Tundmatu segu kvalitatiivse ja kvantitatiivse koostis gaas-vedelik kromatograafiga. M Katseseadme skeem Joonis 1. Kromatograaf Vernier Mini GC sisalduse (tundmatu koostisega proovi) andmed andis meile grupp koosseisus Laura Kiolein, Anette Piirsalu, Annemari Tatra ja Villem Katseandmed Tabel 1. Kalibreerimisandmed Katse Aine Kontsentratsioon Retentsiooniaeg, Piigi nr (massprotsent) min pindala 1. 37,9 % 1,190 52,71 Esimene katse, veel selge 2. 37,9 % 10,028 54,43 Retentsiooniaega ei saa arvestada,
Tundmatu segu analüüs gaasikromatograafia abil Õpperühm: LAAB32 Töö teostaja: Õppejõud: Töö teostatud: 27.10.2020 1 Töö eesmärk Tundmatu segu kvalitatiivne ja kvantitatiivne analüüs gaasikromatograafia abil. 2 Töö käik OSA 1 – Alkaanide (C6 – C12) segu analüüs Viia läbi kromatograafiline analüüs alkaanide seguga. Teades kandegaasi joonkiirus, arvutada t0. Printida välja saadud kromatogramm ja määrata iga alkaani retentsiooniaeg ning arvutada parandatud retensiooniaeg. OSA 2 – Tundmatu segu analüüs ja idintifitseerimine (kvalitatiivne analüüs) Kasutades samu lahutustingimusi viia läbi analüüs tundmatu seguga (teha 3 paralleeli). Tarkvaraabil määrata piigide retentsiooniaeg, pindala (A) ja piigi laius nulljoone juures. Arvutada keskmine väärtus, standardhälve ja suhteline standardhälve retentsiooniaja ja pindala väärtusele. Kasutades alkaanide ja segu
Kolonni temperatuur: 40oC – 250oC Aurusti temperatuur: 250oC H2 joonkiirus kolonnis, μ: 22 cm/sek Detektori temperatuur: 295oC Kandegaasi jaotus kolonni sees: 1:500 Proovi hulk: 0,5 μL 2. Viia läbi kromatograafiline analüüs alkaanide seguga. 3. Saadud kromatogrammilt määrata tarkvara abil iga alkaani retentsiooniaeg. Tundmatu segu analüüs: 1. Kasutades samu lahutustingimusi viia läbi analüüs tundmatu seguga (teha 3 paralleeli). 2. Saadud kromatogrammidelt määrata piigide retentsiooniaeg, pindala ja piigi laius nulljoone juures. 3 Tulemused 3.1 Inertgaasi retentsiooniaeg t0 = 136 sek = 2,27 min t0 = L / μ L (kolonni pikkus) = 30 m = 3000 cm μ (kandegaasi joonkiirus) = 22 cm/sek t0 = 3000 / 22 ≈ 136 [sek] 136 / 60 = 2,27 [min]
2 Töö käik Koos praktikumi juhendajaga tutvusime kromatograafi tarkvaraga ja seadistasime vastavalt töötingimustele (split ratio). Kontrollisime aparatuuri valmisolekut tööks. Esimesena analüüsitakse alkaanide (C6 C10) segu. Saadud kromatogramm printisime välja ja määrasime iga alkaani retensiooniaeg. Tarkvaras muutsime seadistused ja tegime sama analüüsi kolm korda (3 paralleeli) tundmatu seguga. Prinditus saadud tulemuse abil määrasime piikide retentsiooniaeg, pindala (A) ja piigi laius nulljoone juures. 3 Tulemused Inertgaasi retentsiooniaeg to = L/µ t0 = 30 m / 45 cm/sek = 3000 cm / 45 cm/sek = 66,667 sek 1,111 min. Alkaanide retensiooniaja ja parandatud retentsiooniaja arvutamine: Retentsiooniaeg tR = to + t'R Homoloogid väljuvad kolonnist ahela suurenemise järjekorras. Parandatud retentsiooniajast t'R= tR-t0 Alkaan tR, min t`R, min
875 1,4-dimetüülbenseen ehk p-ksüleen 33,452 0,08 1,22 SSH tolueen = ·100 =¿ 0,16 % 771 3) Leida kõik võimalikud kromatograafilised parameetrid (esimese ja teise piigi jaoks) t0 Inertgaasi retentsiooniaeg arvutatakse kolme järjestikuse n-alkaani (C aatomite t Rz t R ( z+ 1) t R ( z+ 2) arvuga z, z+1, z+2) retentsiooniaegade , , järgi valemist: (t R ( z +1)-t Rz )·(t R ( z+ 2)-t R ( z +1) ) t 0=t R (z +1)- t R ( z +2)-t R ( z+1 )-(t R ( z +1)-t Rz)
