Resume
Samenvatting Chemische analysetechnieken
- Établissement
- Universiteit Antwerpen (UA)
Gegeven door Sammy Verbruggen, Koen Janssens en Pieter Joos, wij moesten dit jaar geen theorie van Sammy verbruggen kennen, enkel oefeningen.
[Montrer plus]
Aperçu du contenu
Hoofdstuk 1: inleiding tot chromatografie°scheiding waarbij componenten in mengsel:
- Worden meegetrokken door mobiele fase die loopt over stationaire fase
- Gescheiden o.b.v. verschillen in migratiesnelheid tussen stationaire- en mobiele fase
1.2 vloeistof-vloeistofextractie (LLE)
$
°stof A die zich verdeelt over 2 niet-mengbare solventen tot er evenwicht is: 𝐴"# ↔ 𝐴&'(
[.]012
- Gedefinieerd door verdelingsconstante 𝐾*+ = [.]34
6
834
°hoeveelheid A in waterig solvent na i extracties met organisch solvent: [𝐴]6 = 78 : [𝐴];
012 $9834
°toepassingen: -scheiding metalen vb: scheiding U van lood en thorium via etherextractie van 𝐻𝑁𝑂?
-extractie organische componenten
°nadelen: -vorming van emulsies aan grenslaag van 2 solventen à centrigugatie gebruiken
-grote hoeveelheden solvent gebruikt
-hoog arbeidsintensief
1.2.1 alternatieven voor LLE: solid-phase extraction (SPE)
°op vaste stof (silica of polymeren) hydrofobe laag aangebracht
1) functionele groep zorgt dat hydrofobe componenten uit watermatrix op vaste fase worden
vastgehouden door van de Waalskrachten terwijl matrix erdoor loopt
2) erna meer hydrofoob solvent om andere ongewenste verbindingen uit matrix te halen
3) elutie met hydrofoob solvent à componenten van cartridge à ze zijn gescheiden
1.2.2 alternatieven voor LLE: solid-phase microextraction (SPME)
°in naald van spuit fused silica fiber gecoat met hydrofoob polymeer
°naald in vial met te analyseren staal à fiber in vloeistof
- hydrofobe componenten lossen op in hydrofobe laag in naald
°verbindingen uit fiber thermisch gedesorbeerd in injector van gaschromatograaf
1.3 ionenuitwisseling
°ionen uit oplossing uitgewisseld met ionen op poreuze dager zoals hars
- hars uit synthetisch polymeer met functionele groepen ingeplant
°kationuitwisseling: bevat een zure groep (-SO3H of -COOH), tegenion = H+
- 𝑥𝑅𝑆𝑂?C 𝐻9 (𝑣𝑎𝑠𝑡) + 𝑀 L9 (𝑜𝑝𝑙) ↔ (𝑅𝑆𝑂?C )L 𝑀 L9 (𝑣𝑎𝑠𝑡) + 𝑥𝐻9 (𝑜𝑝𝑙)
°Anionuitwisseling: bevat basische groep (-NH3+ of -N(CH3)3+), tegenion = OH-
- 𝑥𝑅𝑁(𝐶𝐻? )9 C LC 9 LC
? 𝑂𝐻 (𝑣𝑎𝑠𝑡) + 𝐴 (𝑜𝑝𝑙) ↔ [𝑅𝑁(𝐶𝐻? )? ]L 𝐴 (𝑣𝑎𝑠𝑡) + 𝑥𝑂𝐻 (𝑜𝑝𝑙)
C
Q9 (𝑎𝑞) 9 (𝑟𝑒𝑠) Q9 (𝑟𝑒𝑠)
°vb: calciumionen door kationenuitwisselaar: 𝐶𝑎 + 2𝐻 ↔ 𝐶𝑎 + 2𝐻9 (𝑎𝑞)
- Ca2+ uit water (mobiele fase) bindt op sulfonzuurgroep à geeft H+ af à deïonisatie water
WX" YZ [ [^ Z ]Y34
- Evenwichtsconstante: 𝑘 = [X"YZ ]1\][^ Z ]Y
34 1\]
WX" YZ [1\] [^ Z ]Y34
- In licht zure omstandigheden dus [𝐶𝑎Q9 ] ≪ [𝐻9 ] à [X" YZ ]34
= [^ Z]Y 𝐾′ ≈ 𝐾
1\]
2+ +
- Geeft affiniteit van hars voor Ca weer t.o.v. H
- Volgorde van retentie: *divalent > monovalent
*monovalent: Ag+ > Cs+ > K+ > NH4+ > Na+> H+ > Li+
*divalent: Ba2+ > Pb2+ > Ca2+ > Cu2+ > Zn2+ > Mg2+
°toepassingen: -verwijdering van ionen: vb Ba2+ wordt gestoord door Fe3+ omdat het mee neerslaat
-concentreren van ion uit sterk verdunde oplossing:
Verdund staal met metaalkationen door kationuitwisselaar
à kationen van uitwisselaar gehaald met zure oplossing
-verlagen van hardheid drinkwater (Ca2+ en Mg2+ verwijderen)
1.4 classificatie van chromatografische methoden
