기기분석 크로마토그래피의기초...

Chromatography란 혼합된 시료성분이 분리관(column)의 고정상

(stationary phase)과 이동상(mobile phase)을 통하여 흐르면서 시료

가 고정상과 이동상 사이의 분배작용, 흡착작용, 이온교환, 시료

의 크기 차이에 의한 배제작용 등의 물리적, 화학적 작용을 일으

크로마토그래피기기분석기기분석__크로마토그래피의크로마토그래피의기초기초

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의 크기 차이에 의한 배제작용 등의 물리적, 화학적 작용을 일으

켜 각각의 단일성분으로 분리되는 현상으로 혼합물 중의 분리, 정

성, 정량 혹은 정제 등에 이용된다.

• Chromatography의 기원- 1850년 F.F.Runge가 여과지를 이용하여 염료를 분리한 것에서 유래(Paper Chromatography)

• Chromatography의 어원- 1906년 M.Tswett가 흡착제를 충진시킨 유리관을 이용하여 식물의

크로마토그래피의 역사기기분석기기분석__크로마토그래피의크로마토그래피의기초기초

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- 1906년 M.Tswett가 흡착제를 충진시킨 유리관을 이용하여 식물의색소를 분리시키면서 명명- Chromatography = Chromos(color) + graphy(write)

• 1941년 Martin과 Synge에 의해 발전된 액체-액체 크로마토그래피(LLC)이다. 단 하나의 고체 흡착제 대신에 그들은 불용성 흡착제를 고정상에결합시킨 고정 액상을 사용했다. 용질 성분은 용해도에 따라 두 액체(고정상과 이동상)에서 서로 이루어진다.

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• 이후 크로마토그래피 기술은 발전을 거듭하여 최근에는 HPLC가 널리각광을 받고 있는데 이는 비휘발성 용질이나 열에 약한 시료의 신속한분리 기술로 인정받고 있다.

크로마토그래피의 용어• 컬럼 (column)• 이동상 (mobile phase)• 고정상 (stationary phase)• 용출 (elution)• 용출액 (eluent)

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• 용출액 (eluent)• 분석용 컬럼 (analytical column

chromatography)• 제조용 컬럼 (preparative column

chromatography)• 크로마토그램 (chromatogram)

기본적인 크로마토그래피기기분석기기분석__크로마토그래피의크로마토그래피의기초기초

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크로마토그래피 분석원리기기분석기기분석__크로마토그래피의크로마토그래피의기초기초

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크로마토그래피 분석원리기기분석기기분석__크로마토그래피의크로마토그래피의기초기초

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크로마토그램• 시간에 따라 분리되어 나오는 분석물질을 검출기를 이용

해 도시한것• 특정성분은 머무름 시간(retention time; tR)으로 결정되

며 봉우리 높이가 최대일 때의 시간• 가우시안(gaussian) 형태를 나타냄


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시간 흐

름

①

②

③

ⓐ

ⓑⓒ

시간

크로마토그램• m : 고전적기록에서 용

출 봉우리의 머무름시간

• σ : 봉우리의 표준편차(standard deviation)


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(standard deviation)• σ2 : 분산 (varience)• w1/2 : 봉우리 높이의 절

반에서의 봉우리너비 (w1/2 =2.35σ)

• w : 바탕선에서 봉우리의너비 (w = 4σ)

단이론 (plate theory)• 단이론 : 컬럼의 길이 L을 가상의 N으로 나누고, 똑같은

높이 H의 작은 단과 같은 원형판을 1부터 n번 까지 번호를 매김

• L=NH (H : 이론단 한 개의 높이)


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• L=NH (H : 이론단 한 개의 높이)

• 또는 N=L/H - H가 크면 ?- H가 작으면 ?

