter.Denstationärafasenäroftaentrögflytandevätskasomtäckerinsidanpåkolonnen.

Page 6: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Ett exempel på temperaturprogrammering i en GC

ü Injektornstemperatur:Iinjektornärtemperaturen180grader.Dennatemperaturäröverkokpunktenfördeämnensomingåriprovet(ijustdethärexemplet).

ü Kolonnenstemperatur:Ikolonnenärtemperatureninitialt110graderi2minuter,därefterskerenokningmed14grader/minupptill200grader.Dennasluttemperaturhållssedaniytterligare2minuterförattviskavarasäkerpåattallaämnentarsigigenomsystemetuttilldetektorn.

ü Detektornstemperatur:Idetektornärtemperaturen230graderförattsäkerställaattingaämnenblirkvar.

Page 7: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

En gaskromatograf (GC)

Page 8: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Exempel på ett kromatogram

Bildkälla:"Hplc-perfume-chromatogram"byLukke - Own work.Licensed underCCBY-SA3.0viaCommons -https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Hplc-perfume-chromatogram.png#/media/File:Hplc-perfume-chromatogram.png

Retentionstiden

Intensite

ten(signa

lstyrkan)

ü Retentionstiden:Retentionstidenärspecifikförvarjeämneiettgivetsystemochdärförkanvianvändaretentionstidenförattidentifieraolikaämnen(kvalitativanalys).

ü Toppensarea:Detektornmäterintensiteten(signalstyrkan)avvarjeämnesompasserar,vilketmotsvararhurmångamolekyleravämnetsompasserardetektorn.Utifråndetritasentopputikromatogrammet därareanavtoppenmotsvararhurhögkoncentrationviharämnet(kvantitativanalys).

Page 9: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Retentionstiden i en GC bestäms av 2 faktorer:

Ämnenaskokpunkter

Ämnenaspolaritet

Page 10: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Kokpunkten hos ett ämne bestäms av 3 faktorer:

Molekylernaspolaritet

Molekylernasstorlek

Molekylernasgeometriska

form

Page 11: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Molekylernas storlek har betydelse för kokpunkten

Namn:PentanSummaformel:C5H12Kokpunkt:36,1 °CMolekylmassa:72,15u

Namn:MetanSummaformel:CH4Kokpunkt:-161,6 °CMolekylmassa:16,04u

ü Omvijämförkolvätet”pentan”medkolvätet”metan”serviattdetärstorskillnadpåderaskokpunkter.Viserävenattdetärstorskillnadpåderasmolekylmassor.Pentanharenbetydligthögremolekylmassa(72,15u)jämförtmedmetan(16,04u).

ü Ingenavämnenakanbildavätebindningarellerdipol-dipolbindningarutanskillnadenikokpunktberorpåstyrkanavvanderWaalsbindningarna(antaletvanderWaalsbindningar).

ü Ideflestafallgällerföljande: MolekylmassavanderWaalsbindningar Kokpunkt

Page 12: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Ämnen med stora molekyler kan skapa fler van der Waalsbindningar och får därmed högre kokpunkt

Pentanbeståravstoramolekylermedmångaatomerochmångabindningardärdetkanuppståenojämnelektronfördelning(detkanalltsåuppståmångasmådipoler/dipolmoment)isammamolekyl).DetfinnsalltsåmångaatomermedpartiellaladdningarsomkankommaikontaktmedvarandraochskapavanderWaalsbindningarmellanmolekylerna.

Metanbeståravsmåmolekylermedfåatomerochfåbindningardärdetkanuppståenojämnelektronfördelning.DetfinnsalltsåfåatomermedpartiellaladdningarsomkankommaikontaktmedvarandraochskapavanderWaalsbindningarmellanmolekylerna.