,°Planaire chromatografie: -stationaire fase gehecht aan gasplaat of andere houden
-mobiele fase loopt over stationaire door capillaire beweging of gravitatie
°kolomchromatografie: -stationaire fase in buis, mobiele stroomt onder druk of gravitatie erover
-gaschromatografie: *mobiele fase gas
*gas-vloeistof (GLC): scheiding door partitie
*gas-vaste stof (GS): scheiding door adsorptie
-vloeistofchromatografie: *vloeistof-vloeistof: scheiding door partitie
*vloeistof-vaste stof: door adsorptie
*ionenuitwisseling
*size exclusion: door partitie
*affiniteitschromatografie: partitie
-superkritische vloeistofchromatografie: mobiele fase superkritische vloeistof
°elutie in kolomchromatografie:
- Permanent sturen van mobiele fase over de kolom
- B meer affiniteit voor stationaire fase dus gaat trager
Chromatogram: plot van de componentconcentratie versus de tijd
Retentietijd: tijd nodig voor een component om te elueren uit de kolom
1.5 Craigdistributie en de elutietheorie
°trein van reeks cellen met 2 niet-mengbare vloeistoffen verbonde
°onderfase beweegt niet = model voor stationaire fase
°bovenfase bij elke transfer evrplaatst naar volgende cel en in vorige vervangen door nieuw solvent
°in cel 0 product A in onderfase: -deel p beweegt naar bovenfase, deel q in onderfase
X X 8 #
-p+q=1 𝐾. = ] 𝑘. = ] ] = (retentiefactor)
Xb Xb 8b c
°bovenfase van cel 0 naar cel 1: (𝑞 + 𝑝 )d
- (𝑞 + 𝑝 )Q → (𝑞 + 𝑝 )f → ⋯ → (𝑞 + 𝑝 )h
°genereert een binomiaal verdeling
'!
°fractie in cel n na r transfers: 𝑃h,' = 𝑝h 𝑞'Ch
h!('Ch)!
(no1p)Y
d C
°bij voldoende transfers Gaussverdeling: 𝑃h,' = 𝑒 Y1p4
lQm'c#
- Met 𝜇 = 𝑟 · 𝑝 en 𝜎 = 𝑟 · 𝑝 · 𝑞
1.5.1 migratiesnelheid
Dode tijd tM: retentijd van de mobiele fase
°ts is de tijd in de stationaire fase
- 𝑡t = 𝑡u + 𝑡v
w
°gemiddelde lineaire snelheid: 𝑣 = x
y
w
°gemiddelde lineaire snelheid van de mobiele fase: 𝑢 = x
b
- 𝑣 = 𝑢 × 𝑓𝑟𝑎𝑐𝑡𝑖𝑒 𝑣𝑎𝑛 𝑡𝑖𝑗𝑑 𝑎𝑎𝑛𝑤𝑒𝑧𝑖𝑔 𝑖𝑛 𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛𝑎𝑖𝑟𝑒 𝑓𝑎𝑠𝑒
X 8 d d
= 𝑢 × X 8 b9Xb 8 = 𝑢 × †…‡… → 𝑣 = 𝑢 × d9ˆ
… … b b d9 ‰
†b ‡b
w w w d x…
°𝑣 = x = x =x × Š → 𝑘. = x
y b 9x… b d9 … b
Šb
°𝑘. is een maat voor de retentie van een component A op de kolom: goede scheidin bij 1 < 𝑘. < 5
$ ˆ x Cxb
°hoe goed componenten scheiden uitgedrukt met selectiviteitsfactor: 𝛼 = $• = ˆ• = x 1,•Cx_u
‰ ‰ 1,‰
°volumedebiet 𝐹 = 𝑢; 𝐴 = 𝑢; × 𝜋𝑟 Q
1.6 bandverbreding
°verbreding van gaussiaanse piekvorm door willekeurige beweging van moleculen
°soms afwijking door fornting en tailing:
, - Fronting bij overladen van de kolom (te hoge concentratie van te injecteren staal)
- Tailing door evroudering van de kolom
°oorzaak: K varieert met de concentratie
°piekverbreding zorgt voor een laag maximum = lage gevoeligheid (hoge standaardafwijking)
1.6.1 platentheorie
°kolom indelen in fictieve segmenten waar evenwichtsvoorwaarden ontstaan
= aantal cellen in de Craigdistributie
w
°aantal platen = verhouding lengte en hoogte: 𝑁 = ^ (=plaatgetal)
“Y
°hoe N waarden (dus lage H) = hoge efficiëntie à kolomefficiëntie 𝐻 = w
xy Q
°𝑁 = 16 • – — met W de breedte van de piek aan de basis
°H afhankelijk van het debiet, deze is afhankelijk van:
- Lineaire snelheid en diffusiecoëfficiënt DM van de mobiele fase
- Diffusicoëfficiënt en dikte van coating van stationaire fase
- Retentiefactor en de diamater van de partikels
