spectrometrie

52
Generalităţi privind separarea în chimia analitică Rolul separării în procesul analitic de măsură Probele investigate în diversele domenii sunt de cele mai multe ori foarte complexe, astfel încât determinarea unor anumite specii (analiţi) din probe nu este posibilă din cauza interferenţelor restului componentelor din probă în procesul de analiză. Metodele de separare au tocmai rolul de a transfera analiţii de interes într-un nou mediu, mult mai simplificat din punct de vedere a compoziţiei chimice decât cel al probei iniţiale. De asemenea, prin acest transfer se poate realiza, în una sau mai multe etape, o creştere a concentraţiei analiţilor din probe, astfel încât valoarea acesteia să se situeze peste limita de detecţie a metodei fizice de analiză, utilizată în final. Proba rezultată prin operaţii mai mult sau mai puţin complexe, de separare şi concentrare, numită probă finală, trebuie să fie compatibilă cu metoda fizică de analiză şi să permită obţinerea de informaţie analitică (calitativă sau cantitativă) din procesul de măsurare a unei proprietăţi fizice. Aşadar, separarea şi/ sau concentrarea sunt modalităţi de prelucrare a probelor şi se includ în schema generală a unui proces analitic de măsură. Prelucrarea probelor prin proceduri de separare este precedată şi influenţată de prelevarea acestora şi urmată de analiza propriu-zisă, aşa după cum se poate observa şi din reprezentarea generală dată unui proces analitic în Fig. 1. Un rol important, în dezvoltarea şi optimizarea acestui proces îl au dependenţele dintre parametrii unei etape şi informaţia obţinută din proces (liniile punctate). PRELEVARE PROBE PREPARARE PROBE PROBA FINALA ANALIZA: MASURARE PROPRIETATI FIZICE INFORMATII ANALITICE DECIZII SISTEM INVESTIGAT Fig. 1. Reprezentarea etapelor unui proces analitic de măsură. In general, separarea şi concentrarea ca etape importante în prelucrarea probelor, constau dintr-o serie de operaţii analitice, mai mult sau mai puţin complexe, având unul sau mai multe din scopurile următoare: - izolarea unuia sau mai multor analiţi de interes dintr-un mediu (probă) având o anumită compoziţie (numită matrice), în vederea eliminării interferenţelor acesteia; - concentrarea analiţilor de interes, astfel încât în proba finală obţinută, concentraţia acestora să fie peste limita de detecţie a procesului de determinare (preferabil în intervalul de linearitate al măsurătorilor); - eliminarea unei părţi grosiere a matricei complexe interferente (etapă cunoscută şi sub numele de „clean-up”); - modificarea structurii analiţilor de interes în vederea îmbunătăţirii unor parametrii analitici importanţi (detectabilitate UV-VIZ prin introducerea unor cromofori, inducerea unei proprietăţi fluorescente, îmbunătăţirea selectivităţii unui proces cromatografic, etc); - schimbarea stării de agregare a analitului sau a matricei în care se găsesc analiţii;

description

spectrometrie

Transcript of spectrometrie

  • Generaliti privind separarea n chimia analitic

    Rolul separrii n procesul analitic de msur

    Probele investigate n diversele domenii sunt de cele mai multe ori foarte complexe, astfel nct determinarea unor anumite specii (analii) din probe nu este posibil din cauza interferenelor restului componentelor din prob n procesul de analiz. Metodele de separare au tocmai rolul de a transfera analiii de interes ntr-un nou mediu, mult mai simplificat din punct de vedere a compoziiei chimice dect cel al probei iniiale. De asemenea, prin acest transfer se poate realiza, n una sau mai multe etape, o cretere a concentraiei analiilor din probe, astfel nct valoarea acesteia s se situeze peste limita de detecie a metodei fizice de analiz, utilizat n final. Proba rezultat prin operaii mai mult sau mai puin complexe, de separare i concentrare, numit prob final, trebuie s fie compatibil cu metoda fizic de analiz i s permit obinerea de informaie analitic (calitativ sau cantitativ) din procesul de msurare a unei proprieti fizice. Aadar, separarea i/sau concentrarea sunt modaliti de prelucrare a probelor i se includ n schema general a unui proces analitic de msur. Prelucrarea probelor prin proceduri de separare este precedat i influenat de prelevarea acestora i urmat de analiza propriu-zis, aa dup cum se poate observa i din reprezentarea general dat unui proces analitic n Fig. 1. Un rol important, n dezvoltarea i optimizarea acestui proces l au dependenele dintre parametrii unei etape i informaia obinut din proces (liniile punctate).

    7

    CAPITOLUL 1

    Generaliti privind separarea n chimia analitic

    1.1. Rolul separrii n procesul analitic de msur Probele investigate n diversele domenii sunt de cele mai multe ori foarte complexe, astfel nct determinarea unor anumite specii (analii) din probe nu este posibil din cauza interferenelor restului componentelor din prob n procesul de analiz. Metodele de separare au tocmai rolul de a transfera analiii de interes ntr-un nou mediu, mult mai simplificat din punct de vedere a compoziiei chimice dect cel al probei iniiale. De asemenea, prin acest transfer se poate realiza, n una sau mai multe etape, o cretere a concentraiei analiilor din probe, astfel nct valoarea acesteia s se situeze peste limita de detecie a metodei fizice de analiz, utilizat n final. Proba rezultat prin operaii mai mult sau mai puin complexe, de separare i concentrare, numit prob final, trebuie s fie compatibil cu metoda fizic de analiz i s permit obinerea de informaie analitic (calitativ sau cantitativ) din procesul de msurare a unei proprieti fizice. Aadar, separarea i/sau concentrarea sunt modaliti de prelucrare a probelor i se includ n schema general a unui proces analitic de msur. Prelucrarea probelor prin proceduri de separare este precedat i influenat de prelevarea acestora i urmat de analiza propriu-zis, aa dup cum se poate observa i din reprezentarea general dat unui proces analitic n Fig. 1.1. Un rol important, n dezvoltarea i optimizarea acestui proces l au dependenele dintre parametrii unei etape i informaia obinut din proces (liniile punctate).

    Fig. 1.1. Reprezentarea etapelor unui proces analitic de msur.

    In general, separarea i concentrarea ca etape importante n prelucrarea probelor, constau dintr-o serie de operaii analitice, mai mult sau mai puin complexe, avnd unul sau mai multe din scopurile urmtoare: - izolarea unuia sau mai multor analii de interes dintr-un mediu (prob) avnd o anumit compoziie (numit matrice), n vederea eliminrii interferenelor acesteia; - concentrarea analiilor de interes, astfel nct n proba final obinut, concentraia acestora s fie peste limita de detecie a procesului de determinare (preferabil n

    PRELEVARE PROBE

    PREPARARE PROBE

    PROBA FINALA

    ANALIZA: MASURARE

    PROPRIETATI FIZICE INFORMATII ANALITICE DECIZII

    SISTEM INVESTIGAT

    Fig. 1. Reprezentarea etapelor unui proces analitic de msur.

    In general, separarea i concentrarea ca etape importante n prelucrarea probelor, constau dintr-o serie de operaii analitice, mai mult sau mai puin complexe, avnd unul sau mai multe din scopurile urmtoare:- izolarea unuia sau mai multor analii de interes dintr-un mediu (prob) avnd o anumit compoziie (numit matrice), n vederea eliminrii interferenelor acesteia;- concentrarea analiilor de interes, astfel nct n proba final obinut, concentraia acestora s fie peste limita de detecie a procesului de determinare (preferabil n intervalul de linearitate al msurtorilor);- eliminarea unei pri grosiere a matricei complexe interferente (etap cunoscut i subnumele de clean-up);- modificarea structurii analiilor de interes n vederea mbuntirii unor parametrii analitici importani (detectabilitate UV-VIZ prin introducerea unor cromofori, inducerea unei proprieti fluorescente, mbuntirea selectivitii unui proces cromatografic, etc); - schimbarea strii de agregare a analitului sau a matricei n care se gsesc analiii;

  • - schimbarea solventului probei, proces care are loc de obicei concomitent cu izolarea iconcentrarea analiilor din prob. De menionat c, de regul, o prob de analizat cu ct este mai complex, cu att i procedura de prelucrare este mai complex, cu o durat de timp mai mare, iar influena erorilor (sistematice i/sau ntmpltoare) este mai mare. Astfel, probele biologice, probele legate de controlul poluanilor din mediul ambiant (aer, ap, sol), probele alimentare, matricile organice complexe, etc., necesit de cele mai multe ori proceduri de prelucrare, extrem de laborioase i cu o durat mare de timp. In cadrul procedurilor de prelucrare a acestor probe, concentrarea i/sau izolarea anumitor specii de interes reprezint principalul scop, iar aceasta se poate realiza convenabil prin una sau mai multe operaii de extracie.

