proiect_1_cromatografia

7/30/2019 proiect_1_cromatografia

1/30

Cuprins

1.Argument..22.Metode optice de analiz. Generaliti...............................43.Spectrometria de absorbie n IR..114.Metode cromatografice - privire de ansamblu135.Metode cromatografice de analiz146.Analiza calitativa si cantitativa in cromatografie....237.Aplicaiile cromatografiei..258.Bibliografie.30


2/30

2

Argument

Se vorbete de o analiz chimic atunci cnd activitatea depus, de o persoan, grup sau

organizaie, are drept rezultat cel puin o caracteristic chimic calitativ (adic oproprietate ce indic prezena sau absena unei specii chimice) sau cel puin o cifr care indic un

coninut dintr-o specie sau material dat. Ansamblul de operaii i msurtori, plus condiiile

experimentale, menite s dea, mcar n parte, compoziia fizico-chimic a unei "probe" din

material, produs sau esut biologic, convenim s-l numim sistem analitic.

Supunnd un material (numit prob) operaiilor unui sistem analitic, consumnd reactivi i

materiale auxiliare (de exemplu detergeni), energie i manoper (lucrul efectiv), se obine

rspuns la una din ntrebrile: Este prezent specia (caracteristica) X n prob?

n ce cantitate este prezent specia X?

A rspunde doar la ntrebarea (a) nseamn a face o analiz chimic calitativ iar a rspunde la

ntrebarea (b) nseamn a executa o analiz chimic cantitativ. A rspunde la ambele ntrebri

pentru toate speciile cunoscute constituie analiza complet.

Dac se urmrete evoluia unei anumite mrimi analitice, n timp, spunem c se realizeaz

monitorizare a acesteia. Deci, numim monitorizarea factorilor poluani, msurarea periodic, la

intervale predeterminate de timp, a concentraiei unuia dintre factorii poluani ai mediului.

Aadar, o analiz fizico - chimic sau un procedeu de monitorizare se poate defini azi ca un proces

de obinere a informaiei analitice la un pre de cost minim.

Caracteristici ca densitatea materialelor, distribuia lor granulometric sau puterea calorific

(n cazul unui combustibil de exemplu) nu reprezint concentraii ale unor specii chimice.

Determinarea acestora nu reprezint analize chimice fiind totui legate de anumite specii chimice.

(De exemplu, substanele organice au proprietatea de a arde sau doar substanele cumolecule mari au vscozitate ridicat). Mrimile n cauz -puterea calorific sau vscozitatea -

i alte asemenea caracteristici practice fac obiectul aa-numitor analize tehnice.

S-a dovedit pe nenumrate cazuri practice c nelegerea i cunoaterea mai profund, pe baza

datelor obinute prin analizele fizico-chimice, a fenomenelor din practic a dus la


3/30

3

perfecionarea continu a performanelor organizaiilor (instituiilor guvernamentale

saufirmelor private), ale produselor, materialelor sau tehnologiilor. De aceea, instrumentelor

analitice (sau aparatelor cu care se execut msurtorile) li s -a asigurat pe plan mondial un loc

important n tiin i tehnic, laboratoare de criminalistic, laboratoare clinice, n industria sau

comerul de mare tonaj i nu n ultimul rnd n domeniul monitorizrii poluanilor

mediului. mbuntirile au fcut instrumentele mai complexe, dar mai simplu de stpnit, de

regul asistate de un calculator sau un microprocesor. De aceea, pentru studeni este astzi mai

important s neleag principiul funcionrii metodelor de monitorizare, respectiv analiz,

locul acestora n practica curent, utilitatea lor. Drept consecin, n cadrul practicii de laborator se

are n vedere acomodarea cu cteva tipuri de analize, mai accesibile i nu de a nva modul de

amplasare a butoanelor sau de manipulare concret a unui anumit instrument, chiar foarte modern,

deoarece concepia acestora se afl ntr-o continu nnoire.


4/30

4

Metode optice de analiz

Generaliti

Metodele optice de analiz utilizeaz ca mijloc de excitare a substanelor (respectiv

atomilor componeni ai moleculelor) radiaia electromagnetic, n vederea obinerii de

informaii privind fie natura constituenilor fie cantitatea acestora.

Se tie c radiaia electromagnetic este o forma a materiei specific, cu proprieti att de

und ct i de particul (comportament dual). Componentele - electric i magnetic - oscileaz

perpendicular una pe alta dar i pe direcia de propagare.

Caracteristicile cantitative ale luminii sunt:

lungimea de und a oscilaiei (),

frecvena () legat de lungimea de und prin: = c/ unde c este viteza luminii,

amplitudinea (A),

polarizarea.

Orice raz de lumin poate fi asociat unui flux de fotoni (concepia corpuscular) fiecare

foton avnd energia E i anume:

E = h = hc/ (1)

Adeseori se folosete n locul frecvenei numrul de und, 1/, de preferin exprimat n cm -1

care se noteaz .

Fasciculele de electroni i neutroni se supun acelorai legi dar masele particulelor fiind mai

mari i lungimile de und sunt mult mai mici.

