instrumentalne analize
Post on 09-Feb-2016
371 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Radne
Pomoćne
Referente
Redoks
Gasne
Metalne
Membranske
red
oks
a
alog
nF
10lnRTEE
E – standardni redoks potencijal (V); E=f(T)
(Ako potencijal elektrode zavisi od pH rastvora umesto E u izrazu se koristi E - formalni redoks potencijal)
n - razmenjenih elektrona aoks i ared – aktivitet oksidovanog i redukovanog oblika supstance
R – univerzalna gasna konstnta R = 8,314 (JK-1mol-1)
T – temperatura (K)
F – Faradejeva konstanta F = 96485 (Cmol-1)
Ako je temperatura t = 25oC, ln 10 = 0,059 (V)
F
RT
pH
10lnRT
FE2rH IND
rH – veličina koja takođe definiše redoks potencijal sistema
(0< rH < 41,8) EIND– potencijal indiferentne indikatorske elektrode (V)
zz M
θ
/MMloga
zF
RTln10EE
M/MzE
zMa
- standardni redoks potencijal sistema Mz+/M - aktivitet metalnoh jona
Konstantnost potencijala
Nepolarizovanost
Stabilnost
Reproduktivnost
Kapacitet
Difuzioni potencijal
Temperaturni koeficijent
Električna otpornost
Oblik
A
MA
z
M
red
ox
a
P
nF
RTFEE
anF
RTFEE
a
a
nF
RTFEE
log10ln
log10ln
log10ln
Srebrna:
Kalomelova elektroda:
Zasićena:
2
Cl
ClHg
Hg2/Hg a
Plog
F2
10lnRTEE 22
22
2222
log059,0
2/ ClHgHgHgP
zEE
KClCl
AgCl
AgAg C
P
zF
RTEE
)(log10ln
/
(V) 0E ; pHnF
RTln10E θ
/H2H 2
2/1
H
H
)p(
alog
F
10lnRTEE
2
Hinhidronova:
Staklena:
pHF
10lnRTEE VCE o
hidrhin 699,0)25(/
maref,ust EEEE
)pHpH(F
10lnRTE mum
)pHpH(F
10lnRTEEE muaref,ust
mkst pHF
10lnRTEE
mkst pHF
10lnRTSEE
teorijsko
novarst
)dpHdE(
)dpHdE(S
F
10lnRT)dpHdE( teorijsko
Jon-selektivne elektrode:
Staklena
Elektrode zasnovane na neorganskim solima
Elektrode zasnovane na organskim izmenjivačima
jona i neutralnim nosačima
Gas-osetljive elektrode
Ostale: enzimske, na bazi PAM, na bazi FET-a
Jon-selektivne elektrode:
Anjonske
Katjonske:
)akalog(Fz
10lnRTEE IK zz
IKIK
K
K
)akalog(Fz
10lnRTEE IA zz
IAIA
A
A
A
A
A
K
K
K
aFz
RTEE
aFz
RTEE
log10ln
log10ln
pMFz
10lnRTEE
K
K
pAFz
10lnRTEE
A
A
Indikatorska elektroda (kombinovana)
Referentna elektroda
Elektrolitička veza
)pHpH(F
10lnSRTEEE muaref,ust
Nedostaci:
Asimetrični potencijal (izobestična tačka)
Gubitak osetljivosti – starenje
Mala mehanička otpornost
Velika električna otpornost
Tendencija adsorpcije
Rastvor se podvrgava kratkotrajnoj
elektrolizi pri promenljivoj razlici
potencijala
Kvalitativna karakteristika: Er, E1/2
Kvantitativna karakteristika: id
)/log((
10ln2/1 iiid
nF
RTEE
log(id-d)/i
E
E1/2
2,303RT/nF
Cd2+ + 2e Cd(Hg)
2Hg – 2e Hg2Cl2
Ilkovičeva jednačina:
id = KCm2/3t1/6D1/2
E = f(di/dE)
E = f(d2i/dE2)
Analize više depolarizatora pri zajedničkim
uslovima (osetljivost, kompenzacija
difuzione struje, itd.)
