Liquid-Solid Chromatography (LSC)
This type of chromatographic technique is also called adsorption chromatography
since the mechanism of separation depends on adsorption of solutes on the stationary
phase. The stationary phase is a solid which is usually silica or alumina with the
former being most widely used. The retention times of some compound categories are
as follows:
Carboxylic acids > amides > amines ~ alcohols > ketones ~ aldehydes ~ esters >
nitrocompounds > halides > hydrocarbons.
Mobile Phase Selection
The only factor that is used to optimize α and k’ is the mobile phase composition
since the stationary phase is a solid. Great variations in α and k’ can be obtained by
variations in nature and composition of the mobile phase. The polarity index of
solvents can be used as a guide for estimating the polarity index of the mobile phase.
However, a better scale is optimally dependent upon the adsorption energy per unit
area of the solvent which is called the eluent strength, εo. The values of the eluent
strength are related to the polarity index.
In selecting a mobile phase, two miscible solvents are used one with high eluent
strength while the other with low eluent strength. k’ is then optimized by variation of
the volume ratio of the two solvents. A small increase in εo value will significantly
change k’. Therefore, large variations in k’ are possible by variation in mobile phase
composition. In case of getting overlapping peaks but acceptable k’, the type of
mobile phase constituents must be changed in order to change α. It is usually possible
to carry a thin layer chromatographic separation to optimize the mobile phase
composition with regards to both eluent strength and composition.
Applications of Adsorption Chromatography
LSC is best suited for the separation of non polar compounds with molecular weights
below 5000. Solutes must be soluble in non polar solvents and should have a limited
solubility in aqueous solvents. It should be remembered that the mobile phase in LSC
should be non polar modified with a polar solvent. However, the solvent polarity must
not be very large since irreversible adsorption on the stationary phase can occur
precluding the use of LSC. Therefore, water is usually excluded from mobile phases
to be used in LSC. Separations of difficult to separate isomers were possible with
LSC.
Ion-Exchange Chromatography (IEC or IC)
Separation of ionic species is efficiently done using ion-exchange chromatography
(IEC) or simply ion chromatography (IC). Anions can be separated on an anionic
exchange resin while cations can be separated on a cationic exchange resin.
Ion-Exchange Resins and Equilibria
Cationic exchange resins are mainly of two types:
a. Sulfonic acid group like ~SO3
- H+
b. Carboxylic acid group, ~COO-H+
Anionic exchange resins are mainly of the tertiary amine type, ~(CH3)3N+ OHThe
cationic exchange equilibria can be represented by the equation:
n RSO3
- H+ (solid) + Mn+ = (RSO3
-)n Mn+ (solid) + n H+
For singly charged cations like B+, we may write:
RSO3
- H+
(s) + B+(aq) = RSO3
- B+(s) + H+ (aq)
kex = [RSO3
- B+]s[H+]aq/[ RSO3
- H+]s[B+]aq
K = Cs/CM = [RSO3
- B+]s/[B+]aq
Where, K is the distribution constant. Therefore, kex represents the affinity of the resin
RSO3
- H+ to cation B+ relative to cation H+. The affinity or kex is different for different
ions and will depend on size and charge of ions.
The anionic exchange equilibria can be represented by the equation:
n R(CH3)nN+ OH- (solid) + An- = (R(CH3)nN+)n An- (solid) + n OHEluent
Suppressor Columns
Unfortunately, detectors available for use with IC are rather limited. Conductivity
detectors are most common where simply ions will increase the conductivity. A major
drawback to using conductivity detectors is the high salt concentration in the mobile
phase which may make it very difficult to determine differences in conductivity,
especially at low solute concentrations. The problem of high salt content of the mobile
phase was solved by the use of what is called suppressor columns. The suppressor
column is packed with a second ion exchange resin that converts the ions in the
mobile phase to molecular species of limited ionization. For example, for the
separation of cations, HCl is used as the eluent and the suppressor column in this case
is packed with a hydroxide anion exchange packing. The following equilibrium takes
place in the suppressor column:
H+
aq + Claq
+ Resin+ OH- (solid) = Resin+ Cl- (solid) + H2O
For separations of anions, the suppressor column contains a hydrogen ion cationic
exchange resin and the eluent is a carbonate/bicarbonate mobile phase. The following
equilibrium takes place:
Na+
aq + HCO3
-
aq + Resin- H+ (solid) = Resin+ Na+ (solid) + H2CO3 (aqueous)
H2CO3 (aqueous) is a weak electrolyte which will contribute very little to
conductivity. Therefore, in both cases the conductivity of the mobile phase was
eliminated using suppressor columns of suitable packing.
