Summary
Samenvatting Scheidingstechnieken
- Course
- Institution
Samenvatting van 27 pagina's voor het vak Instrumentele Analyse aan de KdG
[Show more]
Seller
Followkellyvandenbrande
Reviews received
Content preview
Instrumentele analyse: scheidingstechnieken1. Algemene principes
1.2 Inleiding
De fysische en chemische eigenschappen, waarop analytische procedures gebaseerd zijn, zijn zelden
specifiek. Uitschakelen van interfererende stoffen zal dus vaak noodzakelijk zijn bij kwantitatieve
analyses.
Methode 1: immobiliseren van interferentie, toevoegen van een reagens dat niet reageert met de
onbekende is maskeren.
Methode 2: fysische scheiding van interferentie (filtratie, destillatie en chromatografie )
Bij deze scheidingsprocedures streven we naar:
- Snelle scheiding en analyse
- Scherpe scheiding en nauwkeurige analyse
- Aantonen en bepalen van micro- en ultramicro hoeveelheden - Automatisering
Bij alle scheidingsprocedures zullen de componenten zich verdelen over 2 fasen, de scheiding is
efficiënter als:
- Er een evenwichtsinstelling gebeurt
- Het aantal evenwichtsinstellingen groter is
De manier waarop een component zich verdeeld, wordt uitgedrukt in de verdelingscoëfficiënt.
Wanneer het verschil klein is, zal de scheiding moeilijk verlopen, men zal fractioneertechnieken
moeten gebruiken ( meerdere keren evenwicht laten gebeuren ).
Bij een scheidingsproces moet rekening gehouden worden met:
- De recovery van de onbekende, moet zo volledig mogelijk zijn
- De scheiding van de interfererende stoffen moet zo goed mogelijk zijn
𝑥 𝑦
De recovery Q kan uitgedrukt worden als: 𝑄𝑥 = 𝑥 0 en 𝑄𝑦 = 𝑦 0 ( Qx is ideaal 1 en Qy ideaal 0 )
X0 is het aantal onbekende in het originele monster en X is het aantal onbekende na scheiding. Y 0
is de hoeveelheid interfererende stof in het originele monster en Y is het aantal interfererende
stof na scheiding. We zoeken dus 𝑄𝑥.
Het feit dat er steeds een hoeveelheid onbekende verloren gaat, geeft een negatieve fout. En het feit
dat de scheiding nooit volledig zal zijn geeft een positieve fout als Y de meetwaarde verhoogt en een
negatieve fout als Y de meetwaarde verlaagt.
Als M de grootheid is die gemeten wordt kunnen we stellen dat: 𝑀𝑥 = 𝑘𝑥 . 𝑥 en 𝑀𝑦 = 𝑘𝑦 . 𝑦 Of M is
evenredig met de hoeveelheid X en Y dus zijn 𝑘𝑥 en 𝑘𝑦 constanten die de gevoeligheid van de meting
weergeven. Dan is het: 𝑀 = 𝑀𝑥 + 𝑀𝑦 dit kunnen we gelijkstellen aan 𝐴 = 𝜀 ⋅ 𝑙 ⋅ 𝑐, waarbij A gelijk is
aan M, (𝜀 ⋅ 𝑙) is gelijk aan 𝑘𝑥 en C is gelijk aan X.
Als we in het monster geen Y meten: 𝑀0 = 𝑘𝑥 ⋅ 𝑘0
0
𝑀−𝑀
Als beide aanwezig zijn is er een relatieve onzekerheid: 𝑅𝑂 = hierbij is M voor de meting,
𝑀0
zonder fout.
R.O = (𝑄𝑥 − 1) + [(𝑘𝑦 ⋅ 𝑦0) ∕ (𝐾𝑥 ⋅ 𝑥0)] ⋅ 𝑄𝑦
,hierbij hebben we 𝑘𝑦, die een grote gevoeligheid heeft voor interfererende stoffen, grote fout. 𝑦0
willen we zo klein mogelijk en 𝑥0 liefst zoveel mogelijk. 𝐾𝑥 is heel gevoelig voor de onbekende, kleine
fout.