50 mV razlika polutalasnih potencijala
(klasična 100 mV)
Odnos koncentracije 1000:1 (klasična 50:1)
iF = id + im
ig = iF + ic + ir + io
Migraciona: visoka koncentracija pomoćnog
elektrolita
Kapacitetna: eliminacija električnim putem
do 10-6 mol/l; pulsne tehnike
• Mala površina elektrode (d = 0,02 – 0,08 mm)
– reproduktivnost saopštavanja potencijala
• Mogućnost ponavljanja analize
• Visok nadnapon izdvajanja vodonika
• Obnavljanje elektrodne površine –
reproduktivnost procesa
• Momentalno uspostavljanje potencijala
• Ograničenost anodnog potencijala (+0,4 V)
• Diskontinualan rad
Rezervoar žive
Kapilara
Mikrometarski zavrtanja
Tipovi:
Viseća
Sedeća
Kiseonični maksimumi:
Polarografski maksimumi: I (adsorpcija), II
vrste (konvektivni prenos mase unutar
elektrode)
Primarna kulonometrija:
F
Qm
m – masa supstance na generatorskoj elektrodi
Q – protekla količina struje (C = As)
q – masa ekvivalenta izdvojene supstance koja reaguje sa jednim molom elektrona (gmol-1)
elt
tdtiQ0
it = iel = const: Q = iel tel
E = const it = i0e-kt
el el
el
t
0
t
0
kt0kt
0t e1k
idteidtiQ
D
V
Ak
r
Generatorska katoda:
G + ne T
Generatorska anoda:
G T + ne
Pomoćna anoda:
T G + ne 4OH- O2 + 2H2O + 4e
Pomoćna katoda:
T + ne G 2H+ + 2e H2
Titracija ireversnog sistema reversnim:
i
t ET ZTT
Titracija reversnog sistema ireversnim:
i
t
2 S2O32¯ + J2 S4O6
2¯ + 2 J¯
2 S2O32¯ + J3
¯ S4O62¯ + 3 J¯
2J- J2 + 2e
3J- J3- + 2e
J2 + C6H8O6 2J- + 2H+ + C6H6O6
J3- + C6H8O6 2J- + 2H+ + C6H6O6
2
M
F
Qm
)J(J 32
F2
Qx
F
Q
F2
Q2x
• 2 S2O32¯ + J2 S4O6
2¯ + 2 J¯
• 2 S2O32¯ + J3
¯ S4O62¯ + 3 J¯
Promene smera struje se dešavaju sporije od fenomena
relaksacije
500 Hz, 1000 Hz
Detektor - osciloskop
100 MHz
Eliminacija elektrolize
Visoka osetljivost
Mogućnost multielementarne analize
Visoka selektivnost
Selektivnost prema različitim fizičko-hemijskim oblicima i valentnim stanjima analita
Mogućnost direktne analize
Mogućnost automatizacije i kontinualnog monitoringa
Mobilnost – in situ analize
Prihvatljiva cena
Mala potrošnja energije
Fe2+/Fe3+
Tl+/Tl3+
Sn2+/Sn4+
Sb3+/Sb5+
As3+/As5+
Se4+/Se6+
Mn2+/Mn4+
Sile koje ubrzavaju: F1
Solvodinamičke (hromatografske)
Elektrostatiske (razdvajanje u elektricnom
polju)
Elektrolineticke
Gravitacione (sedimentacione metode)
Sile koje usporavaju: F2
Sila trenja
Elektrostatičke
Dipol-dipol interakcija
Adsorpcione
Osmotske
Efekti molekulskih sita
Difuzione
Adsorpciona
1,3`
21
1`
```
``
xCkCs
Cmk
CmkCs
Wm
Ws
Cm
Cs
Wm
WsKiki
Am
As
Cm
Cs
Vm
AsKiki
x
m
Proteini A i G – antitela
Antitela – proteini
Boje – adsorpcija proteina, enzima
Ligandi, supstrati, kofaktori – enzimi
Lektini – glukozinolati
Metalni joni – proteini bogati His, fosforilovani proteini
Borna kiselina – planarne cis diolne grupe ugljenih hidrata i komponenata nukleinskih kiselina
Sekvenca nukleotida – complementarna RNK
Afinitetna
Afinitetna - elucija
Promena pH (snizavanje)
Dodatak visoke koncentracije soli (NaCl – 1
mol/l)
Agensima koji ometaju hidrofobne interakcije
i vodonične veze (urea, tiourea, Na-tiocijanat,
guanidine hidrohlorid)