• 이론단수를 계산해 컬럼의 수명 등을 결정할 수 있음

단이론 (plate theory)

• N에 영향을 주는 인자- 컬럼 제작 방법- 용매의 속도


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- 용매의 속도- 분리온도- 시료의 주입 방법- 시료의 화학적, 물리적 성질

컬럼 효율• 컬럼의 총길이 L에서의 분산

• N=L/H로부터(1/H=L/σ2L)


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• Gauss 곡선의 성질 (w=4σ, w1/2=2.35σ) 에 의해 다음의식이 되며, 최종식을 선호함(바탕선의 일그러짐 때문)

머무름 매개 변수기기분석기기분석__크로마토그래피의크로마토그래피의기초기초

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• tM = 관에서 머무르지 않은 화학종(불감시간)• tR = 관에서 머무르는 화학종• tS = 둘 사이의 차이

유효단수

• 총 머무름 시간 (tR)을 불감 시간 (tM)을 포함하지 않은 조정된 머무름 시간 (t’R)을 사용하여, 얻은 실제적인 값 (교재초반참조)


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Nernst 분포 계수 (분배 계수:K )• 크로마토그래피의 기본적인 물리화학적

매개변수는 평형 상수 K로서 두 상 사이의화합물의 농도비를 정량화 함


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ms/vs

= --------mm/vm

머무름 매개 변수

• 머무름 시간 (tR, tM, t’R)(t’R = tR - tM)• 머무름 부피 (용출부피, VR)

머무름/용량 인자 (capacity factor, k)


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• 머무름/용량 인자 (capacity factor, k) - 각각의 화합물을 보유하는 컬럼의 능력- 이상적으로 1-5의 값을 가져야 함

머무름 매개 변수• 이외의 값은 분석 시간을 늘임• 컬럼내에서 분석종은 이동상과 정지상을 번갈아 이동함• 따라서 분자의 질량비/분자수의 비/각상별머무름비는 일

정한 값을 가짐


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• tR = tM+tS 이며 tS=t’R 이므로 k와 tR은

분리 (선택) 인자 (α)기기분석기기분석__크로마토그래피의크로마토그래피의기초기초

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선택인자에 변화를 줄 수 있는 방법

1. 이동상의 조성을 변화시킴2. 고정상의 조성을 변화시킴3. 이동상의 pH를 변화시킴4. 관의 온도를 변화시킴

분리능 인자 (Resolution factor)

• R=1.5 이상 되어야 두 봉우리가 분리되었다고 할 수 있으며 이때 겹침은 약 2%임


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분리능 인자 (Resolution factor)기기분석기기분석__크로마토그래피의크로마토그래피의기초기초

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참 고• 컬럼의 길이를 두배 증가시킬 경우 분리능

은 √2배 증가함


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크로마토그래피의 속도 이론1. Van deemter식

2. Golay 식


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2. Golay 식

3. Knox 식

크로마토그래피의 속도 이론

• 단 높이에 미치는 이동상의 흐름 속도 영향(기체>액체)


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크로마토그래피의 속도 이론1. Van deemter식

- 최소 H 값에 해당하는각 컬럼의 최적의 흐름


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각 컬럼의 최적의 흐름속도을 예측함

- 흐름속도 에서최소점을 통과하는 쌍곡선

크로마토그래피의 속도 이론1. 봉우리(띠) 넓힘에 기여하는 과정

- A : 띠 넓힘에 기여하며 단 높이 (H)에는 기여하지 못함- B : 이동 중 확산에 기인하며 기체에서는 중요하나 액체에 있어서는

클 기여 없음- C : 질량 이동에 대한 저항이며 단 높이에 가장 큰 기여함


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- C : 질량 이동에 대한 저항이며 단 높이에 가장 큰 기여함

크로마토그래피의 속도 이론• A항 : 입자의 충전과 관련

(Eddy diffusion, 소용돌이 확산)

• B항 : 기체상에서 분석물질의 확산 계수와 충전 인자로 나타나며특히 기체에 있어서 중


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특히 기체에 있어서 중요함 (longitudinalmolecular diffusion,세

로확산)• C항 : 질량이동에 대한 저항

으로 흐름 속도가 평형에 도달하기에 너무 빠를 경우에 영향을 미침점도가 높을 경우 많은 영향


EDDY diffusion : 2번이 늦게 도착


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크로마토그래피의 속도 이론• 약간의 A항, B항 , C항의 함수 (그래프) 를

더한 것이 H임


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H에 미치는 입자의 크기에 따른 영향


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