    Prelevare i implicaii asupra procesului de msur

    Recoltarea sau prelevarea probelor dintr-un sistem investigat este esenial pentru calitatea informaiilor obinute din procesul analitic i, implicit, pentru calitatea deciziilor referitoare la sistemul din care acestea provin. Aceast etap a procesului analitic de msur poate fi discutat din mai multe puncte de vedere:a) dup numrul probelor prelevate astfel nct acestea s fie reprezentative pentru sistemul investigat;b) dup cantitatea de prob prelevat care depinde de capacitatea de procesare n etapa urmtoare de preparare a probelor;c) funcie de natura fizic a sistemului investigat (care poate fi gazos, lichid sau solid);d) funcie de natura sistemului investigat din punct de vedere al omogenitii sau heterogenitii sale;e) funcie de modalitatea de prelevare (n timp i/sau spaiu). Prelevarea poate fi sistematic sau ntmpltoare, dup cum pot fi luate probele dintr-un sistem investigat. Prelevarea sistematic presupune respectarea unor reguli de prelevare (n spaiu i timp), astfel nct informaia analitic s reflecte concentraia (coninutul) de analii n coordonatele menionate. Prelevarea stratificat este efectuat atunci cnd materialul sau sistemul investigat este distribuit n zone (straturi) aproximativ omogene. Prelevarea ntmpltoare (aleatoare) se aplic atunci cnd compoziia sistemului investigat este constant n timp i spaiu, pe o perioad i pe o ntindere determinate. De asemenea, probele pot fi recoltate ntmpltor, atunci cnd scopul analizei nu este determinarea exact a coninutului, ci identificarea unor specii chimice. Prelevarea probelor poate fi uneori nsoit de operaii de modificare a compoziiei acestora. De exemplu, prelevarea probelor de aer bazat pe reinerea ntr-un mediu lichid reprezint i nceputul operaiilor de preparare a probelor; adugarea unui reactiv specific n mediul de reinere nltur aceast etap n procesul de preparare a probelor. De aceea, unele tehnici de prelevare sunt n acelai timp i tehnici de preparare a probelor. Este cazul, n special, la domeniul prelevrii probelor gazoase, unde se pun i cele mai dificile probleme legate de reinerea analiilor de interes i msurarea volumului probelor gazoase. Prelevarea probelor atmosferice se poate face n dou modaliti: 1) static, atunci cnd volumul de aer prelevat se aduce ntr-un vas calibrat, n care apoi se introduc reactani dizolvai n soluie sau adsorbani pentru reinerea fizic a analiilor de interes; 2) dinamic, prin aspirarea cu ajutorul unei pompe de aspirare avnd debitul controlat i trecerea fluxului gazos printr-un mediu lichid de reinere, sau printr-o trap rcit ori printr-un adsorbant fa de care analiii de interes au o mare afinitate. Numrul de probe prelevate dintr-un material (sistem), presupus omogen, depinde de eroarea introdus n etapa de prelevare (notat cu eprelevare i egal cu diferena Yreal Y ).

  • Conform relaiei de mai jos mrimea intervalului de ncredere pentru Yreal, dac erorile ar interveni doar n aceast etap, este dat de expresia:

    20

    1.8. Prelevare i implicaii asupra procesului de msur Recoltarea sau prelevarea probelor dintr-un sistem investigat este esenial pentru calitatea informaiilor obinute din procesul analitic i, implicit, pentru calitatea deciziilor referitoare la sistemul din care acestea provin.[7] Aceast etap a procesului analitic de msur poate fi discutat din mai multe puncte de vedere:

    a) dup numrul probelor prelevate astfel nct acestea s fie reprezentative pentru sistemul investigat; b) dup cantitatea de prob prelevat care depinde de capacitatea de procesare n etapa urmtoare de preparare a probelor; c) funcie de natura fizic a sistemului investigat (care poate fi gazos, lichid sau solid); d) funcie de natura sistemului investigat din punct de vedere al omogenitii sau heterogenitii sale; e) funcie de modalitatea de prelevare (n timp i/sau spaiu).

    Prelevarea poate fi sistematic sau ntmpltoare, dup cum pot fi luate probele dintr-un sistem investigat. Prelevarea sistematic presupune respectarea unor reguli de prelevare (n spaiu i timp), astfel nct informaia analitic s reflecte concentraia (coninutul) de analii n coordonatele menionate. Prelevarea stratificat este efectuat atunci cnd materialul sau sistemul investigat este distribuit n zone (straturi) aproximativ omogene. Prelevarea ntmpltoare (aleatoare) se aplic atunci cnd compoziia sistemului investigat este constant n timp i spaiu, pe o perioad i pe o ntindere determinate. De asemenea, probele pot fi recoltate ntmpltor, atunci cnd scopul analizei nu este determinarea exact a coninutului, ci identificarea unor specii chimice. Prelevarea probelor poate fi uneori nsoit de operaii de modificare a compoziiei acestora. De exemplu, prelevarea probelor de aer bazat pe reinerea ntr-un mediu lichid reprezint i nceputul operaiilor de preparare a probelor; adugarea unui reactiv specific n mediul de reinere nltur aceast etap n procesul de preparare a probelor. De aceea, unele tehnici de prelevare sunt n acelai timp i tehnici de preparare a probelor. Este cazul, n special, la domeniul prelevrii probelor gazoase, unde se pun i cele mai dificile probleme legate de reinerea analiilor de interes i msurarea volumului probelor gazoase.[8] Prelevarea probelor atmosferice se poate face n dou modaliti: 1) static, atunci cnd volumul de aer prelevat se aduce ntr-un vas calibrat, n care apoi se introduc reactani dizolvai n soluie sau adsorbani pentru reinerea fizic a analiilor de interes; 2) dinamic, prin aspirarea cu ajutorul unei pompe de aspirare avnd debitul controlat i trecerea fluxului gazos printr-un mediu lichid de reinere, sau printr-o trap rcit ori printr-un adsorbant fa de care analiii de interes au o mare afinitate.[9] Numrul de probe prelevate dintr-un material (sistem), presupus omogen, depinde de eroarea introdus n etapa de prelevare (notat cu eprelevare i egal cu diferena YYreal ). Conform relaiei 1.20, mrimea intervalului de ncredere pentru Yreal, dac erorile ar interveni doar n aceast etap, este dat de expresia:

    evarprele

    evarprelereal

    n

    s)P,1n(tYY

    r (1.38)

    Clasificarea metodelor de separare

    In primul rnd, metodele de separare pot fi mecanice, cum ar fi filtrarea i centrifugarea, n care fora motrice de separare este fizic (presiunea, sau fora centrifug). Aceast posibilitate este aplicabil sistemelor heterogene. Prin urmare, selectivitatea lor ine mai degrab de separarea de faze, dect de specii analitice din anumite probe dispersate. Filtrarea este definit ca o operaie analitic prin care se separ o faz solid dispersat ntr-un mediu lichid, utiliznd n acest scop un material poros. Teoria filtrrii se bazeaz pe un model teoretic al curgerii unui lichid printr-o capilar, n acord cu legea lui Poiseuville. Relaia care descrie fluxul () de filtrant (reprezentat de mediul lichid avnd viscozitatea ) ce trece printr-o capilar cu raza r i lungimea L este urmtoarea:

    21

    De aici rezult c numrul probelor prelevate este dat de ecuaia:

    2evarprele

    2evarpreleevarprele

    2

    evarprelee

    s)P,1n(tn

    (1.39)

    Soluia acestei ecuaii este ceva mai complicat, deoarece, la rndu-i, parametrul t depinde de n. De aceea, se folosete o metod iterativ, considernd iniial nprelevare = f pentru care se calculeaz o valoare pentru t, care se reintroduce n ec. 1.39 i se calculeaz un nou nprelevare, s.a.m.d. 1.9. Clasificarea metodelor de separare

    In primul rnd, metodele de separare pot fi mecanice, cum ar fi filtrarea i centrifugarea, n care fora motrice de separare este fizic (presiunea, sau fora centrifug). Aceast posibilitate este aplicabil sistemelor heterogene. Prin urmare, selectivitatea lor ine mai degrab de separarea de faze, dect de specii analitice din anumite probe dispersate.