Pentan Metan

Page 13: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Molekylernas geometriska form har också betydelse för kokpunkten

Summaformel:C5H12Kokpunkt:27,8 °CMolekylmassa:72,15u

Summaformel:C5H12Kokpunkt:36,1 °CMolekylmassa:72,15 u

2-metylbutan(isopentan) Pentan(normalpentan)

Page 14: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Mer avlånga molekyler kan skapa fler van der Waalsbindningar mellan varandra

ü Pentanmolekylernakanskapaennågotstörrekontaktytamellanvarandra,tackvaredenmeravlångastrukturen,vilketmöjliggörflervanderWaalsbindningar.Pentanhardärförennågothögrekokpunkt.

Pentan(36,1 °C)2-metylbutan(27,8 °C)

Page 15: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Kokpunkten för kolväten av olika storlekKolväten: Molekylformel: Kokpunkt(oC):

metan CH4 -164etan C2H6 -89

propan C3H8 -42butan C4H10 -0.5pentan C5H12 36hexan C6H14 69heptan C7H16 98oktan C8H18 125nonan C9H20 151dekan C10H22 174

undekan C11H24 196dodekan C12H26 216eikosan C20H42 343

triakontan C30H62 450

ü VarjeenskildvanderWaalsbindning ärsvagmeniämnensomäruppbyggdaavstoraochavlångamolekyler(t.ex.storaochavlångakolväten)förekommerdetväldigtmångavanderWaalsbindningarmellanmolekylernavilketinnebärattdentotalastyrkanblirväldigtstorochdärmedocksåkokpunkten.

ü ÄmnenmedenbartvanderWaalsbindningarkandärförhaenhögrekokpunktänämnenmedvätebindningar.”Mångasmåärstarkareänfåstora”!

Page 16: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Polära ämnen och polaritetü Poläramolekyler/ämnen:Poläramolekylerärmolekylersomharensida/delavmolekylensomärpartiellt

positivtladdadochensida/delsomärpartielltnegativtladdad.Poläramolekylerochdipoleräriprincipsammasak.

ü Poläramolekylerkanskapavätebindningarellervanligadipol-dipolbindningar(ochvander Waals-bindningarsomallamolekylerkanskapa).Opolära molekylerkanenbartskapavander Waalsbindningar.

δ+

δ-

δ+

δ-

Metanol Vatten Dietyleter

δ+

δ-

Page 17: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Polära ämnen och polaritetü Polaritet:Molekylerkanvarapoläraelleropolära.Dennaindelningärdockintesvartellervitutanvissa

molekylerärmerpoläraänandra.Destomerpoläramolekylernaärdestohögrepolaritetsägermanattdessahar.Polaritetenbestämsbl.a.avhurmångaochhurstarkavätebindningarmolekylenkanskapa,hurlångkolvätekedjamolekylenhar(lång=lägrepolaritet)ochavhurtydligtdipolmomentet är(avståndetmellanladdningarnaochstorlekenavdepartiellaladdningarna).

ü Poläramolekylerkanlösasigivatten:Poläramolekyler,somkanskapavätebindningar,kanlösasigbraivatten.Vattenmolekylerharsjälvvätebindningarmellansinamolekyleroch”trivs”därförmedandraämnensomocksåkanerbjudastarkavätebindningar.Poläraämnensomenbartkanerbjudavanligadipol-dipolbindningarmedvattenharmycketmindrelöslighet.Opolära ämnenlösersigdockinteallsivatten.

δ+

δ-

Metanolärettpolärtämneeftersomdenp.g.a.OH-gruppenharensida/delsomärpartielltpositivtladdadochensida/delsomärpartielltnegativtladdad.OH-gruppenmöjliggörocksåförmetanolattskapavätebindningartillandrametanolmolekylerellertillandramolekylersomocksåkanskapavätebindningar,t.ex.tillvattenmolekyler.Metanolharhöglöslighetivatteneftersommetanolkanskapavätebindningarmedvatten.