suureneb. HPLC süsteem koosneb kõrgsurve pumbast, dosaatorist, kromatograafilisest kolonnist, detektorist ja andmete töötlemise seadmest. HPLC-s kasutatakse edasi-tagasi liikuva kolviga pumpasid, mis varustavad kolonni eluendiga kindlal sagedusel. HPLC-s kasutatakse roostevabast terasest 2,1-4,6 mm sisediameetriga ja 30-300 mm pikkust kolonni, mille täidiseks on 3-10 μm läbimõõduga ebaregulaarse kujuga silikageeli osakesed. Retentsiooniaeg (tR) – aeg, mis kulub ainel kolonni sisenemise hetkest detektorini jõudmiseks. Retentsiooniaeg kasvab proportsionaalselt kolonni pikkusega. Eluendi retentsiooniaeg (t0) – aeg, mis kulub mobiilse faasi frondil kolonni läbimiseks. Teoreetiliste taldrikute kõrgus (H) – iseloomustab kolonni efektiivsust pikkusühiku kohta. Sõltub osakeste diameetrist. L- kolonni pikkus (mm): L H= N Teoreetiliste taldrikute arv ehk efektiivsus (N) - kolonni lahutamise efektiivsus.
lahutamine (kromatograafilises kolonnis) täidise regenereerimine. Eluent on gaas või vedelik (vesi, vesilahus, solvent, solventide segu), mis kannab keemilised ained läbi kolonni, seejuures toimuvad molekulide sorptsiooni ja desorptsiooni aktid. Eluaat on täidiskolonni läbinud eluent koos elueerunud ainetega, mille komponentide sisaldus ajas reeglina muutub. Statsionaarne faas- liikumatu faas kolonnis Mobiilne faas- liikuv faas kolonnis (gaas või vedelik) Mis on retentsiooniaeg ja mis rolli mängib see aeg kromatograafias? Retentsiooniajaks nimetatakse ajavahemikku proovi sisestamise hetke ja aja vahel, kus pool proovi kogusest on kolonnist elueeritud Retentsiooniaeg võimaldab kromatograafias analüüti identifitseerida, tundmatu aine puhul näitab, kas tegemist on teistega võrreldes polaarsema või vähempolaarsema molekuliga Seletage põhjalikult gaasikromatogaafi tööpõhimõtet. Mis aineid määratakse selle seadme abil? Mis põhikomponentidest koosneb see
ja gaasifaasi vahel. Siin mängib rolli nii komponentide erinev lenduvus kui erinev lahustuvus vedelfaasis. Vedelfaasis hästilahustuvad komponendid hoitakse kolonnis kauem kinni, halvemini lahustuvad väljuvad kiiremini. GVK abil saab analüüsida orgaaniliste ainete segusid, kusjuures segu komponendid peavad olema temperatuuridel, mille juures analüüsi teostatakse termiliselt stabiilsed, ka ei tohi nende keemistemperatuur olla liiga kõrge ( <400°C). Retentsiooniaeg tR koosneb inertgaasi retentsiooniajast to s.o. ajast, mille jooksul komponendid liiguvad kandegaasis ja parandatud retentsiooniajast t' R , mille jooksul komponendid hoitakse kinni vedelfaasis. tR = to + t'R Identifitseerimiseks ei kasutata absoluutseid retentsiooniaegu, vaid suhtelisi, mis elimineerivad rea määramise parameetreid (aparatuur, kolonni mõõtmed, gaasi kiirus jt)
Eluent: 30% atsetonitriili, 70% vett ja 0,1% äädikhape vesilahus Standardne voolukiirus: 70 l/min Lainepikkus: 280 nm Saasteainete identifitseerimine: Orgaaniliste ainete identifitseerimine vees on keeruline protseduur. Konkreetset ainet on väga lihtne identifitseerida, kui on olemas autentne võrdlusaine ehk standardaine. Selleks süstitakse vedelikkromatograafi uuritav proov ning standardlahused. Edasi võrreldakse kromatogrammil proovi ja standardlahuste retentsiooniaegu. Retentsiooniaeg on aeg, mis on vajalik ½ aine koguse elueerimiseks kolonnist. Ainete retentsiooniajad on põhimõtteliselt individuaalsed, s.t. et piigi retentsiooniaja järgi saab kindlaks teha aine, mis sellele piigile vastab (joon. 1). Joon. 1. Tüüpiline kromatogramm Saasteainete kvantitatiivne määramine: Saasteainete kvantitatiivse sisalduse määramiseks kasutatakse välisstandardmeetodeid, kus kaliibrimine teostatakse välisstandardlahustega