Na molekulskim sitima
Vi
VmVeK
KVVV ime
Molekulska sita
Kserogeli – umreženi dekstran, umrezeni
poliakrilamid
Aerogeli – porozno staklo
Kombinovani – Agaroza, Sefaroza, S/DVB
Slabi katjonski:
- karboksilna, fenolna, amidoacetatna
- sulfonatna
Jaki katjonski:
Jaki anjonski:
- kvaternerne amonijum grupe
- dimetil amino, trimetilamino, amino
Slabi anjonski:
H
LN
LH
2
4/
4
w
w
354,2
2/1b
22
164
/
w
t
w
trHLN r
2
2/1
545.5
b
tN r
2222
)4/()4/()/( trwLLwLLLL
H
n = L/H
H = L(w/tr)2
H = H1+H2+H3
n – broj ekvivalentnih teorijskih podova
H – visina ekvivalenta teorijskih podova
pdA 2
mDB 2
m
p
D
dCm
2
s
f
D
dkfCs
2
`)(
- faktor pakovanja
dp - precnik cestica
- lavirint faktor, manji, 1 Dm – koeficijent difuzije u mobilnoj fazi
CsCmC
- konstanta zavisna od
kapacitetnog faktora i nacina
pakovanja
f(k`) – konstanta zavisna od kapacitetnog faktora
Ds – koeficijent difuzije u stacionarnoj fazi
Hawkes
Knox
Cuu
BAH
uCCu
BH ms )(
Cuu
BAuH 3/1
Van Deemter
Metode kvantifikacije u TLC
Kalibraciona kriva
Denzitometrija
Merenje intenziteta radioaktivnog zracenja
Eluiranje: spektrofotometrija, IR, MS,
elektroanalitika, NMR
HPTLC
Piezoelektrični uredjaji za nanošenje
2D
Smanjena nesigurnost polozaja i površine mrlje
Niza cena analize
Kraće vreme analize
Niska cena održavanja
Jednostavna priprema uzoraka
Mala potrošnja rastvarača
Mogucnost vizuelne detekcije
HPTLC TLC
Debljina sloja 100 um 250 um
Efikasnost Visoka Umerena
Razdvajanje 3-5 cm 10-15 cm
Trajanje analize Znatno krace Duze
Sorbent Silika gel, C8, C18 Silika gel, Aluminium oksid,
Kieselguhr
Razvijanje Uz znatno manji utrosak
mobilne faze
Dosta mobilne faze
Nanosenje uzorka Autosampler Manuelno
Detekcija UV/VIS fluorescentni skener
uz denzitometar I automatsku
kvalitativnu I kvantitativnu
analizu
Ručna
Eluciona
Frontalna
C C
A+B+C A+B+C
B+C B+C
A+B+C
Metoda istiskivanja
D
A
B
D
D
A
B
Asimetrija pika:
Loša rezolucija
Pogrešna procena broja ekvivalentnih teorijskih
podova
Netačna kvantifikacija
Gubitak manjih pikova
Loša reproduktivnost
min
maxln
41
V
VNnc
jedinjenja 86ml 1
ml 30ln
4
000,101 cn
Vmax i Vmin – maksimalna i minimalna zapremina mobilne faze
u kojoj se analit moze eluirati i detektovati
Kapacitet kolone
Injektovanje uzorka
Gasna slavina
Split injektor
Spiltless injektor
Direktno na kolonu
Programmed Temperature Vaporizing Injection
(PTV)
Sa koncentrovanjem isparljivih analita (Purge and
Trap)
mt
ldkQ
2
Detektori
Detektor termičke provodljivosti (TCD)
Vodonikov plameno-jonizacioni detektor (FID)
Elektron-apsorbujući detektor (ECD)
NP detektor
Maseni spektrometar (MS)
Termičke provodljivosti
Plameno-jonizacioni
Elektron-apsorbujući
NP detektor
MS detektor
GC MS interfejs
Analiti se ne smeju kondenzovati niti raspadati
Interfejs se mora nalaziti na temperaturi iznad
tačke ključanja supstanci
Složeniji kod instrumenata sa punjenim
kolonama
More complicated in instruments with packed
columns
Headspace tehnika
1950. god. uvedena
Tehnika pripreme uzoraka za odredjivanje
isparljivih supstanci u cvrstim i tecnim
uzorcima
Jednostavna
“Čista”