    Filtrarea este definit ca o operaie analitic prin care se separ o faz solid dispersat ntr-un mediu lichid, utiliznd n acest scop un material poros. Teoria filtrrii se bazeaz pe un model teoretic al curgerii unui lichid printr-o capilar, n acord cu legea lui Poiseuville. Relaia care descrie fluxul ()) de filtrant (reprezentat de mediul lichid avnd viscozitatea K) ce trece printr-o capilar cu raza r i lungimea L este urmtoarea:

    L8Pr

    dtdV

    4

    l (1.40)

    , n care: V este volumul de lichid, t este timpul, iar P este presiunea aplicat, care reprezint fora motrice a acestei separri. Aceasta este necesar avnd n vedere rezistena filtrului, precum i posibilitatea de acumulare a precipitatului pe filtru, blocnd curgerea lichidului prin porii materialului filtrant. In plus, pot avea loc anumite efecte de hidratare n porii filtrului, sau fenomene de adsorbie i electrocinetice, ceea ce nseamn c aceast simpl operaie analitic nu este una pur mecanic n multe situaii. Cele mai simple materiale de filtrare sunt pe baz de hrtie de filtru, cu diferite poroziti, care influeneaz curgerea lichidului, n acord cu relaia de mai sus. Filtre de sticl sau de porelan sunt de asemenea foarte utilizate n aceste operaii. De regul, dup filtrare se aplic o operaie de splare, n vederea ndeprtrii complete a prii de matrice lichid din proba filtrat. In funcie de dimensiunea particulelor solide n suspensie, filtrarea poate fi clasificat n trei grupe: - filtrarea simpl are loc atunci cnd particulele n suspensie au dimensiunea mai mare

    dect 10 Pm; - se consider microfiltrare atunci cnd particulele reinute au dimensiunile ntre 0,02 i

    10 Pm; - prin ultrafiltrare se separ particule cu diametrul sub 0,02 Pm. In cromatografia de lichide probele care sunt injectate, chiar dac au fost filtrate anterior, nainte de a intra efectiv n coloana cromatografic, trec n captul coloanei

    ,n care: V este volumul de lichid, t este timpul, iar P este presiunea aplicat, care reprezint fora motrice a acestei separri. Aceasta este necesar avnd n vedere rezistena filtrului, precum i posibilitatea de acumulare a precipitatului pe filtru, blocnd curgerea lichidului prin porii materialului filtrant. In plus, pot avea loc anumite efecte de hidratare n porii filtrului, sau fenomene de adsorbie i electrocinetice, ceea ce nseamn c aceast simpl operaie analitic nu este una pur mecanic n multe situaii. Cele mai simple materiale de filtrare sunt pe baz de hrtie de filtru, cu diferite poroziti, care influeneaz curgerea lichidului, n acord cu relaia de mai sus. Filtre de sticl sau de porelan sunt de asemenea foarte utilizate n aceste operaii. De regul, dup filtrare se aplic o operaie de splare, n vederea ndeprtrii complete a prii de matrice lichid din proba filtrat.In funcie de dimensiunea particulelor solide n suspensie, filtrarea poate fi clasificat n trei grupe:- filtrarea simpl are loc atunci cnd particulele n suspensie au dimensiunea mai mare dect 10 m;- se consider microfiltrare atunci cnd particulele reinute au dimensiunile ntre 0,02 i 10 m;- prin ultrafiltrare se separ particule cu diametrul sub 0,02 m. In cromatografia de lichide probele care sunt injectate, chiar dac au fost filtrate anterior, nainte de a intra efectiv n coloana cromatografic, trec n captul coloanei printr-o frit (cu pori avnd diametrul de pn la 0,2 m), care are rolul de a bloca (filtra) eventualele particule rmase n suspensie n prob. Odat ajunse n coloan ele s-ar acumula, blocnd spaiul dintre particulele ce constituie faza staionar, modificnd astfel curgerea prin coloan, precum i interacia analiilor cu faza staionar. Centrifugarea este o operaie analitic utilizat la separarea probelor heterogene. In timpul centrifugrii dou fore acioneaz asupra particulelor disperse din mediul heterogen: fora gravitaional i fora centrifug, datorit rotaiei aplicate. Prima este neglijabil n raport cu cea de a doua, mai ales cnd se aplic viteze mari de rotaie; acceleraia centrifug (ac) este dat de relaia:

    22

    printr-o frit (cu pori avnd diametrul de pn la 0,2 Pm), care are rolul de a bloca (filtra) eventualele particule rmase n suspensie n prob. Odat ajunse n coloan ele s-ar acumula, blocnd spaiul dintre particulele ce constituie faza staionar, modificnd astfel curgerea prin coloan, precum i interacia analiilor cu faza staionar.

    Centrifugarea este o operaie analitic utilizat la separarea probelor heterogene. In timpul centrifugrii dou fore acioneaz asupra particulelor disperse din mediul heterogen: fora gravitaional i fora centrifug, datorit rotaiei aplicate. Prima este neglijabil n raport cu cea de a doua, mai ales cnd se aplic viteze mari de rotaie; acceleraia centrifug (ac) este dat de relaia:

    r)n2(ra 22c (1.41)

    . n care Z este viteza angular (n radiani per sec); n viteza de turaie (rotaii / min, sau rpm), iar r este raza n mm. Fora centrifug relativ (RCF) este dat de raportul dintre acceleraia centrifug i cea gravitaional:

    2622

    c nr1012,1g

    rn4g

    aRCF (1.42)

    Instrumentele cu care se efectueaz aceast operaie se numesc centrifuge i au fost construite pentru prima dat de ctre Svedberg. In funcie de valoarea lui RCF, centrifugele pot fi clasificate n trei grupe:[10]

    - centrifuge normale, avnd RCF < 3.000; - supercentrifuge, avnd RCF > 3.000; - ultracentrifuge, avnd RCF ntre 106 - 108. Aplicarea simultan de centrifugare i ultrafiltrare cunoate aplicaii n biochimie, cum

    ar fi concentrarea soluiilor de proteine. In acest caz se utilizeaz membrane din materiale cu pori controlai, cum ar fi din: nitrat de celuloz, acetat de celuloz, policlorur de vinil, poliamide, polietersulfon, etc.

    Procesele fizice bazate pe transfer de faz sunt considerate: distilarea, vaporizarea, sublimarea, condensarea, uscarea sau cristalizarea. Aceste metode se bazeaz pe proprietile diferite ale componenilor unei probe de a trece n alt stare de agregare dect cea n care se gsete proba. Altfel spus, n cadrul acestor metode principiul de separare ale componentelor unei probe se bazeaz pe punctele lor diferite de topire, evaporare sau chiar sublimare. Chiar dac ele sunt utilizate mai degrab n scopuri preparative, unele aplicaii cu scopuri analitice pot fi totui ntlnite.