δ+δ-

Metanolmolekyl

VattenmolekylVätebindning

Page 18: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Molekylernas polaritet har betydelse för kokpunkten

ü Omvijämförde3ämnenahärnedanförsåserviattdetärstorskillnadpåkokpunktentrotsattmolekylstorleken/molekylviktenärlikvärdig(deharalltsåungefärlikamångavander Waalsbindningar).Förklaringentillskillnadenikokpunktäriställetpolaritetenochförmåganattskapavätebindningar.

ü ÄmnenmedOH-grupperharoftaenhögpolaritet:MolekylermedOH-grupperharoftahögpolaritetochkanskapavätebindningarmellanvarandraeftersomettpartielltpositivtvätepådenenamolekylenkanbindatillettpartielltnegativtsyreochettavdessfriaelektronparpådenandramolekylen(Hydro-FON-regelnäruppfylld).DestoflerOH-grupper,destoflervätebindningarkanmolekylenskapa.

1,2-butandiol:Molekylvikt: 90,1uKokpunkt:194 °C

Heptan:Molekylvikt:100,2uKokpunkt:98,4 °C

Högpolaritet Medelhögpolaritet Ingenpolaritet(opolär)

Pentanol:Molekylvikt:88,1uKokpunkt:138 °C

Page 19: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

GC-analyser kan utföras på 2 olika sätt

Molekylermedlågkokpunktåkerutförst

Polärstationärfas(OH-grupper)

Polärkolonn(kokpunktenochpolaritetavgör)

Opolärkolonn(kokpunktenavgör)

Mobilfas(t.ex.kvävgas)

Mobilfas(t.ex.kvävgas)

Molekylersomäropolära ochharlågkokpunktåkerutförst

1. Opolärkolonn(kokpunktenavgör):Dettaärdenvanligastemetoden,användsalltidnärdetärenbartopoläraämneniprovet.Deämnensomharlägstkokpunktövergårlättastigasformochåkerdärförfortastgenomkolonnen.Dessaämnenfårdärförkortastretentionstid.

2. Polärkolonn(kokpunkten+polaritetenavgör):Användsoftanärmanvetellermisstänkerattdetfinnspoläraämneniprovet.Opoläraämnensomävenharlågkokpunktkommerfåkortastretentionstideftersomdessaövergårifasform lättastochävenbindersvagasttilldenpolärastationärafasenikolonnen.

Opolärstationärfas(kolväten,t.ex.C18)

Page 20: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Separationen beror på kokpunkt vid opolär kolonn

Mobilfas(t.ex.kvävgas)

Opolärstationärfas(kolväten,t.ex.C18)

ü Molekylermedhögkokpunkt(stora,avlångaoch/ellerpolära)kommerfålängstretentionstid omdetärenopolärkolonn.Dessamolekylerkommerkondenseraibörjanavkolonnenochkommersedankrävaenhögtemperaturförattövergåigasformochbörja”vandra”igenomkolonnen.Dessamolekylerharalltsåsvårareattbefinnasigigasformp.g.a.destarkaintermolekylärabindningarna.

ü Molekylermedlågkokpunkt(små,rundaochopolära)hardäremotmycketlättareattövergåigasform.Dekommerdärförintestannasomvätskaibörjanavkolonnensärskiltlänge.Dessamolekylerharalltsålättareattövergåigasformp.g.a.desvagaintermolekylärabindningarna.Molekylermedlågkokpunktfårdärförkortastretentionstid.

ü Ämnenabinderinteisärskilthöggradtilldenopolärastationärafasenikolonnen:Närtemperaturenharblivittillräckligthögikolonnensåattettämneharövergåttigasformsåkommerämnetsmolekylerattåkaigenomdenopolärakolonnenutanattintegrerasärskiltmycketmedkolonnen.