Kriogeno koncentrovanje
Kriogeno koncentrovanje - konstantna T
Kriofokusiranje – temperaturni gradijent
1. Vece zapremine gasa nosača koji sadrži komponentu se prevodi preko hladnog sorbera
2. Brzim zagrevanjem sorbera akumulirani analiti se oslobadjaju
Kriogeno koncentrovanje
1. Kada je potrebno u GC uvesti veće zapremine gasne faze (niže koncentracije, mali K)
2. Kada je unosenje uzorka suviše dugo trajalo
3. Kada je desorpcija u dinamičkoj head space dugo trajala
Kriogeno koncentrovanje
1. Kada je potrebno u GC uvesti veće zapremine gasne faze (niže koncentracije, mali K)
2. Kada je unošenje uzorka suviše dugo trajalo
3. Kada je desorpcija u dinamičkoj head space dugo trajala
Sistemi kriogenog fokusiranja
1. Mala predkolona (3 cm) koja se hladi tečnim azotom (40x)
2. Cela kolona se hladi tečnim azotom
3. Dinamičko hladjenje
Problemi
1. TT likvidnih faza – zamrzavanje i zadrzavanje analita nedefinisanim mehanizmom (adsorpcija, zamrzavanje)
2. Voda iz uzorka – sušenje LiCl na Chromosorb-u
3. Kriogene kolone – aktivne!!!
HPLC
Mobilna faza – tečnost u kojoj su analiti rastvorni
Značajna uloga mobilne faze u retenciji analita
Stacionarna faza – čvrsta, tečna ili gel
Pritisci – 400 bar
Kolone i detektori moraju biti otporni na visoke pritiske
Značajna uloga pufera – kontrola jonizacije
Filtri, guard kolone
Zaštita analitičkih kolona
Filtri 10 -30 m
Pojedine pumpe takodje poseduju filtre
Velik broj filtera – nepoželjno zbog otpora protoku i formiranja mehurova
Saturacione kolone – pre analitičke, štite od degradacije uzrokovane puferima visoke pH
Delovi od nerdjajućeg čelika
Vodovi, “liner”-i se pasiviziraju
Sprečavanje korozije uzrokovane visokom (do 200 mmol/l) koncentracijom halida
Predkolonu i kolonu je potrebno ukloniti
Pasivizacija – provodjenjem 20% azotne kiseline i ispiranje vodom
Uklanjanje iskristalisanih pufera i nataloženih organskih materijala
Za veće koncentracije halida preporučuje se primena delova od titanijuma i primena pumpi sa polimernim glavama (PEEK)
Pumpe
Moraju obezbediti stabilan protok od 10 l/min – 2 ml/min
Kod HPLC MS protok zavisi od
primenjenog interfejsa
Elektronski-kontrolisane pumpe
Najčešće su klipne pumpe
- sa jednosmernim kretanjem klipa
- sa naizmeničnim kretanjem klipa
- sa klipovima smaknutim u fazi
HPLC
Podeona – 80% svih aplikacija
Na izmenjivačima jona – 15%
Drugo – 5%
Izokratski
Jednostavnije
Brže
Niža cena
Jedna pumpa
Mešač nije potreban
Neophodna reekvilibracija sistema izmedju analiza
Ograničena selektivnost
Gradijentno
Pri razdvajanju supstanci različitih polarnosti
U hromatografiji na obrnutim fazama – brža elucija kasnih pikova
Razdvajanje preklopljenih pikova
Sporije razdvajanje
Veća fleksibilnost
Više pumpi - viša cena
HPLC Kolone
Kolone
Nerdjajući čelik ispolirane unutrašnje površine (kompleksiranje od strane gvoždja, hroma i nikla)
Nerdjajući čelik prevučen staklom
Staklo
Stopljena silika
Polimeri
Meki spoljašnji polimeri
Porozne frite – 0.5 m; 2 m
Stacionarne faze
Hemijski vezane faze – na bazi silika gela
Hemijska modifikacija odredjuje polarnost
Polimerizacija na nosaču
Za razliku od GC stacionarna faza ne daje
pozadinski šum u detektoru osim ako
neadekvatan pH ne izaziva njenu degradaciju
Porozne mikrosfere
Najčešće primenjivane
Dostupne, efikasne, dugotrajne, praktične
Različitih prečnika, veličina pora, specifične
površine
Čvrste
Dostupne različitih prečnika 1,5 – 2,5 m
Ograničen kapacitet
Oštri pikovi
Perfuzione
Velike pore: 4000 – 8000 A
Manje pore: 300 - 1000 A
Preparativno izolovanje makromolekula
(proteini)
Poroshell