Deemtercurve: geeft afhankelijkheid van H in functie van het debiet
°H bereikt minimum bij laag debiet = meest efficiënt
°bij LC ligt H lager dan GC à LC kunnen een kortere kolom hebben door lagere H
˜ ˜
°𝐻 = 𝐴 + + 𝐶𝑢 à optimale lineaire snelheid bij 𝑢&cx = š → 𝐻›6h = 𝐴 + 2√𝐵𝐶
™ X
°A (Eddy-diffusie): -onafhankelijk van het debiet
-channeling: in slecht gepakte kolom moleculen sneller bewegen dan in goede
à moleculen in meer gepakte gebieden lopen achter à bandverbreding
à bijdrage van beide effecten gegeven door: 𝐴 = 2𝜆𝑑c
-𝜆: pakkingsfactor (zegt iets over uniformiteit van pakking)
-𝑑c : diameter van de pakkingsdeeltjes
°B (longitudinale moleculaire diffusie): -migratie van meer geconcentreerde naar mindere zone
˜ QŸ b
- = met 𝛾 de abstructiefactor (=1 bij capillaire kolom)
™ ™
-DM in gasfase factor 105 groter dan in vloeistoffase
-omgekeerd evenredig met debiet: als deeltjes sneller gaan
hebben ze geen tijd om te diffunderen
°C (massa-transfer): -random walk: *molecule in stationaire fase loopt achter op piekmaximum CS
*molecule in mobiele fase loopt voor op piekmaximum CM
-piekverbreding in stilstaande mobiele fase = CSM
#ˆ£¤Y
-sorptie en desorptie van component in en uit stationaire fase: 𝐶¢ 𝑢 = Y 𝑢
] (d9ˆ)
*q = 2/3 van de uniformefilm
*Df = filmdikte (als film dik kan molecule diep doordringen in stationaire fase)
-laterale diffusie in mobiele fase door wrijving aan wand à daar deeltjes trager:
d9¥ˆ9ddˆ Y '†Y
*in open capillaire kolom: 𝐶u 𝑢 = Qf(d9ˆ)Y
𝑢 met rc = straal kolom
b
Y
¦£p
*in gepakte kolom: 𝐶u 𝑢 = 𝑢 met 𝜔=pakkingsfactor
b
Y
(dC¨9ˆ)Y £©
-in poreuze pakking staat mobiele fase stil: 𝐶vu 𝑢 = 𝑢
?;(d9¨)(d9ˆ)Ÿ b
à 𝜙 = fractie van de mobiele fase aanwezig in poriën
°bij GC B-term belangrijkst, bij LC A- en CM-term belangrijkst
1.7 resolutie
°resolutie R is maat voor scheidingskarakteristieken van kolom, bepaald hoeveel 2 pieken uit elkaar
∆¬ Q∆¬ Q®xy,• Cxy,‰ ¯
𝑅¢ = -‰ - =– = bij Rs=1,5 quasi volledige scheiding
9 • ‰ 9–• –‰ 9–•
Y Y
, √° ±Cd ˆ
°formule van Purnell: 𝑅¢ = f
• ± — •d9ˆ• — kb = capaciteitsfactor traagst eluerende component
•
d¥t]Y ^ ± Q (d9ˆ )²
•
°doel: hoogst mogelijke resolutie bij kleinste retentietijd: 𝑡t,˜ = ™
•±Cd— Y
ˆ•
°optimalisatie door:
- Variatie in plaathoogte door poriëngrootte, d kolom, filmdikte verlagen, debiet optimaliseren
- Variatie in retentiefactor: verhoging T (GC) & solventsamenstelling (LC) geeft betere scheiding
- Variatie in selectiviteit: 𝛼 verhogen door k klein te houden:
o Verandering samenstelling mobiele fase
o Verandering kolomtemperatuur
o Verandering stationaire fase
o Chemische modificatie van de stationaire fase
°elutieproblemen bij isocratische elutie vb: wel goede scheiding, maar duurt heel lang
- Oplossen door gradiëntelutie
Hoofdstuk 2: gas chromatografie (GC)
2.1 inleiding
°staal vervluchtigd en op analytische kolom gebracht
°6 componenten: gastoevoer en debietregeling, injector, oven, kolom, detetctor, datasysteem
2.2 dragergassen en gasregeling (mobiele fase)
°moet inert zijn (geen reactie met te scheiden stoffen), meestal waterstof, helium of stikstof
°waterstof: -Deemtercurve minimum bij hoge snelheden à goede resulutie bij kleine retentietijd
-nadeel naar veiligheid toe
2.2.1 debietregeling
Lineaire snelheid: snelheid waarmee dragergas door kolom stroomt