MotdetektornMyckethögkokpunktMycketstor,avlångochpolärmolekyl Högkokpunkt

Litenpolärmolekyl

HögkokpunktStor,avlångochopolärmolekyl

LågkokpunktLitenopolärmolekyl

Page 21: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Separationen beror på kokpunkt och polaritet vid polär kolonn

ü Kokpunktenharbetydelseävennärvianvänderossavenpolärkolonn.Polaritetenpåverkarsomsagtkokpunkten,mennuharävenpolaritetenstorbetydelsesomenskildfaktor.

ü Skillnadenmedenpolärkolonnärattpoläraämnenkommer”fastna”mycketmerpåsinväggenomkolonnen(oavsettkokpunkt)eftersompoläraämnenkanskapastarkavätebindningarmeddeämnensomfinnsikolonnen.Ävenomtemperaturenhargjortattämnetsmolekylerharövergåttigasformsåkommerpoläramolekylerkunnahakafastikolonnenpåsinvägigenom(skapavätebindningarmedmolekyleridenstationärafasen).

ü Småpoläraämnenfårdärföroftaenlängreretentionstidänstora,opoläraämnenomkokpunkternainteskiljeralltförmycket.

Mobilfas(t.ex.kvävgas)

Polärstationärfas(OH-grupper)

MotdetektornMyckethögkokpunktPolärmolekyl

HögkokpunktOpolär molekyl

HögkokpunktPolärmolekyl

LågkokpunktOpolär molekyl

Page 22: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Exempel på hur en GC-analys fungerar

Ämne Retentionstid(min)

4,5

7,0

9,5

Mobilfas

Opolärstationärfas

Opolärstationärfas

C16C8C5 C16C16

DetektornC8C8C5

C5

Provetkondenseraribörjanpåkolonnen,temp.höjssedangradvisvilketfårdeolikaämnenaiprovetattförångasiolikaordning.

Page 23: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

De 3 ämnena får olika retentionstid beroende på deras kokpunkt (opolär kolonn)

Ämne: Retentionstid(min): Kokpunkt:

4,5 Låg

7,0 Medelhög

9,5 Hög

ü Retentionstiden:Dentiddettarförämnetattpasseraigenomkolonnenochframtilldetektorn.

ü Retentionstidenärspecifikförvarjeämneiettgivetsystemochvikandärföranvändaretentionstidenförattidentifieradeämnenviharivårtprov.

C5

C16

C8

Page 24: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Ett kromatogram visar retentionstiden för de 3 ämnena

0

2

4

6

8

10

12

1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11ü Retentionstidenärspecifikförvarjeämneochvisardärförvilketämnetär(kvalitativanalys).

ü Toppensareaavslöjardäremothurstorkoncentrationviharavämnet(kvantitativanalys).

Retentionstiden

Ämne1 Ämne2 Ämne3

Intensite

ten(signa

lstyrkan)

Page 25: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Vi kan förbättra separationen i kolonnen genom att ändra olika faktorer

ü Åtgärderförattförbättraseparationenochfåenbättreupplösningikromatogrammet:

1. Användaenkolonnmedenannanstorlek:Ienlängreoch/ellersmalarekolonnkommerdeolikaämnenaiprovetbindaflergångertilldenstationärafasenochdärmedseparerasfrånvarandra ihögreutsträckning.

2. Sänkahastighetenavdenmobilafasen: Omvisänkerdenmobilafasenshastighetsåkommerämnenaiprovethalängretidpåsiginutikolonnenochdekommerhinnabindaistörreutsträckningtilldenstationärafasen.Detledertillenbättreseparation.

3. Ändrakolonnenspolaritet:Omvifårendåligseparationpåenopolärkolonnsåkanvitestamedattbytautdenmotenpolärkolonn(ellertvärtom).

4. Ändradenmobilafasenspolaritet(HPLC):IHPLCkanviökaellerminskapolaritetenavdenmobilafasengenomattpåverkasammansättningenavdeämnensomingår.

5. Ändratemperaturen(GC):IGCkanvisänkatemperaturenvilketinnebärattämnenakommerhalättareattbindatilldenstationärafasen(övergårinteigasformlikalätt).Detledertilltotaltsättflerinteraktionermellanämnenaochdenstationärafasenochdärmedenbättreseparation.