Intensitatea undei electromagnetice, I, este definit ca energia ce trece prin unitatea de suprafaieste legat de amplitudinea, A, prin ecuaia:

I = A 2 c/8 (2)


5/30

5

Interaciunea cu materia a diferitelor radiaii, pe diversele sale domenii spectrale, a

constituit o surs bogat de informaii privind proprietile i compoziia chimic a

materialelor dar i ale mediului ambiant.

O mare parte din informaiile cantitative pe care le deinem la ora actual privind

structura atomilor, moleculelor sau materialelor au fost obinute prin excitarea substanei cu o

anumit form de energie electromagnetic - deci prin metodele spectrale (optice).

De altfel i n metodele electrochimice, substanelor li se aplic din exterior energie electric sau

sunt aduse n situaia de a reaciona i a emite energie.

Analog stau lucrurile i n metodele optice. De exemplu, radiaia infraroie posed o

energie potrivit pentru a face atomii moleculelor din aer s intre n vibraie.

Cednd energie, lumina infraroie scade n intensitate. Energia nu dispare ci se transform treptat

n energie de agitaie termic - form spre care tinde orice energie furnizat materiei. Pe de altparte, lumina ultraviolet (UV), anume cea cu lungimi de und sub 200nm, are o energie

potrivit pentru a excita electronii din atomii componeni ai moleculelor (covalente) din

substanele aflate n stare gazoas n aer. Molecula excitat are un timp de via scurt, ~10 -8 s.

Dup acest interval, aceasta revine la starea fundamental, n care a existat iniial, emind

la rndul ei (cednd) energie, dar de ast dat n toate direciile. Aceasta este radiaia difuzat

(mprtiat). Anumite molecule, ca dioxidul de sulf de exemplu, nu revin direct n starea

fundamental deorece au nivele intermediare.

Acestea, cnd revin din starea intermediar la starea fundamental, moleculele emit o

alt lungime de und fa de lumina primit, n general mai srac n energie (deci de lungime

de und mai mare). Spunem n acest caz c s-a emis o radiaie de fluorescen. Aadar n domeniul

UV moleculele din aer absorb lumin din cauza salturilor electronilor din atomi pe nivele

energetice mai nalte.

Fa de alte domenii ale energiilor luminoase, substanele pot fi transparente.

S presupunem c mergem pe biciclet pe o osea neted. Drumul are asperiti dar noi nu le

simim pentru c, denivelrile fiind mult mai mici fa de diamentrul roilor, nu

interacioneaz cu acestea. Dac coborm o vale i apoi urcm o pant uoar, o neregularitate cu

raza de curbur mult mai mare dect diametrul roilor, de asemenea nu ne face s simim mare

lucru. Dac ajungem cu bicicleta pe un drum cu denivelri de ordin de mrime apropiat de raza

roilor, bicicleta ncepe s vibreze, i s piard din viteza de naintare (deci din energie).


6/30

6

Cnd ajungem pe o poriune cu gropi mari, de 10-20cm nu mai putem nainta practic ntreaga

energie imprimat bicicletei fiind pierdut. Similar se petrec lucrurile i n cazul energiei

radiaiei electromagnetice transmise substanelor. Deci, faptul c o oscilaie de o anumit

dimensiune este absorbit de atomii, respectiv electronii legturilor chimice din molecule,

indic faptul c ninteriorul acestora exist acelai ordin de mrime a tranziiilor energetice. Cnd

energia radiaiei trece practic nereinut, nseamn c energiile puse injoc n molecula respectiv

au cu totul alte ordine de mrime.

Lumina (sau radiaia electromagnetic) mai nseamn i energie ce se transmite doar n buci,

numite cuante de energie, i care pot fi calculate din lungimea de und:

E = h = hc/ (3)

Domeniul de lungimi de und fiind foarte larg, radiaia electromagnetic este foartediferit.

Dac ar fi s facem o comparaie ntre energiile radiaiilor IR i X, de exemplu, prima este ca un

bulgre de vat aruncat cu mna iar a doua este, fa de prima, ca un obuz tras dintr-un tun. De

aceea, pentru orice legtur chimic sau pentru orice energii implicate n moleculele

substanelor exist un domeniu de energii (ale undelor electromagnetice) n care acestea vor

interaciona cu substana respectiv.

n funcie de natura interaciunii radiaiilor de natur luminoas cu substanele, metodele

spectrale se pot clasifica n:

metode de absorbie (pe domenii diverse: raze X, vizibil, UV, IR, RMN etc),

metode de emisie a radiaiei electromagnetice (tot pe diverse domenii),

metode de fluorescen (UV, VIS, X etc), fosforescen sau luminescen,

metode de difracie (cu raze X, cu electroni, cu neutroni),

refractometria i interferometria,

polarimetria,

metode bazate pe difuzia luminii,

metode combinate.


7/30

7

Domeniile spectrale la care ne-am referit anterior sunt prezentate n tabelul 1.

Metodele optice dau i alte informaii valoroase privind substanele, de exemplu:

compoziia (concentraii, componeni, faze), viteze de reacie, constante de echilibru, structuri

ale combinaiilor (distane ntre atomi, ntre plane de atomi, energii de legtur).