Elektroforees: Meetodid: Paber-, geel-, kapillaarelektroforees Põhimõte: elektrivoolu toimel liiguvad ioonid, aminohapped või valgud läbi keskkonna (statsionaarse faasi) või läbi kapillaari. Selle protsessi käigus liiguvad ioonid erinevate kiirustega ja on eraldatavad. Kasutamine: DNA, RNA, ioonsed ühendid Põhimõisted kromatograafias- VR-retentsiooniruumala - liikuva faasi ruumala, mis on vajalik poole aine elueerimiseks kolonnist tR-aine retentsiooniaeg - aeg, mis kulub poole aine elueerimiseks kolonnist konstantse voolukiiruse juures k`- mahtuvusfaktor (näitab aine kontsentratsiooni erinevust mobiilses ja statsionaarses faasis) -selektiivsus N-efektiivsus e. teoreetiliste taldrikute arv Rs-lahutuvus Rs näitab kui hästi on 2 lähedast piiki omavahel lahutunud Van Deemteri võrrand- (üldkuju) H=A+B/u+(Cm+Cs)u A:aine molekulide teepikkuste erinevus(kapillaarkolonnide korral paraboolne vooluproofil)
.. Jaotus tehnilise teostuse järgi: kolonn-, planaarkromatograafia. 105. Kuidas saab teada, millistele piikidele kromatogrammil millised ained vastavad? Enamik detektoreid ei võimalda aine identifitseerimist, st tekib piik, aga mis aine oma, me ei tea. Sel juhul identifitseeritakse aine retentsiooniaja järgi eelnevalt peab vastava aine I don't want to know the answers, I don't need to understand retentsiooniaeg teada (määratakse tunnusaine abil). Massispektromeetriline detektor võimaldab sageli aineid identifitseerida ka ilma tunnusaineta. Kui kolonni otsa on ühendatud detektor, mis on tundlik lahutatavate ainete suhtes, siis saab detektori signaali ajas registreerida: saadakse kromatogramm. Igale individuaalsele ainele vastab maksimum piik. Õnnestunud kromatografeerimise korral on kõikide analüütide piigid üksteisest lahus
-Elektroforees:Meetodid: Paber-, geel-, kapillaarelektroforees Põhimõte: elektrivoolu toimel liiguvad ioonid, aminohapped või valgud läbi keskkonna (statsionaarse faasi) või läbi kapillaari. Selle protsessi käigus liiguvad ioonid erinevate kiirustega ja on eraldatavad. Kasutamine: DNA, RNA, ioonsed ühendid Põhimõisted kromatograafia: VR-retentsiooniruumala - liikuva faasi ruumala, mis on vajalik poole aine elueerimiseks kolonnist tR-aine retentsiooniaeg - aeg, mis kulub poole aine elueerimiseks kolonnist konstantse voolukiiruse juures k`- mahtuvusfaktor (näitab aine kontsentratsiooni erinevust mobiilses ja statsionaarses faasis) -selektiivsus N-efektiivsus e. teoreetiliste taldrikute arv Rs-lahutuvus Rs näitab kui hästi on 2 lähedast piiki omavahel lahutunud Van Deemteri võrrand: H=A+B/u+(Cm+Cs)u A:aine molekulide teepikkuste erinevus;B:ainetsooni difusiooniline laienemine