    Tot procese de transfer de faz pot fi considerate i solubilizarea sau precipitarea, numai c n acest caz pe lng intervenia unui parametru fizic (cum este temperatura) au loc i procese de natur chimic (reacii de precipitare, efecte de hidratare/solvatare sau complexare). Procesele de separare ntre faze nemiscibile se bazeaz pe transportul diferit al speciilor de separat n care fora motrice poate fi: potenialul chimic diferit al speciilor de separat, potenialul electric aplicat asupra probei, reactivitate chimic, etc. Intervenia cu un parametru extern conduce la clasificarea metodelor de separare n dou mari clase: statice i dinamice. In capitolele urmtoare, o parte a acestor metode de separare cu cele mai largi aplicaii n chimia analitic vor fi discutate att din punct de vedere al principiilor teoretice, ct i din punct de vedere al aspectelor instrumentale.

  • . n care este viteza angular (n radiani per sec); n viteza de turaie (rotaii / min, sau rpm), iar r este raza n mm. Fora centrifug relativ (RCF) este dat de raportul dintre acceleraia centrifug i cea gravitaional:

    22

    printr-o frit (cu pori avnd diametrul de pn la 0,2 Pm), care are rolul de a bloca (filtra) eventualele particule rmase n suspensie n prob. Odat ajunse n coloan ele s-ar acumula, blocnd spaiul dintre particulele ce constituie faza staionar, modificnd astfel curgerea prin coloan, precum i interacia analiilor cu faza staionar.

    Centrifugarea este o operaie analitic utilizat la separarea probelor heterogene. In timpul centrifugrii dou fore acioneaz asupra particulelor disperse din mediul heterogen: fora gravitaional i fora centrifug, datorit rotaiei aplicate. Prima este neglijabil n raport cu cea de a doua, mai ales cnd se aplic viteze mari de rotaie; acceleraia centrifug (ac) este dat de relaia:

    r)n2(ra 22c (1.41)

    . n care Z este viteza angular (n radiani per sec); n viteza de turaie (rotaii / min, sau rpm), iar r este raza n mm. Fora centrifug relativ (RCF) este dat de raportul dintre acceleraia centrifug i cea gravitaional:

    2622

    c nr1012,1g

    rn4g

    aRCF (1.42)

    Instrumentele cu care se efectueaz aceast operaie se numesc centrifuge i au fost construite pentru prima dat de ctre Svedberg. In funcie de valoarea lui RCF, centrifugele pot fi clasificate n trei grupe:[10]

    - centrifuge normale, avnd RCF < 3.000; - supercentrifuge, avnd RCF > 3.000; - ultracentrifuge, avnd RCF ntre 106 - 108. Aplicarea simultan de centrifugare i ultrafiltrare cunoate aplicaii n biochimie, cum

    ar fi concentrarea soluiilor de proteine. In acest caz se utilizeaz membrane din materiale cu pori controlai, cum ar fi din: nitrat de celuloz, acetat de celuloz, policlorur de vinil, poliamide, polietersulfon, etc.

    Procesele fizice bazate pe transfer de faz sunt considerate: distilarea, vaporizarea, sublimarea, condensarea, uscarea sau cristalizarea. Aceste metode se bazeaz pe proprietile diferite ale componenilor unei probe de a trece n alt stare de agregare dect cea n care se gsete proba. Altfel spus, n cadrul acestor metode principiul de separare ale componentelor unei probe se bazeaz pe punctele lor diferite de topire, evaporare sau chiar sublimare. Chiar dac ele sunt utilizate mai degrab n scopuri preparative, unele aplicaii cu scopuri analitice pot fi totui ntlnite.

    Tot procese de transfer de faz pot fi considerate i solubilizarea sau precipitarea, numai c n acest caz pe lng intervenia unui parametru fizic (cum este temperatura) au loc i procese de natur chimic (reacii de precipitare, efecte de hidratare/solvatare sau complexare). Procesele de separare ntre faze nemiscibile se bazeaz pe transportul diferit al speciilor de separat n care fora motrice poate fi: potenialul chimic diferit al speciilor de separat, potenialul electric aplicat asupra probei, reactivitate chimic, etc. Intervenia cu un parametru extern conduce la clasificarea metodelor de separare n dou mari clase: statice i dinamice. In capitolele urmtoare, o parte a acestor metode de separare cu cele mai largi aplicaii n chimia analitic vor fi discutate att din punct de vedere al principiilor teoretice, ct i din punct de vedere al aspectelor instrumentale.

    Instrumentele cu care se efectueaz aceast operaie se numesc centrifuge i au fost construite pentru prima dat de ctre Svedberg. In funcie de valoarea lui RCF, centrifugele pot fi clasificate n trei grupe:- centrifuge normale, avnd RCF < 3.000;- supercentrifuge, avnd RCF > 3.000;- ultracentrifuge, avnd RCF ntre 106 - 108. Aplicarea simultan de centrifugare i ultrafiltrare cunoate aplicaii n biochimie, cum ar fi concentrarea soluiilor de proteine. In acest caz se utilizeaz membrane din materiale cu pori controlai, cum ar fi din: nitrat de celuloz, acetat de celuloz, policlorur de vinil, poliamide, polietersulfon, etc. Procesele fizice bazate pe transfer de faz sunt considerate: distilarea, vaporizarea, sublimarea, condensarea, uscarea sau cristalizarea. Aceste metode se bazeaz pe proprietile diferite ale componenilor unei probe de a trece n alt stare de agregare dect cea n care se gsete proba. Altfel spus, n cadrul acestor metode principiul de separare ale componentelor unei probe se bazeaz pe punctele lor diferite de topire, evaporare sau chiar sublimare. Chiar dac ele sunt utilizate mai degrab n scopuri preparative, unele aplicaii cu scopuri analitice pot fi totui ntlnite. Tot procese de transfer de faz pot fi considerate i solubilizarea sau precipitarea, numai c n acest caz pe lng intervenia unui parametru fizic (cum este temperatura) au loc i procese de natur chimic (reacii de precipitare, efecte de hidratare/solvatare sau complexare). Procesele de separare ntre faze nemiscibile se bazeaz pe transportul diferit al speciilor de separat n care fora motrice poate fi: potenialul chimic diferit al speciilor de separat, potenialul electric aplicat asupra probei, reactivitate chimic, etc. Intervenia cu un parametru extern conduce la clasificarea metodelor de separare n dou mari clase: statice i dinamice. In capitolele urmtoare, o parte a acestor metode de separare cu cele mai largi aplicaii n chimia analitic vor fi discutate att din punct de vedere al principiilor teoretice, ct i din punct de vedere al aspectelor instrumentale.

    Noiuni extra-analitice privind procesele de separare

    Definiii generale despre solveni i sisteme heterogene

    In general, separarea reprezint o modificare a concentraiilor relative a unuia sau mai multor componeni dintr-o anumit vecintate, ca urmare a unui transfer de mas a unor specii chimice dintr-o regiune n alta. Acest transfer atinge un echilibru la un moment dat i este caracterizat prin viteza cu care acesta este atins. Sistemele de separare la echilibru sunt n mod necesar heterogene, implicnd o repartiie a componenilor ntre dou sau mai multe faze distincte, numite nemiscibile. Din multitudinea de sisteme de separare a componenilor unei probe, extraciile lichid-lichid i lichid-solid au cele mai multe aplicaii n chimia analitic. Prin extracie se nelege un proces de distribuie a unei substane ntre dou faze nemiscibile lichide sau ntre o faz lichid i una solid. Procesul se supune legii fazelor, formulat de Gibbs:

  • F+N=K+2,unde: F este numrul de faze; N - numrul gradelor de libertate; K - numrul componentelor. Pentru un numr de componeni, K, se poate prezice numrul de faze F care pot coexista pentru un numr dat de grade de libertate N. Gradele de libertate corespund variabilelor independente ale sistemului (temperatur, presiune i concentraiile componenilor n fazele date). De exemplu, pentru un sistem cu un singur component (K=1) aflat ntr-o singur faz (F=1) va rezulta c are dou grade de libertate (N=2): presiunea i temperatura pot fi alese arbitrar pe un anumit domeniu de valori. Atunci cnd componentul se gsete n dou faze aflate la echilibru (F=2), va rezulta un singur grad de libertate: presiunea i temperatura sunt interdependente printr-o relaie explicit. Dac componentul se gsete n trei faze (F=3), atunci N=0, adic starea lui este complet determinat de aa-numitul punct triplu n care cele trei faze coexist. Pentru un sistem coninnd doi componeni, va rezulta c F + N = 4. In acest caz avem situaiile: a) o singur faz (F=1), numit amestec sau soluie, cu trei grade de libertate (concentraia, temperatura i presiunea); b) dou faze (nemiscibile) cu dou grade de libertate (concentraia i temperatura sau presiunea); c) trei faze i un singur grad de libertate (concentraia). Un proces de extracie presupune distribuia unui compus ntre dou faze nemiscibile, K=3 i F=2, de unde va rezulta c numrul gradelor de libertate sunt 3 (concentraia, presiunea i temperatura). Procesul de extracie este un proces reversibil ce atinge un echilibru, numit i repartiie sau distribuie ntre dou faze. Dac cele dou faze sunt lichide, atunci acestea sunt nemiscibile ntre ele, iar extracia se numete lichid-lichid. Specia chimic asupra creia se acioneaz n acest proces se numete analit. Dintre aplicaiile analitice ale extraciei lichid-lichid, cele mai importante se refer la cazul n care unul dintre lichide este apa sau o soluie parial apoas. Solventul este o substan sau un amestec omogen de substane n stare lichid, care poate fi: a) miscibil sau nemiscibil cu faza apoas; b) cu afinitate (solubilitate) mai mare sau mai mic fa de anumii compui de interes (analii). O clasificare general a solvenilor, n funcie de volatilitatea i miscibilitatea lor cu apa, este dat n tabelul de mai jos.

    Tabel 1. Clasificare i exemple de solveni utilizai n procese de solubilizare.

    Solveni volatili, nemiscibili cu apa

    Alcooli alifatici superiori (ncepnd cu C4); Esteri;Cetone superioare (ncepnd cu C4); Acetali;Eteri;Hidrocarburi alifatice i aromatice; Derivai halogenai, alifatici i aromatici; Nitroalcani;Sulfur de carbon.

    Solveni volatili, miscibili cu apa

    Acizi carboxilici inferiori (formic, acetic, propionic); Baze (piridina i derivai, piperidina, amine alifatice inferioare);Alcooli inferiori;Aldehide inferioare; Cetone inferioare;Nitrili alifatici inferiori; Hexametilfosfotriamida.

    Solveni nevolatili, nemiscibili cu apa

    Baze, precum: anilina, N-alchilanilina, chinolina; Amide (ex. formamida).Cetone (mixte, ciclice sau 1,4-dicetone);Alcooli (termeni superiori, aromatici);Eteri (termeni superiori alifatici, eteri ai glicolului); Unii esteri (ex. triacetat de glicerin);Hidrocarburi alifatice superioare;Hidrocarburi aromatice superioare (ex. tetralin, cumen);Terpene (ex. pinen);Nitroderivai aromatici (ex. nitrobenzenul);Derivai polihalogenai ai hidrocarburilor superioare; Derivai halogenai aromatici.

    Solveni nevolatili, miscibili cu apa

    Hidroxi-acizi (acid lactic);Baze, precum mono-, di- i trietanolamina; Alcooli polihidroxilici (glicol, glicerin); Amide (ex. formamida).

  • Chiar dac iniial au fost utilizate ca solveni n sintezele organice, lichidele ionice i-au gsit un domeniu de aplicare i n procesele de extracie. Acestea sunt sruri organice, cu puncte de topire mai mici de 100C. Principalele lor caracteristici: a) sunt nevolatile; b) sunt buni solveni pentru un numr mare de compui anorganici i organici; c) sunt insolubile fa de unii solveni organici nepolari; d) lichidele ionice hidrofobe sunt nemiscibile cu apa i, prin urmare, pot fi utilizate n procese de extracie lichid-lichid. Cele mai comune lichide ionice sunt derivaii de imidazoliu i piridiniu, dar pot fi utilizai i derivai tetraalchilamoniu sau fosfoniu. Structurile ctorva exemple de substane din aceast clas sunt redate n continuare.

    25

    Fig. 2.1. Formulele structurale ale unor substane cunoscute ca lichide ionice.[15] Din punct de vedere experimental procedura extraciei se efectueaz ntr-un dispozitiv numit extractor, dar de multe ori, n special cnd volumul de prob este mic, aceasta se poate improviza cu destul succes i n dispozitive simple, precum plnii, baloane, sau recipiente, supuse unei agitri controlate. Re-extracia reprezint procesul de extracie invers a analitului din extractul organic ntr-o faz apoas sau uneori n alt faz organic. Noua faz n care analiii se separ se numete reextract. Splarea este un proces de reextracie, parial sau total, a unor impuriti din extract sau reextract, care se face cu o soluie de splare ce poate fi o soluie apoas sau organic.

    2.2. Elemente de termodinamic a proceselor de repartiie Distribuia este un termen general care se refer la transferul de substan ntre dou (sau mai multe) faze: lichid-lichid, lichid-gaz; lichid-solid, gaz-solid i chiar solid-solid. De exemplu, extracia lichid-lichid se bazeaz pe distribuia ntre dou lichide nemiscibile aflate n contact. Distribuia lichid-lichid este un proces de echilibru, cruia i putem aplica legile termodinamicii ale proceselor de echilibru.[11] Pentru aceasta s considerm distribuia unei singure specii chimice A ntre dou faze, notate cu D i E:

    (A)D om (A)E Potenialele chimice P ale speciei A n cele dou faze sunt:

    A,A,0

    A, xlnRT)P,T()A( (2.2)

    A,A,0

    A, xlnRT)P,T()A( (2.3) , unde P0D,A este potenialul chimic standard al speciei A n faza D; xD,A este fracia molar a speciei A n faza D; T este temperatura absolut; R este constanta gazelor; iar J este coeficientul de activitate. Ecuaia (2.3) cuprinde aceleai mrimi, dar pentru faza E.

    CH3 SO3-

    NN

    CH3

    +CH2 CH3

    (tosilat de 1-etil-3-metilimidazoliu)

    (octilsulfat de 1-butil-3-metilimidazoliu)NN

    CH3

    +(CH2)3 CH3

    CH3-(CH2)7-O-SO3-

    (clorura de 1-butil-4-metilpiridiniu)NCH3 CH2CH2CH2CH3+

    Cl]-

    Formulele structurale ale unor substane cunoscute ca lichide ionice.

    Din punct de vedere experimental procedura extraciei se efectueaz ntr-un dispozitiv numit extractor, dar de multe ori, n special cnd volumul de prob este mic, aceasta se poate improviza cu destul succes i n dispozitive simple, precum plnii, baloane, sau recipiente, supuse unei agitri controlate. Re-extracia reprezint procesul de extracie invers a analitului din extractul organic ntr-o faz apoas sau uneori n alt faz organic. Noua faz n care analiii se separ se numete reextract. Splarea este un proces de reextracie, parial sau total, a unor impuriti din extract sau reextract, care se face cu o soluie de splare ce poate fi o soluie apoas sau organic.