Parameter Effect on retention in anion IC
The Mobile Phase
The mobile phase transports the sample through the system and affects both
retention and selectivity of the separation. The mobile phase is usually a solution of
a salt in water, which works as a buffer, providing a stable pH. Several
considerations govern the choice of a mobile phase. The first factor is the kind of
sample ions that will be separated, but the type of separation column is also
important. For cationic separations, HCl is a most common mobile phase while the
two most common mobile phases for anionic separations are based on hydroxide or
carbonate as eluting anion. In carbonate based mobile phases, the eluent is an
aqueous solution of carbonate and hydrogen carbonate salts, where the ionic
strength of the mobile phase and the ratio of the bicarbonate/carbonate ions can be
varied to optimize the retention time and selectivity. The elution strength of the
mobile phase and, to some extent, its selectivity, are affected by the type of ions of
the eluent. A change of salts will normally result in a change of the eluent pH.
Ionic strength
The eluting ability of a mobile phase will increase as the ionic strength of the
mobile phase is increased. However, the change in the selectivity among equally
charged ions is very small, whereas the selectivity between ions of different charges
(mono- or polyvalent) is far more sensitive to changes in ionic strength.
pH
The charge of the sample ions of weak acids or bases are controlled by the eluent
pH and thus the retention times of such species will be affected by changes in pH
Temperature
The ion exchange rate between the stationary and the mobile phase increases with
increasing temperature. The viscosity of the eluent, and thereby the column backpressure,
decreases and can give a better separation efficiency. The temperature can
also affect the column selectivity.
Isocratic and Gradient Elution
The most common type of elution in IC is isocratic where the mobile phase has a
constant composition during the entire run. Gradient elution where the eluent
concentration is changed during the run can also be used. Gradient elution is effective
when sample contains ions with widely different retention times. Hydroxide eluents
are usually used for gradient elution in anion chromatography. By gradually
increasing the concentration of hydroxide ions, the eluting power of the mobile phase
increases. As a result, ions with high retention stay at the top of the column almost
without being eluted until the eluent concentration is sufficiently high. They then
elute in sequence as sharp peaks. After each gradient run the column must be
regenerated by pumping initial mobile phase for say 10-20 min (reproducibly getting
the same baseline).
ของแข็งของเหลว chromatography ( LSC )
เทคนิคโครมประเภทนี้จะเรียกว่าการดูดซับสาร
เนื่องจากกลไกของการแยก ขึ้นอยู่กับการดูดซับของสารในเฟสอยู่กับที่
เฟสอยู่กับที่เป็นของแข็งซึ่งเป็นซิลิกาอะลูมินาด้วย
หรืออดีตที่ส่วนใหญ่ใช้กันอย่างแพร่หลาย ในช่วงเวลาของบางประเภทที่ผสมมีดังนี้
กรดอินทรีย์ > > แอลกอฮอล์ > เอมีนเอไมด์ ~ ~ ~ >
เทอร์คีโตน อัลดีไฮด์ nitrocompounds > เฮไลด์ > ไฮโดรคาร์บอน .