Contribuiile cruciale n progresul metodelor optice le-au adus:

Newton - 1696 - ce realizeaz primul descompunerea luminii albe cu ajutorul prismei;

Wollaston - 1802 - i Fraunhofer - 1859 - care descoper spectrele de emisie respectiv de

absorbie;

Kirchhoff - 1859 - enun legea privind legtura ntre capacitatea de emisie i de absorbie a

luminii de ctre corpuri, lege ce-i poart numele;

Bunsen i Kirchhoff - 1860 - primul chimist, al doilea fizician, pun bazele spectroscopiei,devenit astzi spectrometrie datorit msurtorilor electrice asociate;

Louis de Broglie - 1924 - intuiete existena dualismului corpuscul - und.

n ultimul timp, principalul progres a fost computerizarea instrumentaiei

spectrometrice pentru toate tipurile de analize, lucru care a deschis noi perspective prelucrrii


8/30

8

numerice rapide a semnalelor, ceea ce a condus chiar la noi metode (de exemplu extinderea

aplicrii transformatei Fourier n analizele chimice) dar i utilizarea fibrelor optice, pentru

dirijarea drumului optic, ceea ce a dus la micorarea dimensiunilor instrumentelor.

Instrumentaia

Aa cum s-a artat, orice spectrofotometru reprezint o reuniune de 4 pri

componente distincte: (1) sursa, (2)sistemul dispersiv sau monocromatorul, (3) detectorul i (4)

nregistratorul. Ultimul, poate fi un simplu dispozitiv de citire a rezultatului nregistrarea fcndu-

se manual. Exist o gam foarte larg de spectrofotometre, deosebirea constnd n domeniul de

lungimi de und acoperit, n puterea de dispersie a monocromatorului, n natura detectorului, n

mediul optic traversat sau chiar n principiul de construcie al instrumentului n ansamblu.

Sursele luminoase cele mai obinuite utilizate n domeniul UV-VIS, sunt lampa cu

incandescen prevzut de obicei cu filament incandescent de W - deosebindu-se de becurile

electrice obinuite prin aceea c zona de ieire a radiaiei este confecionat din sticl de cuar


9/30

9

- i lampa cu deuteriu prevzut cu arc de descrcare n deuteriu, aflat la o presiune medie

(ceea ce asigur un spectru continuu). O astfel de lamp, a crui punct de descrcare este zona

cenuie din interiorul cutiei mari (fig. 10) permite obinerea unui spectru continuu pe

domeniul 160-400nm, care se completeaz foarte bine cu spectrul becului cu incandescen (fig.

11). Un spectrometru prevzut cu ambele surse, poate acoperi tot domeniul UV-VIS (fig.11).

Razele de lumin trec prin aer, dar mai nou dirijarea acestora se face i prin fibre optice.

Sistemul dispersiv sau monocromatorul poate fi, n vizibil, un filtru colorat din sticl sau

material plastic transparent dar i un filtru cu interferen, iar n UV -VIS o prism

confecionat din cuar sau, n ultimul timp, sisteme bazate pe reele plane sau concave cu circa

1200 trsturi per mm. Aceste reele sunt integrate n monocromatoare care permit

extragerea unei zone nguste din spectrul UV-VIS, printr-o simpl deplasare a oglinzii (fig. 12).

Limea domeniului spectral care trece prin monocromator depinde mult de limeafantelor de intrare i ieire. Cele mai bune rezoluii se obin prin utilizarea unor

oglinzi prevzute cu distane focale mari (0.2-0.5m).

Detectorul transform semnalul luminos n semnal electric. Acest dispozitiv d aadar un

semnal proporional cu intensitatea care iese din celula de msur. Intensitatea semnalului

recepionat va depinde de lungimea de und - deci de lungimea de und selecionat prin

poziia oglinzii - dar i prin deschiderea fantelor de intrare, respectiv de ieire, din

monocromator. Acestea din urm, limiteaz domeniul spectral dar i intensitatea luminii, n

ansamblu. De aceea fiecare modificare de deschidere a fantelor sau de lungime de und

modific i intensitatea msurat de spectrofotometru.

De-a lungul timpului s-au impus dou tipuri de detectori: tuburile fotomultiplicatoare i

dispozitivele semiconductoare (care pot fi, la rndul lor, detectori cu transfer de sarcin - CCD , n

l. engl.- sau fotodiode cu siliciu - CID).

Fotomultiplicatoarele - nite dispozitive ultrasensibile al crui domeniu liniar se ntinde pe

7 decade - au fost pn nu demult cele mai utilizate dintre acestea.

Pentru spectrofotometrele de rutin, fotodiodele sunt cele mai utilizate. n ultimul timp

au aprut detectoarele cu reelele de diode care constituie de fapt nite diode de dimensiuni mici

nirate pe aceeai plac. n acest caz nu mai este nevoie de fanta de ieire, ceea ce a simplificat

ntructva instrumentaia (fig. 13).