  • Separarea cromatografic aspecte generale

    Clasificarea metodelor cromatografice

    nceputurile separrilor cromatografice se datoreaz lui vet (1903), care a realizat primele separri de colorani vegetali pe coloan umplut cu carbonat de calciu. Termenul de eluie cromatografic a fost introdus mai trziu, de ctre Reichstein i van Euw (1938), care s descrie principial procesul cromatografic de separare a componenilor probei la trecerea printr-o faz staionar. Tot n acelai an, Izmailov i Shraiber i-au publicat rezultatele privind primele separri cromatografice pe strat subire. Separarea cromatografic are la baz interacia difereniat a componenilor unei probe fa de dou faze, numite: faza staionar i faza mobil (aflat n micare fa de faza staionar). Procesul se petrece ntr-o coloan cromatografic, sau pe suprafaa plan a unei plci pe care este depus faza staionar. Analiza cromatografic este un proces cuplat ntre separarea cromatografic i determinarea (detecia) compuilor separai (proces care se bazeaz pe msurarea unei proprieti fizice). Din aceast prezentare, rezult c separrile cromatografice pot fi clasificate fie din punct de vedere al naturii celor dou faze (staionar i mobil), fie din punct de vedere al mecanismului de separare, sau fie din punctul de vedere constructiv al ansamblului de faze. Din punct de vedere al naturii celor dou faze distingem urmtoarele clase de separri cromatografice:- cromatografie de gaze (GC) n care faza mobil este un gaz inert; n funcie de natura fazei staionare se disting urmtoarele tehnici gaz-cromatografice:a) separarea gaz-lichid n care faza mobil este un gaz inert, iar faza staionar este un lichid, depus pe un suport inert, sau pe peretele unei coloane cromatografice;b) separare gaz-solid (SGC), n care faza mobil este un gaz inert, iar faza staionar este un solid;- separare prin cromatografia de lichide (LC), n care faza mobil este un lichid, iar faza staionar este de regul un solid;- cromatografie n fluide supercritice (SFC), n care faza mobil este un fluid supercritic. Mecanismul care st la baza de separrii cromatografice se poate baza pe: 1) adsorbie; 2) repartiie; 3) schimb ionic; 4) excluziune steric, etc. Adeseori, procesele cromatografice pot decurge printr-o combinaie a acestor mecanisme. In funcie de mecanismul de separare cromatografia de lichide (n care polaritatea i hidrofobicitatea analiilor, a fazei staionare i a fazei mobile joac un rol determinant) se mparte n trei variante:i) cromatografia de lichide n faza normal (denumit aa mai degrab din punctul de vedere istoric), n care faza staionar este polar, iar faza mobil este nepolar;ii) cromatografia de lichide n faza invers, n care faza staionar este nepolar i hidrofob, iar faza mobil este polar.iii) cromatografie de lichide prin mecanism de schimb ionic, n care faza staionar este un schimbtor de ioni, iar faza mobil este apoas cu pH controlat. Din punct de vedere constructiv se disting: cromatografia pe coloan i cromatografia planar (pe hrtie sau pe strat subire). In prezent, cromatografia pe coloan, n una din clasele menionate anterior reprezint una dintre cele mai importante tehnici de investigare a probelor multicomponent n chimia analitic. Dup cum spune i denumirea, rolul central n separarea cromatografic l are coloana cromatografic, n care se gsete faza staionar.

  • Parametrii unei separri cromatografice

    Cromatograma reprezint dependena n timp a proprietii msurate de detectorul sistemul cromatografic. Intr-o cromatogram ntlnim picuri cromatografice i o linie de baz (constant sau variabil). O separare cromatografic a unui amestec de n componeni trebuie s conduc la o cromatogram cu n picuri cromatografice. De exemplu, n figura 2 este redat cromatograma HPLC a unei probe coninnd 14 hidrocarburi aromatice polinucleare n acetonitril. Dup cum se poate observa, numrul de picuri cromatografice este egal cu 14; dintre acestea doar picurile 10 i 11 nu sunt perfect separate n linia de baz.

    134

    este un schimbtor de ioni, iar faza mobil este apoas cu pH controlat. Din punct de vedere constructiv se disting: cromatografia pe coloan i cromatografia planar (pe hrtie sau pe strat subire). In prezent, cromatografia pe coloan, n una din clasele menionate anterior reprezint una dintre cele mai importante tehnici de investigare a probelor multicomponent n chimia analitic. Dup cum spune i denumirea, rolul central n separarea cromatografic l are coloana cromatografic, n care se gsete faza staionar. 9.2. Parametrii unei separri cromatografice Cromatograma reprezint dependena n timp a proprietii msurate de detectorul sistemul cromatografic. Intr-o cromatogram ntlnim picuri cromatografice i o linie de baz (constant sau variabil). O separare cromatografic a unui amestec de n componeni trebuie s conduc la o cromatogram cu n picuri cromatografice. De exemplu, n figura 9.1 este redat cromatograma HPLC a unei probe coninnd 14 hidrocarburi aromatice polinucleare n acetonitril. Dup cum se poate observa, numrul de picuri cromatografice este egal cu 14; dintre acestea doar picurile 10 i 11 nu sunt perfect separate n linia de baz.

    Fig. 9.1. Cromatograma unui amestec de 14 compui. (amestec de 14 hidrocarburi aromatice polinucleare separate prin HPLC

    n faz invers i detecie prin spectrometrie de absorbie molecular UV). Semnalul cromatografic este numit pic cromatografic, a crui form red de fapt o imagine a echilibrelor de distribuie ale moleculelor de analit ntre faza mobil i faza staionar, care se petrec n coloana cromatografic. Parametrii matematici ai unui pic cromatografic ideal (picul 5 din Fig. 9.1, apropiat de forma Gauss) sunt dai n figura de mai jos, care la rndul lor sunt utilizai la determinarea aa-numiilor parametri cromatografici ai unei separri.[85]

    0 2 4 6 8 1 0 1 2 14 1 6 1 8 2 0 2 2 24 26 2 8 3 0 3 2

    0

    5

    1 0

    1 5

    2 0

    2 5

    3 0

    3 5

    4 0

    4 5

    5 0

    5 5

    6 0

    1 4

    1 31 2

    1 110

    9

    8

    7

    65

    4

    3

    2

    1

    Abs

    orba

    nta

    (mAU

    )

    T im p (m in )

    Fig. 2. Cromatograma unui amestec de 14 compui.(amestec de 14 hidrocarburi aromatice polinucleare separate prin HPLC n faz invers i detecie

    prin spectrometrie de absorbie molecular UV).

    Semnalul cromatografic este numit pic cromatografic, a crui form red de fapt o imagine a echilibrelor de distribuie ale moleculelor de analit ntre faza mobil i faza staionar, care se petrec n coloana cromatografic. Parametrii matematici ai unui pic cromatografic ideal (picul 5 din Fig. 2, apropiat de forma Gauss) sunt dai n figura de mai jos (fig.3.), care la rndul lor sunt utilizai la determinarea aa-numiilor parametri cromatografici ai unei separri.

  • 135

    7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8.0

    0123456789

    101112131415

    min

    Sem

    nal

    tR

    Linia de baz

    w

    Punct de inflexiune

    V V

    w1/2

    Y0

    Y0/2

    w10% Y0/10

    Fig. 9.2. Parametrii unui pic cromatografic ideal (de form Gauss).

    Forma ideal a picului cromatografic este descris de ecuaia de tip Gauss, n forma urmtoare:

    2lnw

    )tt(4

    0 2/1

    2R

    eYY

    (9.1) , n care Yo este nlimea maxim a picului cromatografic, msurat la valoarea timpului, numit timp de retenie (tR), w1/2 este semi-limea picului (limea picului msurat la jumtatea nlimii); ln 2 = 0,693.

    Forma unui picul cromatografic simetric, dar mai larg n baz poate fi descris la fel de bine i de funcia Cauchy:

    2

    2/1

    R0

    ]w

    )tt(2[1

    YY (9.2)

    unde, de asemenea: Y0 este nlimea picului pentru t = tR, iar w1/2 este limea picului la jumtatea nlimii (semi-lime).[87] Forma celor dou funcii nu difer foarte mult, aa dup cum se poate observa din regresiile respective aplicate unui pic real n figura urmtoare, prelucrat din cele redate n Fig 9.1.

    Fig. 3 Parametrii unui pic cromatografic ideal (de form Gauss).