1.2 Destillatie en H.E.T.P.
Destillatie is een scheidingstechniek voor componenten in een mengsel
waarvan de verdelingscoëfficiënten tussen vloeistof- en dampfase
voldoende verschillen.
Het verloop van een destillatie kunnen we uitzetten in een grafiek, dit is
een voorbeeld van een ideaal mengsel.
Verschil enkelvoudige en meervoudige destillatie?
Hoe langer je bezig bent, hoe slechter de scheiding. Met een
enkelvoudige destillatie zal je nooit zuivere componenten bekomen. Met een gefractioneerde ga je
geen damp/vloeistof aftappen, die gaat telkens een schotel hoger en weer een koude buis
tegenkomen. Zo gaan we op den duur zuivere componenten krijgen.
Voor de opstelling van een meervoudige destillatie, plaatst men een rectificeerkolom tussen de kolf
en condensor. Deze bevat een groot inwendig
oppervlak. Tijdens de destillatie loopt een dunne
film terugstromende vloeistof over het inwendig
oppervlak, hoe beter het contact tussen
terugstromende vloeistof en opstijgende damp, hoe
beter de scheiding.
Hoeveel schotels er minstens nodig zijn om een zuivere component te krijgen
kan grafisch bepaald worden. Het aantal schotels en schotelgetal geven het scheidend vermogen van
de kolom weer.
In de industrie worden kolommen vaak gebruikt waarin, op gelijke afstanden, metalen schotels
zitten. Deze zijn voorzien van ‘bubble caps’ en een overlooppijp. Op elke schotel gebeurt een
uitwisselingsproces, vergelijkbaar met een elementaire destillatiestap. Hoe meer schotels, hoe
kleiner h, hoe beter de scheiding.
Bij verlenging van de kolom wordt de hoeveelheid vloeistof op de schotels, hold up, groter. In de
praktijk mag deze hoeveelheid niet meer dan 10% van de te destilleren hoeveelheid bedragen.
Daarom is er een maximum van 100 schotels, maar ook omdat de tijd nodig voor
evenwichtsinstelling toeneemt met het aantal schotels.
In andere scheidingsmethoden bv chromatografie is er door continue verloop geen evenwicht. Om
toch te spreken van een scheiding, zal men voor iedere stap waar evenwicht kan optreden, spreken
over een theoretische plaat. De werking is vergelijkbaar met de destillatiekolom.
Zoals bij destillatie spreekt men bij chromatografische technieken ook over hoogte tussen de
(theoretische) platen of H.E.T.P. (hoogte equivalent met een theoretische plaat). Het evenwicht heeft
hier niet genoeg tijd om te gebeuren, maar in principe als het genoeg tijd had zou er wel evenwicht
instellen. Hoe kleiner H.E.T.P., hoe groter het aantal platen per eenheid kolomlengte, hoe beter de
scheiding.
1.3 Inleiding chromatografie
Chromatografie duidt het geheel aan van analytische scheidingsmethoden, waar de bestandsdelen
herhaaldelijk zich verdelen over 2 fasen.
, De stationaire fase blijft ter plaatse, beweegt niet en kan dus ook een vloeistof zijn. Het kan een fijn
verdeelde vaste stof zijn, aangebracht in een smalle glas- of metaaltube, poreus papier of een glazen
plaat. Als het een vloeistof is wordt het ter plaatse gehouden
met een draagmiddel (bv vaste stof) of het kan gesloten
zitten in tussenruimten bv papiervezels.
De verdeling van de bestandsdelen gebeurt op basis van de
affiniteit voor het eluens en de stationaire fase. De affiniteit
voor het eluens wordt bepaald door de oplosbaarheid of
vluchtigheid (gas). De affiniteit voor de stationaire fase wordt
bepaald door het adsorptievermogen (vaste stof) of
oplosbaarheid (vloeistof).