naatriumi, kaaliumi, ammooniumi, plii ioonide määramine. ● Anioonide määramine (fluoriidid, kloriidid, bromiidid, jodiidid) 39.Kromatograafia definitsioon Kromatograafia - ainete segu komponentideks lahutamine. Teostatakse kolonnis, mis on täidetud statsionaarse faasiga ja läbi mille voolab mobiilne faas. 41. Kuidas tekib kromatogramm? 42. Kromatograafilise piigi kuju 43. Aine tsooni laiust määratavad faktorid 45. Palun defineerige: retentsiooniaeg, retentsiooniruumala, surnud aeg 46. Mida näitab asümmeetriafaktor? 47. Protsessi lahutuvus (definitsioon, valem) 48. Mahtuvusfaktor (definitsioon, valem) Mahtuvusfaktor näitab kui tugevasti analüüt interakteerub statsionaarse faasiga. 49. Selektiivsus (definitsioon, valem) Selektiivsus – see on kromatograafilise süsteemi omadus „keemiliselt“ eristada kahte erinevat ainet 50. Efektiivsus (definitsioon, valem) Efektiivsus arvestab retentsiooniaega ja piigi laiust
suhtes. Ideaalis on piigi kuju sümmeetriline ja kirjeldatav Gausse funktsiooniga. Reaalsetes eksperimentides on aine piik sageli asümmeetriline. 6. Aine tsooni laiust määratavad faktorid Aine tsooni laiust määratavad faktorid - molekulide erinevad teepikkused kolonnis; tsooni difusioon mobiilses faasis; massivahetus mobiilse ja statsionaarse faasi vahel. 7. Van Deemter´i võrrand Seos teoreetiliste taldrikute kõrguse H ja mobiilse faasi joonkiiruse u vahel. 8. Palun defineerige: retentsiooniaeg, retentsiooniruumala, surnud aeg Retsensiooniaeg tR - aeg alates proovi süstimisest kuni aine piigi maksimumi ilmumiseni Retsensiooniruumala VR - mobiilse faasi ruumala, mis on vajalik kuni aine piigi maksimumi ilmumiseni. Surnud aeg tm - aine retsensiooniaeg, kui puudub interaktsioon statsionaarse faasiga, liigub sama kiiresti kui mobiilne faas. 10. Protsessi lahutuvus (definitsioon, valem) Lahutuvus - kolonni võimsus lahutada kaks piiki. 11. Mahtuvusfaktor (definitsioon, valem)
omaduste kindlaksmääramiseks, näiteks selle kindlakstegemiseks, missugustest aminohapetest koosneb mingi valk. 47. Kromatograafia Kromatograafia on sobiv meetod erinevate segude analüüsiks, segudes eraldatakse ained üksteisest. Statsionaarne faas (ehk paigalseisev faas): Kolonnis paiknev aine, mis kolonnist läbi liikuvaid molekule enda külge seob ja siis jälle vabastab. Mobiilne faas (ehk liikuv faas): Vedelik või gaas mis läbi kolonni voolab ja uuritavaid aineid edasi kannab Retentsiooniaeg: Aeg, mis kulub aine sisestamisest tema piigi maksimumi väljumiseni kromatogrammil. 48. Elektroforees - elektriliselt laetud osakeste liikumine vedelikus elektrivälja mõjul: positiivsed osakesed katoodile ja negatiivsed osakesed anoodile. Kui osakesed liiguvad elektriväljas katoodile, on see kataforees, kui anoodile, siis anaforees. Seda omadust, et erisuguse suuruse ja laenguga osakesed liiguvad elektroodide
sisalduse proovis, seega on tegemist mitte lihtsalt eraldamise vaid täieliku määramise meetodiga. See on enam-vähem kõige võimsam segued lahustamise analüüsimise vahend, mis olemas on. Statsionaarne faas e sorbent e täidis – kromatograafia kolonnis paiknev aine, milles kolonnist läbi liikuvad molekulid absorbeeruvad-desorbeeruvad või adsorbeeruvad- desorbeeruvad. Mobiilne faas – vedelik (eluent) või gaas (kandegaas), mis läbi kolonni voolates uuritavaid aineid edasi kannab. Retentsiooniaeg – aeg, mis kulub aine sisestamisest tema piigi maksimumi väljumiseni kromatogrammil Kui kolonni otsa ühendatud detector, mis on tundlik lahustatavate ainete suhtes, siis saab detektori signaali ajas registreerida: saadakse kromatogramm. Igale individuaalsele ainele vastab maksimum – piik. Õnnestunud kromatografeerimise korral on kõikide analüütide piigid üksteisest lahus. Meetodid: mobiilse faasi järgi: vedelik-kromatograafia; gaasikromatograafia.