ü Iblandblirupplösningenintetillräckligtbra.Ikromatogrammetkandetdetvarasåatttopparnafrån2olikaämnensammanfallervilketinnebärattdetärsvårtattvetavilkentoppsomärfrånvilketämneochdetärsvårtattgöraenkoncentrationsbestämningavämnena.

Page 26: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Uppgift 1: Ett prov som innehåller cyklohexan (80,7 °C), pentan (36,1 °C) och

etanol (78,4 °C) analyseras i en GC som har en opolär kolonn. Vilket ämne får längst retentionstid?

Cyklohexan EtanolPentan

Lösning:IenGCmedenopolär kolonnärdetenbartkokpunktensomavgörretentionstiden.Cyklohexan ärdetämnesomharhögstkokpunktvilketinnebärattcyklohexanmolekylerna harsvårastattövergåigasform.Cyklohexanmolekylerna kommerdärförtalängsttidpåsiggenomkolonnenochframtilldetektorn(detärdockintesåstorskillnadmellancyklohexan ochetanol)ochfårdärmedlängstretentionstid.

Page 27: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Uppgift 2: Ett prov som innehåller cyklohexan (80,7 °C), pentan (36,1 °C) och etanol (78,4 °C) analyseras i en GC som har en polär kolonn. Vilket

ämne får längst retentionstid?

Cyklohexan EtanolPentan

Lösning:IenGCmedenpolär kolonnärdetkombinationenavkokpunktochpolaritetsomavgörretentionstiden.Pentanuteslutervip.g.a.denlågakokpunkten.Cyklohexan ochetanolharlikartadkokpunktvilketinnebärattdetärderaspolaritetsomkommervaraavgörandeidethärfallet.EtanolärettpolärtämnetackvareOH-gruppensommedförattetanolkanskapavätebindningarmeddenpolärastationärafasenikolonnen.Cyklohexan däremotärettopolärt ämnesomejkanskapavätebindningarmeddenstationärafasenikolonnen.Etanolhardärförlängstretentionstid.

Page 28: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Uppgift 3: Ett prov med okända ämnen analyseras med hjälp av GC (polär

kolonn). Tre retentionstider erhålls; 2,5, 7,7 och 12,3. Kemisterna identifierar nedanstående tre ämnen i provet. Men vilken retentionstid

tillhör vilket ämne?

Butan ButanolGlycerol

Butan:Opolärt ämnep.g.a.enbartkol-ochväteatomer,lågkokpunkt,kanejbildavätebindningarellerdipol-dipolbindningarmeddenpolärakolonnen.Harretentionstiden;2,5.

Glycerol:Glycerolärettpolärtämnep.g.a.3OH-grupperochkandärförskapamångavätebindningar.Glycerolfårdärförhögkokpunktochkanävenbindastarkttilldenpolärakolonnen.Harretentionstiden;12,3.

Butanol:Polärtämne p.g.a.1OH-grupp.Relativthögkokpunktochkanbildavätebindningarmeddenpolärakolonnen.Dockfärrevätebindningarjämförtmedglycerol.Harretentionstiden;7,7.

Lösning:IenGCmedenpolärkolonnärdetkombinationenavkokpunktochpolaritetsomavgörretentionstiden.Alla3ämnenharlikartadstorlek/molekylmassaochgeometriskform.Deraspolaritetskiljersigdockåt.Polaritetenpåverkarbådederaskokpunktochderasförmågaattbindatilldenpolärakolonnen.Vianalyserarvarjeämne:

Page 29: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Uppgift 4: Ett prov med okända ämnen analyseras med hjälp av GC (opolär

kolonn). Tre retentionstider erhålls; 2,5, 7,7 och 12,3. Kemisterna identifierar nedanstående tre ämnen i provet. Men vilken retentionstid

tillhör vilket ämne?