10/30

10


11/30

11

Spectrometria de absorbie n IR

Introducere

Domeniul infrarou (IR) al spectrului undelor electromagnetice conine radiaii cu

lungimi de und cuprinse ntre 0.8 i 1000m. La ora actual se cunosc i se aplic un grup

de metode de analiz chimic care valorific semnalele obinute prin absorbia radiaiilor

din acest domeniu. Domeniul amintit, poate fi divizat la rndul su n trei subdomenii: IR-

apropiat (ntre 0.8 i 2.5m), IR-mediu (ntre 2.5-25m) i IR-ndeprtat (peste 25m).

Domeniul mediu se mai numete i IR fundamental. Acesta este cel mai bogat n informaii

i cel mai accesibil experimental. n vorbirea obinuit este domeniul IR care servete n modcurent att pentru analiza chimic ct i pentru recunoaterea calitativ a combinaiilor

anorganice, organice sau naturale dar i n determinri de structur chimic.

Aparatura

Primele instrumente comerciale pentru domeniul IR au aprut nc din anii 1940.

Diversitatea extraordinar de aparate utilizate astzi n cele mai diferite domenii se

poate mpri n trei categorii:

Fotometre nedispersive bazate pe filtre simple formate uneori chiar din gazele de

analizat. Aceste pot fi monocanal sau comparative.

Spectrometre bazate pe dispersia luminii (folosind prisme sau monocromatoare bazate

pe difracie i interferen) i care pot fi prevzute cu dou canale sau monocanal (cu sau fr

chopper).

Spectrometre bazate pe transformata Fourier, care permit intrarea n celul a ntregului

domeniu spectral i care sesizeaz interferometric liniile caracteristice de absorbie. Aceste

instrumente, datorit unei rezoluii mai bune i a rapiditii, datorate cuplrii cu calculatorul,

n ultimul timp au devenit preferate.


12/30

12

Metode cromatografice - privire de ansamblu

Analiza chimic cromatografic este un domeniu mai recent al analizei instrumentale

care include mai multe metode de separare i totodat de analiz a componenilor amestecului dinprob. n toate variantele, separarea precede analiza i se realizeaz prin repetarea, de un numr

mare de ori, a echilibrului de distribuie ntre dou faze. Una dintre faze este imobil i poart

denumirea de faz staionar (aflat de regul ntr-un tub numit coloan) iar cealalt - faza mobil -

aflat n micare, se deplaseaz prin golurile primei faze. Separarea se petrece n coloana

cromatografic, piesa cheie a ntregii metode.

Faza mobil, denumit i eluent - scurgndu-se continuu (deci cu vitez constant)

prin interstiiile fazei staionare, adeseori poroase, poate provoca migrarea, cu viteze diferite, a

celor n componeni ai amestecului de separat de-a lungul coloanei. Amestecul supus separrii se

introduce sub form de soluie la nceputul coloanei, folosindu-se un dispozitiv de introducere a

probei (de exemplu o micro-sering), i se afl iniial fixat ntr-o zon ngust de la nceputul

coloanei. Splai de eluent, o parte din componenii probei migreaz apoi prin coloan cu

viteze diferite. Acest lucru se datoreaz interaciunilor fizice specifice, dintre moleculele probei

i faza staionar (desigur, nu orice molecul poate migra pe orice faz staionar). Efectul, este

numit retenie i aceasta provoac o aa-numit migrare difereniat. Adic moleculele migreaz n

grupuri, n fiecare grup existnd doar molecule de acelai fel. Aceasta face posibil sesizareacomponenilor, pe rnd, la prsirea coloanei, de ctre un instrument, n grupurile respective -

denumite uneori zone. Instrumentul amintit este un analizor fizico-chimic, sensibil la mai muli (n

mod ideal la oricare) dintre componeni ce ies din coloan i care este plasat n eluent,

imediat dup ieirea din coloan. Acest analizor, denumit detector este capabil s dea un

semnal proporional cu masa sau cu concentraia soluiei de component n faza mobil. n

consecin, dispozitivul, "marcheaz" trecerea fiecreia din substanele ce formeaz iniial proba,

similar cu o fotocelul care nregistreaz trecerea concurenilor la sosire n atletism.

Reprezentarea grafic a semnalului detectorului n funcie de timp poart numele de

cromatogram.


13/30

13

Metode cromatografice de analiz

Notiuni generaleCromatografia

Cromatografia este o metoda de separare si analiza a substantelor chimice din amestecuri,

care se bazeaza pe interactiunea diferentiata a doi sau mai multi compusi de separat (numiti soluti)

cu doua faze cromatografice: faza mobila si faza stationara.

Izolarea substantelor chimice din amestecuri si id 525j99f entificarea componentelor a

reprezentat ntotdeauna una dintre obiectivele prioritare ale chimiei. La ora actuala nu numai n

chimia analitica ci si n tehnologia chimica se manifesta o cerere din ce in ce mai mare de compusi

cu puritate foarte avansata. Separarea amestecurilor n componente este o operatie esentiala care

permite obtinerea acestora ntr-o stare ct mai pura. Aceasta separare se poate face la scara

analitica, daca ne intereseaza sa cunoastem numai compozitia amestecului sau la scara preparativa,

daca vrem sa obtinem fizic componentele separate.

n prezent exista un mare numar de metode de separare care si-au gasit aplicatii n chimie.