เลือกเฟสเคลื่อนที่เป็นปัจจัยเดียวที่ใช้ในการเพิ่มประสิทธิภาพαและ K ' เป็นเฟสเคลื่อนที่องค์ประกอบ
ตั้งแต่ระยะ stationary คือของแข็ง มากการเปลี่ยนแปลงในαและ K ' ได้โดย
รูปแบบในธรรมชาติและองค์ประกอบของเฟสเคลื่อนที่ ขั้วดัชนี
ตัวทำละลายที่สามารถใช้เป็นแนวทางสำหรับการประเมินขั้วดัชนีของเฟสเคลื่อนที่ .
แต่ระดับที่ดีที่เหมาะสมขึ้นอยู่กับการดูดซับพลังงานต่อหน่วย
พื้นที่ของตัวทำละลายซึ่งเรียกว่าแรงตัวε O , ค่าความแข็งแรงที่เกี่ยวข้องกับดัชนีนี้
ในการเลือกขั้ว ระยะที่เคลื่อนที่ได้จะใช้กับตัวทำละลายสองตัว
สูงความแข็งแรงในขณะที่อื่น ๆที่มีความแข็งแรง ตัวน้อย K ' แล้วปรับโดยการเปลี่ยนแปลง
อัตราส่วนปริมาตร 2 สารละลาย เพิ่มขึ้นเล็กน้อยในε o มูลค่าจะมาก
เปลี่ยน K ' ดังนั้น การเปลี่ยนแปลงขนาดใหญ่ใน K ' จะเป็นไปได้โดยการเปลี่ยนแปลงในเฟสเคลื่อนที่
องค์ประกอบ ในกรณีของการหุบแต่ยอมรับ K ' ที่ทับซ้อนกัน , ชนิดของ
เฟสเคลื่อนที่องค์ประกอบต้องเปลี่ยนเพื่อเปลี่ยนα . มันมักจะเป็นไปได้
ขนบางๆ ดิ้นรนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพองค์ประกอบเฟส
มือถือช่วยทั้งแรงและแยกองค์ประกอบ การเดือดปุด
LSC จะเหมาะที่สุดสำหรับการแยกสารประกอบที่มีน้ำหนักโมเลกุลไม่มีขั้ว
ด้านล่าง 5000ตัวถูกละลายต้องละลายในตัวทำละลายไม่มีขั้ว และควรมีความสามารถในการละลายในตัวทำละลาย ( น้ำ
. มันควรจะจำได้ว่าในเฟสเคลื่อนที่ LSC
ควรแก้ไขด้วยไม่ใช่ขั้วโลกละลายที่ขั้วโลก อย่างไรก็ตาม ขั้วละลายต้อง
ไม่ใหญ่มากเนื่องจากการดูดซับได้บนเฟสอยู่กับที่สามารถเกิดขึ้น
เลใช้ LSC . ดังนั้นน้ำมักจะแยกออกจากระยะเคลื่อนที่
ที่จะใช้ใน , . การแยกของยากที่จะแยกไอโซเมอร์เป็นไปได้ด้วย
, .
บทร้อง ( IEC หรือ IC )
แยกไอออนไอออนโครมาโตกราฟีชนิดมีประสิทธิภาพโดยใช้
( IEC ) หรือเพียงแค่วิธีไอออนโครมาโทกราฟี ( IC ) ไอออนประจุลบสามารถแยกบน
เรซินแลกเปลี่ยนไอออนที่สามารถแยกออกจากกันในขณะที่บนเรซินแลกเปลี่ยนไอออนเรซินแลกเปลี่ยนประจุบวก .
และ สมดุลประจุบวกตราเม็ดส่วนใหญ่เป็นสองประเภท :
a กรดซัลโฟนิค กลุ่มชอบ ~ ดังนั้น 3
- H
.