1,7 m čvrsto jezgro od silike sa 0,5 m
poroznim spoljašnjim slojem
Uniformna raspodela veličina – gusto pakovanje –
veća efikasnost
Poroshell
Proizvodnja slaganjem slojeva
Usavršena proizvodnja - koacervacija
Usavršena rezolucija
2 m frita, otporne na zapušenje
80-90% bolja efikasnost razdvajanja uz manje
otpore
Mogućnost transfera na UHPLC
Čestice od silike
Najviše korišćene
Dostupne različite poroznosti (7, 30, 100 nm)
Dostupne različitih veličina (3, 5, 10 m)
Dostupne pravilnog sfernog i nepravilnog oblika
Čestice od silike
Ne menjaju zapreminu u kontaktu sa rastvaračem
Ne smeju se koristiti na pH>8
Nedostatak – kiseli karakter
Otporne
Dug vek trajanja
Modifikovane - kompatibilne sa vodenim i organskim rastvorima
Porozni polimeri
Nesubstituisani – pogodni za razdvajanje na obrnutim fazama
PS – DVB
Substituisani metakrilat
Polivinil alkohol
Širok raspon pH: 1-13
Porozne mikrosfere i čvrste
Širokih pora – preparativna, za uklanjanje proteina
Porozni polimeri
Jaka hidrofobna retencija
N = ½ N (silika)
Bubrenje – izraženije kod gradijentnog režima
Modifikovani: - C18
-NH2
-CN
-COOH
-SO3H
-NR3+
Grafitisani ugljenik
Za razdvajanje na obrnutim fazama
Porozne mikrosfere različitih veličina
Geometrijski izomeri
U širokom opsegu pH i temperature
Izuzetno jaka adsorpcija nečistoća
Kolone malih dužina i skupe
Aluminijum-oksid
Različitih veličina pora
Za razdvajanje na normalnim fazama umereno polarnih analita
Za razdvajanje na obrnutim fazama – prevlačenje polimernom fazom (polibutadien)
Do pH 12
Ne sme se koristiti za uzorke koji sadrže karboksilne kiseline
Ne pokazuje izrazite prednosti u odnosu na siliku
Na bazi cirkonijuma
Porozne mikrosfere i neporozne ultramikrosfere
Komercijalno – polimerom prevučene cirkonijum mikrosfere
pH: 1 – 14
Za razdvajanje izrazito baznih jedinjenja
T: do 100C
Ugljen-dioksid, F, fosfati, Luisove kiseline, karboksilne i sulfonske kiseline moraju u potpunosti biti uklonjen iz uzorka
Karakteristike kolone
Broj teorijskih podova (N)
Faktor asimetričnosti pikova
Selektivnost
Pad pritiska
Reproduktivnost retencionih faktora
Koncentracija vezane faze
N raste kod:
Dobro pakovanih kolona
Dužih kolona
Manjih protoka
Manjih čestica
Mobilnih faza manjeg viskoziteta
Manjih molekula analita
Gubitak performansi kolone:
Blokiranje friti ili punjenja kolone
Apsorpcija/adsorpcija nečistoća
Mehaničko ili termijsko oštećenje
Hemijsko oštećenje
HPLC Detektori:
UV/VIS (varijabilni UV)
DAD detektor (Diode Array Detector)
Fluorescentni
Refraktometrijski
Elektrohemijski
Konduktometrijski
ELSD detektor (ELSD)
Viskozimetrijski
MS
Zahtevi detektora
Minimalna disperzija pika
Osetljivost
Linearnost
Selektivnost
Više redno vezanih detektora
2
det
222 colinjtot
det,i
outi
dc
dUS
i
outi
d
dUS
UV/VIS
•Signal elektronski linearizovan
•Za velike A – nelinearnost usled nejednakosti apsorpcionog
koeficijenta
•Velika A – veliki šum i pozadinska apsorpcija
•Kod rastvarača koji intenzivno apsorbuju - smanjuje
se odnos S/N
bcII 100
Varijabilni UV
Optičke ćelije od kvarca (190 – 650 nm)
8 l za punjene kolone
1 l za kapilarne kolone
Detektori koji prate signal na jednoj talasnoj
duzini – živina lampa na 254 nm
Varijabilni – volframova i D lampa
Difrakcione rešetke: 2-5 nm
Promena talasnih dužina omogućava da se za
svaki pik nadju uslovi najveće osetljivosti
Varijabilni UV
DAD
•Rotirajuća ili vibrirajuća difrakciona rešetka ispred
ćelije (1 s)
•Polihromatska svetlost prolazi kroz ćeliju
•DAD – polihromator se nalazi iza ćelije
•Dispergovana svetlost pada na 200-500 dioda
•Svaka dioda odgovara odredjenoj talasnoj dužini i