Fiecare dintre aceste metode poate cuprinde mai multe tehnici de separare. Cele mai importante

dintre metode de separare sunt cele bazate pe echilibrul ntre faze, care valorifica diferenta dintre

proprietatile de distributie ale componentelor unui amestec ntre doua faze nemiscibile aflate n

contact. Asemenea metode sunt distilarea, cristalizarea, precipitarea, sublimarea, extractia. Acestemetode, cunoscute si aplicate de multa vreme, s-au dovedit a fi insuficiente atunci cnd s-a pus

problema separarii unor amestecuri foarte complexe si a fost nevoie de dezvoltarea unor noi

metode, printre care s-au impus mai ales cele cromatografice.

Principalele avanteje pe care le prezinta cromatografia ca metoda de separare sunt:

- Permite separarea, identificarea si dozarea cantitativa simultana a componentelor

unui amestec.

- Se poate aplica unui numar foarte mare de produse, practic orice compus organic

putnd fi separat printr-o metoda cromatografica

- Sensibilitatea metodelor cromatografice este extrem de ridicata, ceea ce nseamna ca

necesita doar cantitate foarte mica de proba. n acelasi timp nsa se pot aplica si la scara

preparativa.


14/30

14

- Durata analizei este redusa, comparativ cu alte metode de analiza ale amestecurilor

complexe.

1.1. Istoric

Cromatografia a fost initiata n 1901 de botanistul rus Tswet, care a separat niste pigmenti

vegetali pe o coloana umpluta cu carbonat de calciu, folosind ca eluent eterul de petrol. Denumirea

de cromatografie pe care a dat-o acestei metode provine de la faptul ca initial a folosit-o pentru

separarea unor coloranti (chromos = culoare,graphos = scriere n limba greaca).

Urmatorul pas important n dezvoltarea cromatografiei a fost facut n 1941, cnd A. Martin

si R. Synge au initiat cromatografia lichida de repartitie pe coloana, pentru care au primit ulterior

Premiul Nobel pentru chimie n 1952. Ei au separat aminoacizi acilati pe o coloana ce continea

silicagel saturat cu apa, iar drept faza mobila au utilizat n-butanol saturat cu apa. n 1944, au fostpuse bazele cromatografiei pe hrtie, prima forma de cromatografie planara, iar cromatografia de

schimb ionic este utilizata ncepnd din 1947. nceputurile cromatografiei de gaze se leaga tot de

numele lui Archer J.P. Martin, care mpreuna cu A.T. James a separat acizi organici volatili pe o

coloana de sticla umpluta cu Celite acoperita cu ulei siliconic, utiliznd ca faza mobila azotul.

Cromatografia pe coloane cu gel a fost initiata n 1959 de Porath si Flodin, iar cea de

bioafinitate se utilizeaza din 1967. Cromatografia de lichide moderna pe coloana, numita de nalta

performanta sau de nalta presiune (HPLC) poate fi datata la nceputul anilor 1960 si se bazeaza pe

lucrarile lui Csaba Horvth, efectuate la Univesitatea Yale.

1.2. Principiul separarii cromatografice

Principiul de baza al separarii cromatografice consta n distributia inegala a componentelor

unui amestec ntre faza mobila si faza stationara. Acest amestec strabate sistemul cromatografic,

fiind antrenat de catre faza mobila. Distributia inegala este determinata fie de afinitatea diferita a

componentelor amestecului fata de cele doua faze, fie de capacitatea diferita de a difuza n acestea.

Acest principiu este ilustrat n Figura 1.1, pe un exemplu din cromatografia de gaze pe coloane

capilare. Aceste coloane se caracterizeaza prin faptul ca faza stationara se gaseste depusa n strat

foarte subtire pe peretii coloanei.


15/30

15

Figura 1.1. Principiul separarii cromatografice

Moleculele celor doi compusi, 1 si 2 care se gasesc n momentul initial ametecate, ntr-un

volum restrns, vor avea tendinta de a se transfera continuu din faza mobila n faza stationara si

invers, din cauza agitatiei termice. Deoarece moleculele compusului 2 au o afinitate mai mare fata

de faza stationara, ele vor fi mai puternic retinute n aceasta faza. Drept urmare, dupa un anumit

interval de timp se va nregistra o ramnere n urma a acestei componente, comparativ cu

componenta mai slab retinuta 1. Trebuie remarcat faptul ca aceasta separare are loc n timpul

deplasarii n coloana, deci este in proces dinamic.

1.3. Clasificarea metodelor cromatografice

Exista o serie de criterii pe baza carora se poate face o clasificare a metodelor

cromatografice: mecanismul separarii, natura fazelor cromatografice, configuratia sistemului

cromatografic, etc.

1. Clasificarea n functie de mecanismul separarii

1.1. Cromatografie de adsorbtie

1.2. Cromatografie de repartitie


16/30

16

1.3. Cromatografie cu faze chimic legate

1.4. Cromatografie de schimb ionic

1.5. Cromatografie de excluziune

1.6. Cromatografie de afinitate

n functie de mecanismul separarii, metodele cromatografice se clasifica n:

- Cromatografie de adsorbtie, n care fenomenul principal care sta la baza separarri

este adsorbtia, iar afinitatea componentelor pentru cele doua faze este n functie de coeficientii lor

de adsorbtie.