Debiet: volume dragergas dat per tijdseenheid door kolom stroomt
°men werkt bij lineaire snelheid hoger dan de optimale:
- Lagere retentietijd
- Bij hogere temperaturen neemt viscositeit van dragergas toe à u van gas daalt
- Terecht bij te lage initiële u in steil deel van curve: optimale u, slechte efficiëntie, lange tR
°inlet van 10-50 psi levert 1-25ml voor capillaire- en 25-150ml voor gepakte kolom
°meestal elektronische debietregeling, vroeger soap-bubble meter
°debietmeter geplaatst aan het einde van de kolom
2.3 injectoren
2.3.1 inleiding
°op kolom brengen van staal in een zo smal mogelijke band (scherpere pieken)
°zo accuraat en reproduceerbaar mogelijk
°samenstelling geïnjecteerde band moet zoveel mogelijk lijken op die van originele staal
°opbouw en injector afhankelijk van de applicatie en de aard van het staal
°2 groepen: -Vaporization injector: staal in injector vervluchtig en dan op kolom
-On-column injector: staal vloeibaar op begin kolom of in retention gap
°ook injectie door headspace of pyrolizer injectoren if door valves (kleppen)
2.3.2 verdampingsinjectoren: basis
°opbouw: -glazen liner in metalen omhuizing die verwarmd kan worden, onderaan liner ingang kolom
-gasleiding bovenaan injector voor toevoer dragergas
-injector boven afgesloten door septum, lekkages vermeden door aansluiting met ferrule
°principe: -microspuit doorboort septum en brengt staal in verwarmde injector
-vluchtige componenten verdampen in staal à mengt met dragergas à op kolom
-septumpurge: lange stroom van dragergas die onder septum stroomt zodat componenten
niet kunnen condenseren op septum
°te hoge temppratuur slecht: -veroorzaakt thermisch labiele verbindingen
Les avantages d'acheter des résumés chez Stuvia:
Qualité garantie par les avis des clients
Les clients de Stuvia ont évalués plus de 700 000 résumés. C'est comme ça que vous savez que vous achetez les meilleurs documents.
L’achat facile et rapide
Vous pouvez payer rapidement avec iDeal, carte de crédit ou Stuvia-crédit pour les résumés. Il n'y a pas d'adhésion nécessaire.
Focus sur l’essentiel
Vos camarades écrivent eux-mêmes les notes d’étude, c’est pourquoi les documents sont toujours fiables et à jour. Cela garantit que vous arrivez rapidement au coeur du matériel.
Foire aux questions
Qu'est-ce que j'obtiens en achetant ce document ?
Vous obtenez un PDF, disponible immédiatement après votre achat. Le document acheté est accessible à tout moment, n'importe où et indéfiniment via votre profil.
Garantie de remboursement : comment ça marche ?
Notre garantie de satisfaction garantit que vous trouverez toujours un document d'étude qui vous convient. Vous remplissez un formulaire et notre équipe du service client s'occupe du reste.
Auprès de qui est-ce que j'achète ce résumé ?
Stuvia est une place de marché. Alors, vous n'achetez donc pas ce document chez nous, mais auprès du vendeur margotverhille1. Stuvia facilite les paiements au vendeur.
Est-ce que j'aurai un abonnement?
Non, vous n'achetez ce résumé que pour €6,99. Vous n'êtes lié à rien après votre achat.
Peut-on faire confiance à Stuvia ?
4.6 étoiles sur Google & Trustpilot (+1000 avis)
53068 résumés ont été vendus ces 30 derniers jours
Fondée en 2010, la référence pour acheter des résumés depuis déjà 14 ans