deo je strujnog kola
• Ciklus merenja <1 ms
•U prvom pristupu - više LOD zbog kratkog vremena
uzorkovanja signala
Primena DAD
•Utvrdjivanje čistoće pika
•Odredjivanje površine nedovoljno razdvojenih pikova
(deconvolution)
•Identifikacija pikova – biblioteke spektra pomažu
u identifikaciji
•Identifikacija pikova pri promeni redosleda elucije
Fluorescencija:
Omogućava jedan od najselektivnijih načina
detekcije posto je redak fenomen
Molekuli nakon ekscitacije UV zracima emituju
fotone
U ekscitovanom stanju : 1-100 ns
Emitovan spektar dosta složen
Emitovano zračenje je uvek veće talasne dužine
•Фf – efikasnost fluorescencije
•kf – konstanta brzine fluorescentnog
procese
•ki – konstanta brzine alternativnih procesa
•Idet – intenzitet emitovanog zračenja
•q – efikasnost instrumenta u prikupljanju
fluorescentnog zračenja
if
f
fkk
k
f
bclIqI )10(0det
Fluorescentni •Fluorescentni signal je priblizno linearan pri malim koncentracijama
•Nelinearnost može biti uzrokovana i apsorpcijom emitovanog zračenja
prisutnim molekulima
•Izvor – živina ili pulsna ksenonova lampa; laser u minijaturizovanim HPLC
•Overtoni se izbegavaju filtriranjem zračenja
•Pozadinski signal potiče od rasipanja zračenja na zidovima, fluorescentnih nečistoća,
Rejlijevog i Ramanovog rasejanja
Predkolonska derivatizacija:
Pre hromatografskog razdvajanja
Uvodi se kovalentnim vezivanjem grupa koja
fluorescira
Visok prinos fluorescencije
Derivatizacija treba da se odvija selektivno, sa
jednim tipom funkcionalnih grupa
Reakcija derivatizacije treba da proizvodi jedan,
stabilan produkt
Višak reagensa ne sme fluorescirati i treba da se
jednostavno uklanja od analita
Postkolonska derivatizacija:
Ako jedan analit proizvodi više proizvoda
dobija se jedan pik
Visoka reproduktivnost čak i za nestabilne
proizvode i za nepotpuno iskorišćenje reakcije
usled reproduktivnog reakcionog vremena
Reagens ne sme biti fluorescentan
Reakcioni uslovi moraju biti kompatibilni sa
uslovima razdvajanja
Refraktometrijski:
Univerzalni, jedinjenja koja ne poseduju
hromofore, u gel hromatografiji
Jedan od prvih razvijenih detektora
Meri se razlika indeksa refrakcije mobilne faze i
eluirane supstance
Temperature moraju biti iste!!
Zavisnost je nelinearna
Pri nižim koncentracijama se može aproksimirati
linearnom
Izvor zračenja emituje vidljivu svetlost
Refraktometrijski
Za niže koncentracije analita
-n0 – index refrakcije mobilne faze
- ni - index refrakcije analita
ii Cnnknn )( 00
Elektrohemijski detektor
•Potenciometrijski – relativno neosetljiv
•Amperometrijski – signal pogodan za merenje,
mobilna faza mora biti elektroprovodna (obrnute faze)
Ox + ne Red
Elektrohemijski
Transport molekula analita konvekcijom do
površine elektrode
Transfer elektrona izmedju elektrode i analita
Transfer produkata reakcije od elektrode
Faze transfera mase (prvi i treći korak)
ograničavajuće, odredjeni geometrijom ćelije
Brzina transfera elektrona – odredjena primenjenim
potencijalom
Selektivnost odredjena potencijalom
Opseg potenijala odredjen raspadom rastvarača
Elektrohemijski
Elektrode – najčešće od staklastog ugljenika
Redukciona tehnika – tankoslojna živina elektroda
2 tipa ćelija – tankoslojne i sa poroznom
elektrodom
03/2
3/13/23/2
47,1 Cb
qADnFi el
•C0 – koncentracija u celiji
•Ael – povrsina elektrode
•b – debljina kanala
•q - protok
•D – koeficijent difuzije
Elektrohemijski
Na poroznim elektrodama – potpuna konverzija
Kalibracija bespotrebna - Faradejev zakon
Povećanja osetljivosti – dve elektrode
Druga elektroda služi da redukuje oksidovane produkte ili
obrnuto