- Cromatografie de repartitie, n care fenomenul care determina separarea este

extractia si separarea componentelor se face n functie de diferenta dintre coeficientii lor de

repartitie ntre cele doua faze.- Cromatografie cu faze chimic legate, care este intermediara ntre cromatografia de

adsorbtie si cea de repartitie, fiind o combinare a acestora.

- Cromatografia de schimb ionic, care are la baza interactiunile electrostatice si

difuzia, iar separarea componentelor se face n functie de sarcinile lor electrice, constantele de

disociere si diametrul efectiv al ionilor.

- Cromatografia de excluziune (numita si cromatografie pe gel), n care fenomenul

principal este difuzia, iar separarea se face n functie de marimile efective ale moleculelor

componentelor.

- Cromatografia de bioafinitate, n care separarea are loc datorita unor interactiuni

biochimice specifice cu asa-numitele grupari de afinitate.

Trebuie mentionat ca n afara n practica cromatografica se ntlnesc si variante

intermediare sau mixte ntre aceste tipuri principale si ca exista si alte tipuri de cromatografie, care

sunt nsa mai putin uzuale.


17/30

17

2. Clasif icarea n functie de natura f azelor cromatograf ice

2.1. Cromatografie de gaze

2.1. Gaz-lichid (GLC)

2.2. Gaz-solid (GSC)

2.2. Cromatografie de lichide

2.1. Lichid-lichid (LLC)

2.2. Lichid-solid (LSC)

2.3. Cromatografie cu fluide supercritice (SFC)

n functie de starea de agregare a fazei mobile, avem trei tipuri de cromatografie: gazoasa,

lichida si cu fluide supercritice. Fiecare dintre acestea se submparte n functie de natura fazei

stationare, care poate fi solida sau lichida. n cazul cromatografiei cu fluide supercritice ndenumire nu se face referire la natura fazei stationare. Mai trebuie precizat ca n cazul n care faza

stationara este lichida, ea trebuie fixata pe un suport solid corespunzator, n general un material

poros.

3. Clasif icarea n functie de configuratia sistemului cromatografi c

3.1. Cromatografie pe coloana

3.1. Cromatografie pe coloane clasice (cu umplutura)

3.2. Cromatografie pe coloane capilare

3.2. Cromatografie planara

3.1. Cromatografie n strat subtire

3.2. Cromatografie pe hrtie

n functie de configuratia sistemului cromatografic, avem cromatografie pe coloana si

cromatografie planara. Cromatografia pe coloana cuprinde cromatografia pe coloane clasice (cu

umplutura) si cromatografia pe coloane capilare (numite si coloane tubulare deschise).

Cromatografia planara cuprinde la rndul ei cromatografia pe hrtie si cromatografia n strat

subtire.


18/30

18

1.4. Schema de principiu a cromatografului

Este prezentata n Figura 1.2. Faza mobila care se gaseste ntr-un rezervor de faza mobila 1

trece printr-un dispozitiv de masurare si reglare a debitului 2, apoi ajunge n dispozitivul pentru

introducerea probei 3. Aici are loc preluarea probei de catre faza mobila, peoba fiind n continuare

transportata prin coloana cromatografica 4, unde are loc separarea componentelor. Coloana 4 se

gaseste n mod uzual ntr-o incinta termostatata (cuptor n cazul cromatografiei de gaze) pentru ca

analiza sa se desfasoare la o temperatura stabilita. Componentele separate ajung n detectorul 5,

unde fiecare componenta este pusa n evidenta sub forma unui semnal distinct. Aceste semnale

sunt nregistrate de un nregistrator 6 sau reprezinta semnalul de intrare al unui sistem de achizitii

de date (integrator sau calculator) care permite prelucrarea si stocarea rezultatelor.

Prob

1 - rezervor faza mobila

2 - dispozitiv de reglare si

masurare a debitului

3 - dispozitiv de introducere a

probei

4 - coloana cromatografica

5 - detector

6- nregistrator sau

integrator

Figura 1.2. Schema de principiu a cromatografului


19/30

19

Diagrama care reprezinta rezultatul analizei cromatografice se numeste cromatograma. Ea

este nregistrata n general ca o functie a intensitatii semnalului detectorului n raport cu timpul.

Semnalul corespunzator fiecarei componente care apare n cromatograma se numeste pic

cromatografic, iar aria picului este proportionala cu concentratia componentei respective. n cazul

cromatografiei planare, cromatograma este chiar placa sau hrtia pe care a avut loc analiza, iar

componentele sunt evidentiate sub forma unor spoturi. Un exemplu de cromatograma este data n

Figura 1.3.

Figura 1.3. Analiza cromatografica a unui amestec de hidrocarburi.

Not. Fiecare pic cromatografic reprezinta cte o componenta separata.