ajalisele muutusele vastavate kolmnurgasarnaste piikidena (dc/dt). Ainete piikide vahel on liikuva faasi tsoonid. Piigi asukoht kromatogrammil näitab aine kolonnist väljumise aega ja piigi suurus näitab, kui palju komponenti proovis on. Teatud lisaanalüüsidega on võimalik kromatograafiat kasutada analüüsitava proovi kvalitatiivse ja kvantitatiivse koostise määramiseks. Näiteks võib aineid kindlaks teha (identifitseerida) suhteliste väljumisaegade (retentsiooniaeg) põhjal, kui neid võrrelda teadaolevate ainete andmetega. Kromatografeerimise optimeerimiseks kasutatakse vajadusel lahutustsükli käigus kolonni temperatuuri või liikuva faasi rõhu või kulu muutmist vastavalt etteantud programmile. Nii saab kromatogrammi "kokku suruda", s.t. pika väljumisajaga ained väljuvad kiiremini andes seejuures vastavalt kitsama ja kõrgema piigi. 80. Kuidas saaks kasutada kromatograafilist meetodit?
komponentide kontsentratsiooni ajalisele muutusele vastavate kolmnurgasarnaste piikidena (dc/dt). Ainete piikide vahel on liikuva faasi tsoonid. Piigi asukoht kromatogrammil näitab aine kolonnist väljumise aega ja piigi suurus näitab, kui palju komponenti proovis on. Teatud lisaanalüüsidega on võimalik kromatograafiat kasutada analüüsitava proovi kvalitatiivse ja kvantitatiivse koostise määramiseks. Näiteks võib aineid kindlaks teha (identifitseerida) suhteliste väljumisaegade (retentsiooniaeg) põhjal, kui neid võrrelda teadaolevate ainete andmetega. Kromatografeerimise optimeerimiseks kasutatakse vajadusel lahutustsükli käigus kolonni temperatuuri või liikuva faasi rõhu või kulu muutmist vastavalt etteantud programmile. Nii saab kromatogrammi "kokku suruda", s.t. pika väljumisajaga ained väljuvad kiiremini andes seejuures vastavalt kitsama ja kõrgema piigi. 87. Kuidas saaks kasutada kromatograafilist meetodit?
sõltuvus; geelkromatograafias ainete kontsentratsioonide ja eluaadi mahu vaheline sõltuvus. · Liikumatu faas ehk statsionaarne faas kromatograafilise kolonni tahke peeneteraline täidis või täidisele (kandjale) kantud vedelik · Liikuv faas ehk mobiilne faas lahutatava ainete segu kolonnist läbijuhtimiseks kasutatav gaas (kandegaas), vedelik või ülekriitiline fluidum. · Retentsiooniaeg ainele iseloomulik kolonni läbimise aeg (sisestusest kuni detektorini) antud kromatografeerimise tingimuste juures. 37 2.B Spektroskoopilised meetodid Kaasajal kasutatakse ainete identifitseerimiseks, struktuuri uurimiseks, kvantitatiivseks analüüsiks ja puhtuse määramiseks väga erinevaid spektroskoopilisi meetodeid, mis kõik on seotud teatud lainepikkusega (või sagedusega) elektromagnetilise kiirguse toimega
annaabi.ee 