Drugi pristup: Prva elektroda je na nižem potencijalu i
sluzi da oksiduje nečistoće, hromatogram je “prečišćen”
Treći pristup: Primena elektroda od specijalnih materijala,
hemijski-modifikovanih
Amperometrijski
PAD – pulsni amperometrijski
Šećeri se teško oksiduju
Na platinskim i zlatnim elektrodama i visokim pH
vrednostima je moguća njihova oksidacija
Da ne bi doslo do deaktivacije elektroda primenjuju
se pulsevi potencijala:
1. Adsorpcija čećera
2. Oksidacija na umerenom potencijalu
3. Primena još pozitivnijeg potencijakla radi
čišćenja elektroda
Konduktometrijski detektor
U jonskoj gromatografiji elucija jona izaziva promenu električne
provodljivosti
Struja se prati izmedju radne platinske i referentne elektrode od
nerdjajućeg čelika
Primenjuje se promenljivi potencijal sa amplitudom od nekoliko volti
Sinusni, pravougaoni impulsi potencijala
Za minimiziranje pozadinskog šuma – elektroliti niske koncentracije ili
kompenzacija elektronskim putem (dve serije para elektroda)
Hemijski način minimiziranja šuma – nakon razdvajanja zamena jona
pufera neutralnim molekulima:
H+ + HCO3- CO2 + H2O
Konduktometrijski detektor
ii C 0
)/1( elras
ACAC
fCR
Ei
• – provodljivost rastvora
•i – provodljivost jona
•Eac –potencijal
•Rras – otpornost rastvora
•Cel – kapacitet kondenzatora,
tj. električnog dvojnog sloja na
elektrodama
•f – frekvencija sinusnog signala
Za jako velike frekvencije, 1kHz,
pošto je otpornost obrnuto proporcionalna provodljivosti, :
KiAC
K – konstanta proporcionalnosti zavisna od amplitude,
naponskog impulsa, dimenzija elektroda i geometrije ćelije
Evaporativni detektor na bazi praćenja
rasipanja svetlosti (ELSD)
4
22
2
2
02
1
NV
n
nkII sc
•Alternativa refraktometrijskom
•Pneumatsko raspršivanja eluenta
•Formirane kapljice se unose strujom azota ili vazduha
i zagrevanu (100 – 250C) zonu
•Nakon otparavanja rastvarača čvrste naisparljive čestice se
prenose do optičke jedinice
•Prati se rasipanje svetlosti dovedene iz lasera ili polihromatske lampe
•I0 – intenzitet upadne svetlosti
•n – indeks refrakcije čvrstih čestica
•N – broj cestica po jedinici zapremine
•V – zapremina čestica
•k – konstanta proporcionalnosti
• - talasna dužina svetlosti
ELSD
•Nelinearan odziv
•Efikasnost transporta kapljica do komore za otparavanje zavisi od njihove veličine
•Univerzalni detektor za polimere
•LOD – 10-100 ng
•Odsustvo šuma usled potpunog otparavanja rastvarača
Viskozimetrijski detektor
Najveća primena u tehnologiji polimera
Prati se pad pritiska kroz kapilaru
Pad pritiska je proporcionalan viskozitetu
rastvora
Diferencijani način merenja se primenjuje za
eliminisanje uticaja pulsiranja pumpe i
temperature
Druga kapilara se postavlja nakon rezervoara sa
eluatom
Ostali detektori
IR – zahteva malu zapreminu ćelije zbog apsorpcije od strane rastvarača
Polarimetrijski – za optički-aktivne, hiralne supstance. Prati se obrtanje
ravni polarizovane svetlosti
Merenje radioaktivnosti – visokoselektivan; teško se povezuje sa HPLC
posto merenje zahteva vreme
Najznačajniji radioizotopi - 3H, 14C, 35S i 32P
Radioaktivno zračenje se apsorbuje tečnim ili čvrstim scintilatorima
Energija se prevodi u fotone (350 – 600 nm)
Tečni scintilatori – organski rastvarač, fluorofor i PAM
Čvrsti scintilatori – granularni antracen, staklo i plastika dopirana
fluroforom
Povezivanje HPLC i GC detektora – pod ispitivanjem
UHPLC
1,7 um čestice
Veci rizik od zapušenja, neophodni finiji filteri
3-5- puta veći protok
P = 600-1200 bar
Skraćivanje vremena analize
Manji utrošak rastvarača
Redizajniranje ostalih delova (pumpe, injektori,
spojevi)!!!