20/30

20

Cromatografia de gaze, lichide i pe strat subire

n cromatografia de gaze (GC) lichidul volatil este injectat cu ajutorul unei pompe

de cauciuc ntr-un port injector, care vaporizeaz proba. Probele gazoase pot fi injectate

folosind o siring adecvat. Un gaz inert purttor poart proba prin coloana ce conine faza

staionar. Gazul purttor servete ca faz mobil. Dup traversarea coloanei, particulele separate

de solut intr ntr-un detector. Rspunsul este afiat pe un calculator ca funcie de timp.

n figura 4.1 este redat schema principalelor etape n cromatografia de gaze:

n figura 4.2 este ilustrat structura coloanei de separare, ntr-o perspectiv din seciune. i

construcia unei coloane de separare.


21/30

21

Figura 4.4 ilustreaz asamblarea prilor componente ale unei instalaii de cromatografie

de gaze.

n cromatografia pe strat subire (TLC), un spot de prob este aplicat peste o

bucat de hrtie sau sticl avnd faza staionar impregnat. Captul suprafeei de hrtie sau sticl

este apoi scufundat ntr-o cantitate de solvent, care servete ca faz mobil. Solventul migreaz

de-a lungul fazei staionare, separnd componenii probei n lungul drumului su (fig. 4.4).


22/30

22

Cnd solventul ajunge n vecintatea prii superioare, este nlturat cantitatea

suplimentar de solvent i este lsat s se usuce. Civa dintre componenii probei sunt vizibili n

acest moment Alte msurtori sunt n mod curent efectuate pentru a detecta toi componenii

probei.

Cromatografia de lichide de nalt performan (HPLC) refer noile proceduri de

cromatografie de lichide bazate pe o instrumentaie sofisticat .

Acestea sunt cele mai mult folosite dintre toate metodele de separare (fig. 4.5).


23/30

23

Analiza calitativ si cantitativ in cromatografie

ANALIZA CALITATIVA (IDENTIFICAREA SUBSTANTELOR SEPARATE) se

realizeaza la iesirea din coloana cu ajutorul detectorului. Cromatograma reprezin t succesiunea depicuri cromatografice produsa de detector. Detectorul transforma o prop a compusilor da analizat

in semnal electric, proportional cu cantitatea de substanta. Identificarea componentilor

corespunzatori picurilor cromatografice se poate face in doua moduri:-prin compararea timpilor de

retentie ai componentilor cu al unor etaloane cunoscute in aceleasi conditii experimentale; aceasta

metoda nu asigura certitudinea identitatii unei substante;-prin retinerea componentilor eluati pentru

o analiza ulterioara prina alte tehnici analitice, cum ar fi spectometria in IR sau spectometria de

masa, contribuind astfel la cresterea procentelor de certitudine.

Daca pentru caract sunt utilizate datele de retentie este necesar sa se controleze cu grija

parametrii de curgere si de temperatura, deoarece comparatia dintre proba necunoscuta si standard

se face tocmai pe baza acestor date. Intrucat foarte multi compusi diferiti pot avea acelasi timp(sau

volum) de retentie este necesar sa se utilizeze mai multe coloane cu selectivitati diferite.

Pentru ANALIZA CANTITATIVA este foarte important standardizarea conditiilor de

lucru si cunoasterea factorului de raspuns al detectorului pentru fiecare component determinat.

Analiza cantitativa consta in trei etape:-obtinerea comtogramei;

-masurarea maximelor (picurilor) sau a suprafetelor -interpretare rezultatelorSuprafata integrate a unui pic este direct prop cu cantiatea de solut eluat. Se poate utilize si

inaltimea picului, dar rezultatele sunt mai putin precise. Masurarea suprafetei se face prin

urmatoarele metode:metoda triunghiului, metoda planimetrarii (care consta in determinarea ariei

cu ajutorul unui planimetru), metoda decuparii si cantaririi, integrarea electronica. Calculul

rezultatelor se poate face in mai multe moduri: normalizarea interna, standardizarea interna,

metoda adaosului standard.In cadrul metodei de normalizare comnpozitia procentuala este

determinate prin masurarea ariei fiecarui pic si impartirea ariilor individuale la toata aria totala.

Acest lucru presupune ca au fost eluate toate picurile probei si ca raspunsul detectorului este

acelasi pentru fiecare compus.

STANDARDIZAREA INTERNA consta in adugarea la proba de analizat, inainte de a fi

analizata, a unei cantitati cunoscute dintr-o substanta standard. Se determina apoi raportul dintre


24/30

24

suprafetele picurilor substantei standard si cele ale substantei de analizat, pe baza caruia se poate

determina cantiatea de substanta din proba. Ci=Ai*fi/AS*fs *CS

Unde: Ci este concentratia compusului de analizat ; Cs este concentratia standardului ; Ai

este aria corespunzatoare picului compusului de analizat; As este aria corespunzatoare picului

standard; fi , fs sunt factorii de raspuns ai detectorului pentru cele doua substante.

In cazul metodei adaosului standard se obtin cromatograme pentru proba ca atare si dupa

ce s-a adaugat in proba o cantiate cunoscuta din substanta de analizat.

Diferenta dintre suprafetele celor doua picuri cromatografice este suficienta pentru a

determina cantiatea initiala de substanta din proba . Ci=CS*Ai /A-Ai -unde A este aria obtinuta

dupa adaugarea cantitatii standard.