    Forma ideal a picului cromatografic este descris de ecuaia de tip Gauss, n forma urmtoare:

    135

    7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8.0

    0123456789

    101112131415

    min

    Sem

    nal

    tR

    Linia de baz

    w

    Punct de inflexiune

    V V

    w1/2

    Y0

    Y0/2

    w10% Y0/10

    Fig. 9.2. Parametrii unui pic cromatografic ideal (de form Gauss).

    Forma ideal a picului cromatografic este descris de ecuaia de tip Gauss, n forma urmtoare:

    2lnw

    )tt(4

    0 2/1

    2R

    eYY

    (9.1) , n care Yo este nlimea maxim a picului cromatografic, msurat la valoarea timpului, numit timp de retenie (tR), w1/2 este semi-limea picului (limea picului msurat la jumtatea nlimii); ln 2 = 0,693.

    Forma unui picul cromatografic simetric, dar mai larg n baz poate fi descris la fel de bine i de funcia Cauchy:

    2

    2/1

    R0

    ]w

    )tt(2[1

    YY (9.2)

    unde, de asemenea: Y0 este nlimea picului pentru t = tR, iar w1/2 este limea picului la jumtatea nlimii (semi-lime).[87] Forma celor dou funcii nu difer foarte mult, aa dup cum se poate observa din regresiile respective aplicate unui pic real n figura urmtoare, prelucrat din cele redate n Fig 9.1.

    ,n care Y0 este nlimea maxim a picului cromatografic, msurat la valoarea timpului, numit timp de retenie (tR), w1/2 este semi-limea picului (limea picului msurat la jumtatea nlimii); ln 2 = 0,693. Forma unui picul cromatografic simetric, dar mai larg n baz poate fi descris la fel de bine i de funcia Cauchy:

    135

    7.2 7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8.0

    0123456789

    101112131415

    minSe

    mna

    ltR

    Linia de baz

    w

    Punct de inflexiune

    V V

    w1/2

    Y0

    Y0/2

    w10% Y0/10

    Fig. 9.2. Parametrii unui pic cromatografic ideal (de form Gauss).

    Forma ideal a picului cromatografic este descris de ecuaia de tip Gauss, n forma urmtoare:

    2lnw

    )tt(4

    0 2/1

    2R

    eYY

    (9.1) , n care Yo este nlimea maxim a picului cromatografic, msurat la valoarea timpului, numit timp de retenie (tR), w1/2 este semi-limea picului (limea picului msurat la jumtatea nlimii); ln 2 = 0,693.

    Forma unui picul cromatografic simetric, dar mai larg n baz poate fi descris la fel de bine i de funcia Cauchy:

    2

    2/1

    R0

    ]w

    )tt(2[1

    YY (9.2)

    unde, de asemenea: Y0 este nlimea picului pentru t = tR, iar w1/2 este limea picului la jumtatea nlimii (semi-lime).[87] Forma celor dou funcii nu difer foarte mult, aa dup cum se poate observa din regresiile respective aplicate unui pic real n figura urmtoare, prelucrat din cele redate n Fig 9.1.

    unde, de asemenea: Y0 este nlimea picului pentru t = tR, iar w1/2 este limea picului la jumtatea nlimii (semi-lime). Forma celor dou funcii nu difer foarte mult, aa dup cum se poate observa din regresiile respective aplicate unui pic real n figura urmtoare, (fig. 4.) prelucrat din cele redate n Fig 2

  • 136

    4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.50

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65Se

    mna

    l

    Timp de retentie (min)4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    Sem

    nal

    Timp de retentie (min)

    Gauss Cauchy

    Fig. 9.3. Modelarea unui pic cromatografic real (punctat gros) prin funcia Gauss, respectiv prin funcia Cauchy (linie continu).

    Pentru un pic simetric de tip Gauss, limea acestuia msurat ntre punctele de inflexiune este 2V. Cum punctele de inflexiune sunt mai dificil de evideniat, se prefer a se msura limea picului la jumtatea nlimii acestuia, notat mai sus cu w1/2. Intre w1/2 i V exista relaia simpl: w1/2 = 2,35V (9.3)

    Aria picului (A) care este o mrime cantitativ, ce depinde de cantitatea de analit injectat n coloana cromatografic, se obine din integrarea funciei Gauss:[88]

    2lnwY

    21A 2/10 (9.4)

    sau a funciei Cauchy:

    2/10 wY2A (9.5)

    In practic, integrarea picurilor se face n mod automat cu ajutorul soft-ul sistemului de achiziie i prelucrare a datelor cu care este dotat sistemul cromatografic. Analistul trebuie s precizeze aria minim de pic care poate fi msurat. Sub aceast limit picurile cromatografice din cromatograma nregistrat nu vor fi raportate de ctre soft-ul sistemului de achiziie i prelucrare a datelor. Integrarea se poate face i manual de ctre analist. Problema alegerii liniei de baz (baseline), fa de care se va face integrarea, este dificil atunci cnd picurile cromatografice se apropie ca mrime de semnalele din linia de baz (analitul se gsete n proba injectat la limita de detecie a detectorului cromatografic). In acest caz, analistul trebuie ntr-o bun aproximaie vizual s stabileasc media semnalului de baz fa de care vor alege punctele X i Y n care se

    Fig. 4. Modelarea unui pic cromatografic real (punctat gros) prin funcia Gauss, respectiv prin funcia Cauchy (linie continu).

    Pentru un pic simetric de tip Gauss, limea acestuia msurat ntre punctele de inflexiune este 2. Cum punctele de inflexiune sunt mai dificil de evideniat, se prefer a se msura limea picului la jumtatea nlimii acestuia, notat mai sus cu w1/2. Intre w1/2 i exista relaia simpl:

    136

    4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.50

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    Sem

    nal

    Timp de retentie (min)4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    Sem

    nal

    Timp de retentie (min)

    Gauss Cauchy

    Fig. 9.3. Modelarea unui pic cromatografic real (punctat gros) prin funcia Gauss, respectiv prin funcia Cauchy (linie continu).

    Pentru un pic simetric de tip Gauss, limea acestuia msurat ntre punctele de inflexiune este 2V. Cum punctele de inflexiune sunt mai dificil de evideniat, se prefer a se msura limea picului la jumtatea nlimii acestuia, notat mai sus cu w1/2. Intre w1/2 i V exista relaia simpl: w1/2 = 2,35V (9.3)

    Aria picului (A) care este o mrime cantitativ, ce depinde de cantitatea de analit injectat n coloana cromatografic, se obine din integrarea funciei Gauss:[88]

    2lnwY

    21A 2/10 (9.4)

    sau a funciei Cauchy:

    2/10 wY2A (9.5)

    In practic, integrarea picurilor se face n mod automat cu ajutorul soft-ul sistemului de achiziie i prelucrare a datelor cu care este dotat sistemul cromatografic. Analistul trebuie s precizeze aria minim de pic care poate fi msurat. Sub aceast limit picurile cromatografice din cromatograma nregistrat nu vor fi raportate de ctre soft-ul sistemului de achiziie i prelucrare a datelor. Integrarea se poate face i manual de ctre analist. Problema alegerii liniei de baz (baseline), fa de care se va face integrarea, este dificil atunci cnd picurile cromatografice se apropie ca mrime de semnalele din linia de baz (analitul se gsete n proba injectat la limita de detecie a detectorului cromatografic). In acest caz, analistul trebuie ntr-o bun aproximaie vizual s stabileasc media semnalului de baz fa de care vor alege punctele X i Y n care se

    Aria picului (A) care este o mrime cantitativ, ce depinde de cantitatea de analit injectat n coloana cromatografic, se obine din integrarea funciei Gauss:

    136

    4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.50

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    Sem

    nal

    Timp de retentie (min)4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    Sem

    nal

    Timp de retentie (min)

    Gauss Cauchy

    Fig. 9.3. Modelarea unui pic cromatografic real (punctat gros) prin funcia Gauss, respectiv prin funcia Cauchy (linie continu).