Relativne metode kvantifikacije
Metoda normalizacije – metoda 100%
Metoda kalibracione krive
Metoda standarda
Metoda untrašnjeg standarda
Metoda standardnog dodatka
Metoda normalizacije
iii wKA
i
ii
C
AK
%100(%)
1
n
i
i
ii
A
Aw
Modifikovana metoda normalizacije
i
s
s
isi
C
C
A
Aff
fi – odziv detektora za supstancu i
fs – odziv detektora za standardnu supstancu
Ai – površina pika komponente i
As – površina pika standardne komponente
Ci – koncentracija analita i
Cs – koncentracija standardne komponente
%100(%)
1
n
i
ii
iii
fA
fAw
Metoda kalibracione krive
Površina pika
Koncentracija
Metoda standarda
i
ii
C
AK
i
ii
K
AC
Metoda unutrašnjeg standarda
i
s
s
i
s
ii
C
C
A
A
K
Kf fi – odziv prema analitu i
Ai – površina pika komponente i
As – površina pika unutrašnjeg standarda
Ci – koncentracija analita i u standardnoj smeši
Cs – koncentracija unutrašnjeg standarda
s
ss
C
AK
sii KfK i
ii
K
AC
Metoda dodatka standarda
si
i
si
i
siisi
iii
C
C
A
A
CKA
CKA
Pošto je: Ci+s = Ci + Cs:
si
i
si
i
CC
C
A
A
isi
isi
AA
ACC
Metoda viseštrukog dodatka
standarda
EI
source: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Schematic_diagram_of_an_EI_ion_source.jpg
FAB
MALDI
Source:http://www.magnet.fsu.edu/education/tutorials/tools/ionization_maldi.html
Maseni analizator
Razdvajanje jona različitog m/z
Rezolucija (R):
Analizatori male rezolucije R < 1000
Sa duplim fokusiranjem
Kvadrupolni
source: http://murr.missouri.edu/ps_analytical_ICP_quadrupole.php
Ion trap
TOF
source: http://www.fi.tartu.ee/labs/ltl/tof-ms.html
Linearni
Sa reflektronom
MS MS
Primenjuje se kod svih tipova jonizacije
Praćenje produkt jona - Product ion scan
Praćenje prekursor jona - Precursor ion scan
Praćenje neutralnog gubitka - Neutral loss
monitoring
SDM (Selected Decomposition Monitoring)
QQQ
QTOF
Spektrometrija
Emisija ili apsorpcija elektromagnetnog zračenja od strane molekula, atoma ili jona
Omogućava kvalitativnu i kvantitativnu analizu
Kvantitativne karakteristike – intenzitet apsorbovanog ili emitovanog elektromagnetnog zračenja
Kvalitativne karakteristike – talasna dužina apsorbovanog ili emitovanog zračenja
Spektrofotometrija
A=lC
Greške
Hemijske prirode:
Solvatacija
Disocijacija
Stvaranje kompleksa
Fizičke prirode:
Temperatura
Elektrolit
Greška talasne dužine, nekalibrisanog spektrofotometra
Jednozračni spektrofotometar
I0 =Ia + It + Ir + IR
Dvozračni spektrofotometar
Plamena fotometrija
Emisiona spektralna metoda
Kvantitativno odredjivanje alkalnih i zemnoalkalnih metala (3-5 eV)
Cu, Ni, Pb, Fe, In, Mn, Cr, Co, Tl, B, Al – plamena spektrometrija
Plamena fotometrija
Uvodjenje uzorka:
Posredno rasspršivanje
Neposredno raspršivanje
Atomska apsorpciona
spektrofotometrija
MX
M
M
M
M
Atomizcija
Isparavanje
Desolvtacija
Jonizacija
+ +
*
-h
-h
*
Šuplja katodna lampa
AAS sa kontinualnim izvorom
• Monohromatori visoke rezolucije – predmonohromator i
monohromatori dobijeni fotolitografskim tehnologijama
• Intenzitet zračenja za red veličine veći nego kod klasične
AAS
• Visokonaponska ksenonova lampa električnog luka
• CCD (Charge Coupled Device) detektor (200 pixel-a)
Smetnje
• Spektralne
• Hemijske
• Fizičke
• Jonizacione
• Usled apsorpcije pozadine
Oblik materije sa značajnim udelom elektrona
(>1%), pozitivnih jona, radikala, neutralnih
atoma i molekula
Električno provodna
Podložna dejstvu magnetnog polja
Plazma
Multielementarna analiza
Širok dinamički linearni opseg
Smanjen uticaj interferencija matriksa
Poboljšana granica detekcije za elemente sa
visokom temperaturom isparavanja
ICP-OES
Visoka osetljivost (ppt)
Jednostavni maseni spektri
Brza kvalitativna analiza
Interferencije od strane molekulskih jona
ICP MS
top related