Презентация на тему Теория тарелок. Хроматографические идентификация. Количественный анализ

следующие вопросы:

какую форму должен иметь хроматографический пик, насколько

он будет размыт при использовании данной колонки?

как зависит скорость движения компонента в колонке (W) от коэффициента его распределения (Г) между ПФ и НЖФ?
насколько должны различаться свойства компонентов, чтобы в данной колонке произошло их полное разделение?
какой минимальной длины должна быть хроматографическая колонка, чтобы компоненты с заданными свойствами в ней разделились?

Создана А.Мартином и Р.Синджем в конце 1940-х годов
Основана на линейной равновесной модели хроматографического процесса.

тарелок (2)

ВЭТТ определяется природой сорбата, качеством сорбента, способом заполнения

колонки и условиями хроматографирования (температура, скорость газа носителя и т.п.).

Число тарелок (N) зависит
от длины колонки.
N = L / H ВЭТТ
где L – длина колонки

НВЭТТ

Высота, эквивалентная теоретической тарелке.
Соответствует высоте слоя сорбента,
при прохождении которой акт сорбции—десорбции
данной молекулы успевает совершиться один раз.

эмпирически, измерив на хроматограмме время удерживания и ширину любого

пика у его основания (μ) или на половине его высоты (μ0,5)

Из теории тарелок следует, что форма любого хроматографического пика при линейной изотерме сорбции должна описываться функцией Гаусса (кривой нормального распределения).

y =

,

σ = f (N)

Пусть для некоторого пика tr = 100 и μ = 1. Значит, N = 160 000 !

одинаковое число теоретических тарелок (N1 ≈ N2 ≈ N3

....). Это объясняет, почему при изотермическом режиме разделения пики разных веществ имеют разную ширину, прямо пропорциональную времени удерживания (tr ) .

Пусть для пика 1 tr1 = 100 и μ1 = 1. Если вещества 1 и 2 однотипны, N1 ≈ N2. Тогда для пика 2, у которого tr2 = 400, μ2 = 4

Обычно на хроматограмме смеси пики тем шире, чем больше время удерживания компонента.
Почему?

(1),
Как связаны скорость движения компонента в колонке (W)

и коэффициент его распределения (Г) между ПФ и НЖФ?

Из теории тарелок следует, что

(2)

(3)

Относительные времена удерживания не зависят от длины колонки и скорости газа-носителя !

tr

Г

пиков Rs > 1.5

от природы компонентов, условий их разделения и характеристик колонки

(эффективности и селективности)

μ1 + μ2

Величину Rs можно предсказать по известным коэффициентам распределения (Г1 и Г2) и числу тарелок в данной колонке (N)

RS = 0,424

= 0,212 ∆Г

определяется относительным различием коэффициентов распределения разделяемых веществ.

= 10 000
N = 400
Высокая селективность,
низкая эффективность
Высокая

селективность,
высокая эффективность

Низкая селективность,
высокая эффективность

м
L = 5 м
L = 25 м
Состав смеси, природа

НЖФ и условия разделения во всех случаях одинаковы

A + B/u + Cu
U (линейная скорость)
ВЭТТ
А –

Вихревая диффузия
B/u – Молекулярная диффузия
Cu – Сопротивление массопереносу

Уравнение Ван-Деемтера

отличается от средней скорости, характерной для данного соединения
Учитываются

следующие процессы:
неоднородность потока подвижной фазы.
продольная диффузия в НЖФ и ПФ
кинетика массопередачи в НЖФ и ПФ
неравновесность процесса внутри застойных зон

1. По совпадению характеристик удерживания для пробы (t) и

эталона (tx), где Х – предполагаемый компонент пробы.
При этом значения tx получают: 1) опытным путем, 2) из справочников, 3) по значениям tx структурных аналогов.

2. По совпадению спектра компонента пробы (после хроматографического разделения) и эталонного спектра Х.

3. По результатам сопоставления хроматограмм пробы, полученных в разных условиях (до и после химической обработки, при разных способах детектирования и т.п.).

2

модельной смеси
5
Надо использовать индексы Ковача!

и t`R (n+1)— исправленные времена удерживания

н-алканов с n и n+1 атомами углерода, выходящих из колонки до и после Х, а t`R (x) - исправленное время удерживания Х.

Индекс Ковача определяется природой Х и типом НЖФ,
слабо зависит от температуры и практически не зависит от скорости газа-носителя, концентрации Х и состава пробы.

с. Пик Х лежит между пиками н-гептана и н-октана,

для которых t`R равны 172 и 218 с. Предполагают, что Х - это 2,2,4-триметилпентан, у которого t`R = 739,0 ( для той же НЖФ и той же температуры). Верно ли это предположение?

Решение. Подстановка дает:

Ix = 100 ( ) = 739,2

Полученное значение Ix почти не отличается от табличного t`R (погрешность измерения индексов обычно не превышает 0,5 единицы).
Следовательно, Х может быть 2,2,4-триметилпентаном.

Пример расчета

идентификации (СКИ) при хроматографическом анализе бензина
t – время удерживания,

минуты
I – индекс Ковача для опознаваемого пика пробы,
Ix - индекс Ковача для пика Xi в БД,
d - критерий совпадения пиков, здесь - 0,5 единицы индекса
% - содержание компонента ( в % масс.).

не сигнал детектора, а высота
или площадь пика.
Высоту

пика можно использовать
в качестве аналитического сигнала,
если все пики узкие и симметричные.

В любом случае содержание компонента можно рассчитывать по площади его пика. В случае широких или несимметричных пиков расчет возможен только по площади пика.

нельзя применять, если:
проба не полностью испаряется;

в испарителе или в колонке идут какие-либо химические реакции;
некоторые компоненты остаются в колонке или их пики не регистрируются;
нет полного разделения пиков на хроматограмме;
детектор дает нелинейный отклик.
неизвестны значения ki (требуется предварительное отнесение всех пиков на хроматограмме и градуировка детектора по эталону).