~ coo-h กรดคาร์บอกซิลิกกลุ่มประจุลบตราเม็ดส่วนใหญ่ของประเภทเอมีนตติย ~ ( CH3 ) ohthe
3N แลกเปลี่ยนประจุบวกสมดุลสามารถแทนได้ด้วยสมการ :
-
rso3- H ( ของแข็ง ) ) = ( rso3
- ) N MN ( ของแข็ง ) N h
สำหรับค่าใช้จ่ายเดี่ยว ทำให้เหมือน บี เราอาจเขียน :
rso3
- H ( s ) B ( AQ ) = rso3
- B ( S ) H ( AQ )
KEX = [ rso3
- B ] S [ H ] AQ / [ rso3
- h ] S [ / b ] AQ
k = CS / cm = [ rso3
- B ) s / [ b ] AQ
ที่ K คือการกระจายคงที่ ดังนั้น KEX เป็น affinity ของเรซิน
rso3
- H B เทียบกับประจุบวก H .affinity หรือ KEX จะแตกต่างกันสำหรับไอออนที่แตกต่างกัน
และจะขึ้นอยู่กับขนาดและประจุของไอออน ประจุลบสมดุล
แลกเปลี่ยนสามารถแทนได้ด้วยสมการ :
n R ( CH3 ) nn โอ้ - ( ของแข็ง ) = ( R ( CH3 ) NN ) n - ( ของแข็ง ) n คอลัมน์เครื่องห้าม oheluent
แต่เครื่องตรวจจับสามารถใช้กับ IC มีค่อนข้างจำกัด ไฟฟ้า
เครื่องตรวจจับพบมากที่สุดที่เพียงไอออนจะเพิ่มการนำ ข้อเสียเปรียบหลักเพื่อใช้ตรวจจับละเอียด
ความเข้มข้นเกลือสูง ในมือถือ
เฟสซึ่งอาจทำให้มันยากที่จะตรวจสอบความแตกต่างในการนํา
โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ความเข้มข้นสูงต่ำ ปัญหาของปริมาณเกลือสูงของโทรศัพท์มือถือ
ระยะคือ การแก้ไขโดยการใช้สิ่งที่เรียกว่าคอลัมน์ เก็บเสียง และเก็บเสียง
คอลัมน์บรรจุสองเรซินแลกเปลี่ยนไอออนที่แปลงไอออน
เฟสเคลื่อนที่โมเลกุลชนิดไอโอไนเซชั่น จำกัด . ตัวอย่างเช่น
แยกชนิดขาวใช้เป็นสารละลายและเครื่องห้ามคอลัมน์ในกรณีนี้
จะเต็มไปด้วยสารแลกเปลี่ยนไอออนบรรจุต่อไปนี้สมดุลใช้เวลา
สถานที่ในเครื่องห้ามคอลัมน์ :
H
ยางโอ - claq AQ ( ของแข็ง ) = เรซิน Cl - ( ของแข็ง ) H2O
สําหรับการแยกแอนไอออน , เครื่องห้ามคอลัมน์ที่ประกอบด้วยไฮโดรเจนไอออนเรซินแลกเปลี่ยนประจุบวก
และนี้เป็นคาร์บอเนต / ไบเฟสเคลื่อนที่ . ต่อไปนี้
สมดุลจะเกิดขึ้น :
na
AQ hco3
-
AQ เรซิน - H ( ของแข็ง ) = ยางนา ( ของแข็ง ) h2co3 ( น้ำ )
h2co3 ( น้ำ ) เป็นอิเล็กโทรไลต์อ่อนซึ่งจะส่งผลน้อยมาก
conductivity ดังนั้น ในทั้งสองกรณีการนำของเฟสเคลื่อนที่
ตัดใช้เครื่องห้ามคอลัมน์บรรจุที่เหมาะสม ผลการทดลองความสามารถในการประจุลบเฟสเคลื่อนที่ IC
เฟสเคลื่อนที่ผ่านระบบการขนส่งตัวอย่าง และมีผลต่อทั้ง
ความคงทนและการเลือกเกิดของการแยกระยะเคลื่อนที่มักจะเป็นโซลูชันของ
เกลือในน้ำ ซึ่งทำงานเป็นบัฟเฟอร์ ให้มั่นคง เมื่อพิจารณาทางเลือกหลาย