Pentan Butanol2-metylbutan

Pentan:Opolär molekyleftersomdenenbartinnehållerkolochväte,menavlångstrukturvilketmöjliggörflervanderWaalsbindningar ijämförelsemed2-metylbutan.Harretentionstiden;7,7.

2-metylbutan:Opolärt ämnemedenmersfärsisk/rundformijämförelsemedpentan.DettainnebärattantaletvanderWaalsbindningarblirfärre.Harretentionstiden;2,5.

Butanol:Polärmolekyl(OH-grupp)vilketmöjliggörstarkavätebindningarochdärmedenjämförelsevishögkokpunkt.AvlångstrukturvilketgerlikamångavanderWaalsbindningarsomhospentan.Harretentionstiden;12,3.

Lösning:IenGCmedenopolärkolonnärdetkokpunktensomfälleravgörandet,menpolaritetenärdockenfaktorsomharstorinverkanpåkokpunkten.Kokpunktenbestämsävenavmolekylstorlekenochdengeometriskaformen.Allaämnenharlikvärdigmolekylstorleksådetärderaspolaritetochgeometriskaformsomframföralltförklararskillnadenikokpunkt.Vianalyserarvarjeämne:

Page 30: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

För den bästa kvalitativa analysen krävs dock en masspektrometer som detektor

ü Mångaproverärkomplexaochinnehållerettstortantalämnenmedlikartaderetentionstider.DessaärdärförsvåraattidentifieramedenbartGCellerHPLCkoppladtillen”vanlig”detektor.OmvidäremotkopplarvårGCellerHPLCtillendetektorsomheter”masspektrometer”(MS)såkommervifåettmycketkraftfulltverktyg.DessaanalysmetoderkallasförGC-MSresp.HPLC-MS.

ü Medhjälpavenmasspektrometerkanmassanavdeolikaämnenaiprovetbestämmas.Masspektrometernkanäven”lista”utvilkadelarsomfinnsideolikaämnenasmolekylereftersommolekylerna”slåssönder”imindrebeståndsdelarochsedanvägsvarjebeståndsdel.Varjebeståndsdelimolekylenkandåidentifierasochvikangöraenstrukturbestämningavhelamolekylen.Masspektrometernskaparpådettasättettkemisktfingeravtryckförvarjeämne.Därmedkanviidentifieraheltnyaämnen(t.ex.heltnyadroger).

Page 31: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

Vad är de viktigaste skillnaderna mellan GC och HPLC?

ü Olikamobilafaser:Igaskromatografianvändsengassommobilfas(helium,kvävgasellervätgas)medanenvätska(enblandningavolikaämnen)användsvidHPLC.

ü HPLCkananvändasförflerämnen:GCkanenbartsepareraochanalyseraämnensomärflyktiga(kanövergåigasformrelativtlätt)ochsomärvärmetåliga.GaserochlättflyktigavätskorkananalyserasmedGCmedandeflestavanligavätskorejkananalyseras.Detärenbartämnensomharenlägrekokpunktän350gradersomkananalyserasmedGC,vilketmotsvararca15-20%avallakändaämnen.HPLCkandäremotanvändasävenförickeflyktigaämnenochförämnensomärvärmekänsliga ochhardärförettstörreanvändningsområde (t.ex.användsHPLCförkolhydrater,fetterochproteinerochhardärförstorbetydelseinombiokemi,medicinetc.).

ü FördelenmedGCframförHPLCärframföralltattdetärensnabbareochliteenklaremetodattgenomföra.

Page 32: Analysera gifter, droger och läkemedel med gaskromatografi ...kemilektioner.se › wp-content › uploads › 2015 › 10 › Analysera-gifter-… · HPLC för att separera ämnena

SegärnaflerfilmeravNiklasDahrén:http://www.youtube.com/Kemilektionerhttp://www.youtube.com/Medicinlektioner