25/30

25

Aplicaiile cromatografiei

Cromatografia este utilizata pentru :

Analizaexaminarea amestecului, a componentelor sale si relatiile dintre acestea Identificare determinarea unui amestec sau componente pe baza unor componente

deja cunoscute

Purificare separarea componentelor pentru a izola unul dintre ele ce prezinta interespentru studii ulterioare

Cuantificaredeterminarea cantitatii amestecului si/sau a componentelor prezente inproba

Exemple din viata cotidiana in care este aplicata cromatografia:

Companii farmaceutice determinarea cantitatii fiecarui component chimic din noileproduse

Spitaledepistarea drogurilor sau a nivelului de alcool din sangele pacientilor Medicina legalacompararea unei probe gasite la locul crimei cu proba prelevata de la

suspect

Protectia mediuluideterminarea nivelului de poluare din sursele de apa Aplicatii industrialepentru a purifica un precursor

Experimentul cromatografiei pe hartie

Ce culoare are markerul?


26/30

26

Rezumatul experimentului

Scop:

Pentru a initia studentii in principiile si terminologia cromatografiei si pentru

a demonstra separarea colorantilor din markere cu metoda cromatografiei pe hartie.

Timpul necesar:

Timpul de pregatire: 10 minute

Durata experimentului: 45 minutes

Costuri:

Mai putin de 30RON

Materiale necesare

3 pahare Berzelius 3 capace Apa distilata Izopropanol Cilindre gradate 3 filtre de hatie Marker de diferite culori Creion Rigla Foarfec Banda adeziva

Prepararea solutiei de izopropanol

Se prepara 15ml din fiecare concentratie de izopropanol din fiecare pahar etichetat50% , 70%, 100%


27/30

27

Prepararea benzilor de cromatografie

Se taie 3 benzi de hartie de filtru. Se traseaza o linie cu creionul la 1cm

deasupra marginei inferioare.

Se eticheteaza fiecare banda conformsolutiei corespunzatoare.

Se deseneaza un punc cu fiecare marker pelinia trasata anterior.

Developarea cromatogramelor

Plasarea benzilor in paharele Berzelius Se asigura ca solutia nu depaseste linia de start Paharele Berzelius se tin acoperite Se lasa benzile in pahare pana cand faza mobila

migreaza pana la 2 cm de marginea superioara a

fazei stationare.

Se scot benzile si se lasa la uscat.


28/30

28

Interpretarea cromatogramelor

Colorantul negru

1. Colorantul separatmov si negru

2. Insolubil in concentratii mici de izopropanol

3. Solubil in concentratii de izopropanol >50%


29/30

29

Colorantul albastru

1.Colorantul separatportocaliu

2.Solubil in concentratii mici de izopropanol.

3.Partial solubil in concentratii izopropanol>70%

Colorantul portocaliu

1.Colorantul separatportocaliu

2.Solubil in concentratii mici de izopropanol.

3.Partial solubil in concentratii izopropanol>70%


30/30

Bibliografie

1. *** Compendiu de Lucrri Practice: Metode fizico-chimice de analiz, Ed. Lumina,

Chiinu, 1993.

2. *** Engineering Statistics Handbook, disponibil pe Internet la site-ul:

http://www.itl.nist.gov.div989/handbook/

3. C. Luca, Al. Duca, Al. Crian, Chimie Analitic i Analiz Instrumental, EDP, Bucureti,

1983.

4. C. Pumnea, I. Dina, Fl. Sorescu, M. Dumitru i T. Niculescu, Tehnici Speciale de Analiz

Fizico-Chimic a Materialelor Metalice, Ed. Tehnic, Bucureti, 1988.

5. D.J. Pietrzyk, i C. W. Frank, Chimie Analitic, Ed. Tehnic, Bucureti, 1989.

6. E. Cordo, Analiz Instrumental, Univ. Babes-Bolyai, Cluj-Napoca, 1988.

7. E. Selin Lindgren, X-ray Fluorescence Analysis - Energy Dispersive, n Encyclopedia of

Analytical Chemistry Editor - Robert A. Meyers, John Wiley & Sons Ltd, Chichester.

ISBN 0-471-97670-9 -publicat i pe Internet.

8. F. Rouessac, A. Rouessac, Analyse Chimique, Methodes et techniques instrumentals

modernes, 3 e edition, Masson, Paris, 1997.9. G. Niac i O. Horovitz, Chimie-Fizic - ndrumtor pentru lucrri de laborator, lito.

Institutul Politehnic Cluj-Napoca, Cluj-Napoca, 1982.

10. H. Nacu, L. Jntschi, T. Hodian, C. Cimpoiu and G. Cmpan, Some Applications of

Statistics in Analytical Chemistry, Rev. Anal. Chem., 18(6), 409-456 (1999).

11. H. Nacu, Metode i Tehnici de Analiz Instrumental, Ed. U.T.PRES, Cluj-Napoca,

2003.

12. http://207.189.173.115/webdoc3.htg/Docs/00326405.pdf

13. L. Jntschi, Metrologia i monitorizarea mediului, Amici, Cluj-Napoca, 2003, 148 p.,

ISBN 973-85727-2-X.

Date post:	14-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	tulipa-nigrarosa
View:	220 times
Download:	0 times

proiect_1_cromatografia

Documents