ปกครองของเฟสเคลื่อนที่ ปัจจัยแรกคือชนิดของตัวอย่างไอออนที่
จะแยกกัน แต่ชนิดของคอลัมน์แยกยัง
ที่สำคัญ สำหรับประจุบวก แยก , HCl เป็นเฟสเคลื่อนที่ในขณะที่
ทั่วไปมากที่สุดสองที่พบมากที่สุดสำหรับการแยกประจุเคลื่อนที่ระยะจะขึ้นอยู่กับโซดาไฟหรือ
คาร์บอเนตไอออนเช่น hexane . คาร์บอเนตตามขั้นตอนโทรศัพท์มือถือ นี้เป็น
สารละลายคาร์บอเนตและไฮโดรเจนคาร์บอเนต เกลือที่ความแรงไอออน
ของเฟสเคลื่อนที่และอัตราส่วนของไบคาร์บอเนต / คาร์บอเนตไอออนสามารถแตกต่างกันเพื่อเพิ่มความคงทน
เวลาและการ .การใช้ความแข็งแรงของ
เฟสเคลื่อนที่และที่มีขอบเขตของการ , ผลกระทบจากชนิดของไอออนของสารละลาย
. การเปลี่ยนแปลงของเกลือปกติจะส่งผลในการเปลี่ยนแปลง pH ของสารละลายไอออนความแข็งแรง
hexane ความสามารถของเฟสเคลื่อนที่จะเพิ่มขึ้นตามความแรงของไอออนของ
เฟสเคลื่อนที่ที่เพิ่มมากขึ้น อย่างไรก็ตาม การเปลี่ยนค่าการเลือกของอย่างเท่าเทียมกัน
ประจุไอออน มีขนาดเล็กมาก ส่วนการเลือกระหว่างไอออนของค่าธรรมเนียมแตกต่างกัน
( Mono - หรือต่อ ) ไกลมากไวต่อการเปลี่ยนแปลงในความแรงของไอออน .
M
ประจุของไอออนของกรดอ่อน หรือ ตัวอย่างฐานควบคุม pH สารละลาย
ดังนั้นเวลากักชนิดดังกล่าวจะได้รับผลกระทบโดย การเปลี่ยนแปลงในอุณหภูมิ pH
การแลกเปลี่ยนไอออนอัตราระหว่างนิ่งและเฟสเคลื่อนที่เพิ่มขึ้น
เพิ่มอุณหภูมิ ความหนืดของสารละลาย และงบคอลัมน์ backpressure
ลดลง , และสามารถให้ประสิทธิภาพในการแยกดีกว่า อุณหภูมิจะมีผลต่อการเลือกคอลัมน์
.
Isocratic และการไล่ระดับสี ( ชนิดที่พบมากที่สุดของชนิดใน IC เป็น Isocratic ที่เฟสเคลื่อนที่มี
องค์ประกอบคงที่ในระหว่างวิ่งทั้งหมด การใช้ที่ความเข้มข้นสารละลาย
เปลี่ยนระหว่างวิ่งยังสามารถใช้ การใช้มีประสิทธิภาพ
เมื่อตัวอย่างประกอบด้วยไอออนกับครั้งความคงทนแตกต่างกันอย่างกว้างขวาง โซดาไฟ ตัวชะ
มักจะใช้สำหรับการไล่ระดับสี ( chromatography ไอออน . โดยค่อยๆ เพิ่มความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน
,การเพิ่มอำนาจของ hexane เฟส
มือถือ เป็นผลให้ไอออนสูงกักเก็บอยู่ที่ด้านบนของคอลัมน์เกือบ
โดยไม่ต้องตัวอย่างจนความเข้มข้นสารละลายสูงพอสมควร พวกเขาแล้ว
elute ในลำดับเป็นยอดเขาแหลม หลังจากการเรียกใช้แต่ละคอลัมน์ต้อง
regenerated โดยการสูบเริ่มต้นระยะ 10-20 นาที ( reproducibly มือถือพูดได้
( เดียวกัน )
การแปล กรุณารอสักครู่..