Voordelen tov andere scheidingstechieken:
- Zeer specifiek, mengsels met veel componenten vaak snel en scherp gescheiden
- Zeer groot aanpassingsvermogen (kolomlengte, mob. en stat. fase, draagmiddel, temp. )
- Zeer algemeen karakter, ver uitlopende scheidingen
- Zeer grote gevoeligheid
[𝐴]𝑠𝑡𝑎𝑡
Het evenwicht kan kwantitatief uitgedrukt worden door de verdelingscoëfficiënt K: 𝐾 =
[𝐴]𝑚𝑜𝑏
K is een constante bij een bepaalde temperatuur op voorwaarde dat de concentraties niet te groot
zijn. Het heeft de selectiviteit weer. Als K een constante is, spreken we van lineaire chromatografie.
Meenemen bestandsdelen naar het einde van de kolom: (p14)
Het monster, opgelost in de mobiele fase, wordt aangebracht op de kolom. De componenten
verdelen zich over 2 fasen. Toevoegen van mobiele fase duwt het solvent, dat nog staal bevat, naar
beneden, hier gebeurt een nieuw evenwicht. Tegelijk ook een uitwisseling tussen het nieuwe solvent
en de stationaire fase, waar het origineel monster werd aangebracht. Continue toevoegen van
mobiele fase geeft dus continue uitwisseling met scheiding als gevolg.
De gemiddelde snelheid waarmee de component migreert hangt af van de fractie van de tijd dat het
in de mobiele fase bevindt. Heeft het een grote K, lang in stationaire fase, trage verplaatsing. Door
verschillende snelheden van de componenten krijgt men verschillende banden. Men kan
componenten isoleren door voldoende mobiele fase in de kolom te doen. Dit is elutie: het uitwassen
van componenten uit de kolom door toevoegen van een overmaat eluens. P15 grafiek
We krijgen dan een aantal symmetrische pieken, de plaats van de piek zegt iets over welke comonent
het is (kwalitatief) en de oppervlakte van de piek zegt iets over de
concentratie (kwantitatief).
Piek A: eerste piek niet altijd dood V, enkel als je zeker bent dat die
niet bindt aan de stationaire fase. Je kan het meten door een
component te gebruiken waarvan je weet dat die niet bindt aan de
stationaire fase.
V0 of t0 geeft respectievelijk het volume of de tijd weer dat het
solvent nodig heeft om door de kolom te elueren, dood volume of
dode tijd. Het dood volume is het volume of de tijd nodig om een component te elueren die geen
affiniteit vertoont voor de stationaire fase.
The benefits of buying summaries with Stuvia:
Guaranteed quality through customer reviews
Stuvia customers have reviewed more than 700,000 summaries. This how you know that you are buying the best documents.
Quick and easy check-out
You can quickly pay through credit card or Stuvia-credit for the summaries. There is no membership needed.
Focus on what matters
Your fellow students write the study notes themselves, which is why the documents are always reliable and up-to-date. This ensures you quickly get to the core!
Frequently asked questions
What do I get when I buy this document?
You get a PDF, available immediately after your purchase. The purchased document is accessible anytime, anywhere and indefinitely through your profile.
Satisfaction guarantee: how does it work?
Our satisfaction guarantee ensures that you always find a study document that suits you well. You fill out a form, and our customer service team takes care of the rest.
Who am I buying these notes from?
Stuvia is a marketplace, so you are not buying this document from us, but from seller kellyvandenbrande. Stuvia facilitates payment to the seller.
Will I be stuck with a subscription?
No, you only buy these notes for $11.94. You're not tied to anything after your purchase.
Can Stuvia be trusted?
4.6 stars on Google & Trustpilot (+1000 reviews)
67232 documents were sold in the last 30 days
Founded in 2010, the go-to place to buy study notes for 14 years now