    Pentru un pic simetric de tip Gauss, limea acestuia msurat ntre punctele de inflexiune este 2V. Cum punctele de inflexiune sunt mai dificil de evideniat, se prefer a se msura limea picului la jumtatea nlimii acestuia, notat mai sus cu w1/2. Intre w1/2 i V exista relaia simpl: w1/2 = 2,35V (9.3)

    Aria picului (A) care este o mrime cantitativ, ce depinde de cantitatea de analit injectat n coloana cromatografic, se obine din integrarea funciei Gauss:[88]

    2lnwY

    21A 2/10 (9.4)

    sau a funciei Cauchy:

    2/10 wY2A (9.5)

    In practic, integrarea picurilor se face n mod automat cu ajutorul soft-ul sistemului de achiziie i prelucrare a datelor cu care este dotat sistemul cromatografic. Analistul trebuie s precizeze aria minim de pic care poate fi msurat. Sub aceast limit picurile cromatografice din cromatograma nregistrat nu vor fi raportate de ctre soft-ul sistemului de achiziie i prelucrare a datelor. Integrarea se poate face i manual de ctre analist. Problema alegerii liniei de baz (baseline), fa de care se va face integrarea, este dificil atunci cnd picurile cromatografice se apropie ca mrime de semnalele din linia de baz (analitul se gsete n proba injectat la limita de detecie a detectorului cromatografic). In acest caz, analistul trebuie ntr-o bun aproximaie vizual s stabileasc media semnalului de baz fa de care vor alege punctele X i Y n care se

    sau a funciei Cauchy:

    136

    4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.50

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    Sem

    nal

    Timp de retentie (min)4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.3 5.4 5.5

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    45

    50

    55

    60

    65

    Sem

    nal

    Timp de retentie (min)

    Gauss Cauchy

    Fig. 9.3. Modelarea unui pic cromatografic real (punctat gros) prin funcia Gauss, respectiv prin funcia Cauchy (linie continu).

    Pentru un pic simetric de tip Gauss, limea acestuia msurat ntre punctele de inflexiune este 2V. Cum punctele de inflexiune sunt mai dificil de evideniat, se prefer a se msura limea picului la jumtatea nlimii acestuia, notat mai sus cu w1/2. Intre w1/2 i V exista relaia simpl: w1/2 = 2,35V (9.3)

    Aria picului (A) care este o mrime cantitativ, ce depinde de cantitatea de analit injectat n coloana cromatografic, se obine din integrarea funciei Gauss:[88]

    2lnwY

    21A 2/10 (9.4)

    sau a funciei Cauchy:

    2/10 wY2A (9.5)

    In practic, integrarea picurilor se face n mod automat cu ajutorul soft-ul sistemului de achiziie i prelucrare a datelor cu care este dotat sistemul cromatografic. Analistul trebuie s precizeze aria minim de pic care poate fi msurat. Sub aceast limit picurile cromatografice din cromatograma nregistrat nu vor fi raportate de ctre soft-ul sistemului de achiziie i prelucrare a datelor. Integrarea se poate face i manual de ctre analist. Problema alegerii liniei de baz (baseline), fa de care se va face integrarea, este dificil atunci cnd picurile cromatografice se apropie ca mrime de semnalele din linia de baz (analitul se gsete n proba injectat la limita de detecie a detectorului cromatografic). In acest caz, analistul trebuie ntr-o bun aproximaie vizual s stabileasc media semnalului de baz fa de care vor alege punctele X i Y n care se

    In practic, integrarea picurilor se face n mod automat cu ajutorul soft-ul sistemului de achiziie i prelucrare a datelor cu care este dotat sistemul cromatografic. Analistul trebuie s precizeze aria minim de pic care poate fi msurat. Sub aceast limit picurile cromatografice din cromatograma nregistrat nu vor fi raportate de ctre soft-ul sistemului de achiziie i prelucrare a datelor. Integrarea se poate face i manual de ctre analist. Problema alegerii liniei de baz (baseline), fa de care se va face integrarea, este dificil atunci cnd picurile cromatografice (fig. 5.) se apropie ca mrime de semnalele din linia de baz (analitul se gsete n proba injectat la limita de detecie a detectorului cromatografic). In acest caz, analistul trebuie ntr-o bun aproximaie vizual s stabileasc media semnalului de baz fa de care vor alege punctele X i Y n care se va integra picul cromatografic. Aceast situaie este ilustrat n figura de mai jos, cu alegerea greit i corect a punctelor de integrare.

  • 137

    Semnal

    tR (min)

    X Y

    Linie de baz greit

    Linia medie de baz

    Pic cromatografic

    de integrat

    va integra picul cromatografic. Aceast situaie este ilustrat n figura de mai jos, cu alegerea greit i corect a punctelor de integrare.

    Fig. 9.4. Fereastra unei poriuni dintr-o cromatogram n care picul cromatografic este corect integrat prin alegerea punctelor X i Y n linia media a semnalului de baz

    (ales neconstant cu drift). In general, ntre aria picului (Apic) i cantitatea de analit injectat n coloan ( injectatanalitQ , exprimat n g, sau n ng, sau n pg, etc) exist o relaie de linearitate n conformitate cu funcia de rspuns 1.3 i a discuiei asupra domeniului de linearitate din cap. 1.2:

    injectatanalitpic QbaA (9.6) Mrimea Q poate fi substituit i prin concentraia probei injectate, cu condiia ca n procedura de calibrare i cea de analiz, volumele de soluii standard, respectiv de prob analizat, s fie identice. Factorul de rspuns (Fi) al unui detector fa de un anumit analit i detectat la ieirea din coloana cromatografic este dat de raportul dintre aria picului corespunztor analitului i i cantitatea de analit (uniti de mas) injectat n coloan:

    injectati,analit

    i,pici

    Q

    AF (9.7)

    Fig. 5 Fereastra unei poriuni dintr-o cromatogram n care picul cromatografic este corect integrat prin alegerea punctelor X i Y n linia media a semnalului de baz (ales neconstant cu drift).

    In general, ntre aria picului (Apic) i cantitatea de analit injectat n coloan ( Qanalitinjectat ,

    exprimat n g, sau n ng, sau n pg, etc) exist o relaie de linearitate:

    137

    Semnal

    tR (min)

    X Y

    Linie de baz greit

    Linia medie de baz

    Pic cromatografic

    de integrat

    va integra picul cromatografic. Aceast situaie este ilustrat n figura de mai jos, cu alegerea greit i corect a punctelor de integrare.

    Fig. 9.4. Fereastra unei poriuni dintr-o cromatogram n care picul cromatografic este corect integrat prin alegerea punctelor X i Y n linia media a semnalului de baz

    (ales neconstant cu drift). In general, ntre aria picului (Apic) i cantitatea de analit injectat n coloan ( injectatanalitQ , exprimat n g, sau n ng, sau n pg, etc) exist o relaie de linearitate n conformitate cu funcia de rspuns 1.3 i a discuiei asupra domeniului de linearitate din cap. 1.2:

    injectatanalitpic QbaA (9.6) Mrimea Q poate fi substituit i prin concentraia probei injectate, cu condiia ca n procedura de calibrare i cea de analiz, volumele de soluii standard, respectiv de prob analizat, s fie identice. Factorul de rspuns (Fi) al unui detector fa de un anumit analit i detectat la ieirea din coloana cromatografic este dat de raportul dintre aria picului corespunztor analitului i i cantitatea de analit (uniti de mas) injectat n coloan:

    injectati,analit

    i,pici

    Q

    AF (9.7)

    Mrimea Q poate fi substituit i prin concentraia probei injectate, cu condiia ca n procedura de calibrare i cea de analiz, volumele de soluii standard, respectiv de prob analizat, s fie identice. Factorul de rspuns (Fi) al unui detector fa de un anumit analit i detectat la ieirea din coloana cromatografic este dat de raportul dintre aria picului corespunztor analitului i i cantitatea de analit (uniti de mas) injectat n coloan:

    137

    Semnal

    tR (min)

    X Y

    Linie de baz greit

    Linia medie de baz

    Pic cromatografic

    de integrat

    va integra picul cromatografic. Aceast situaie este ilustrat n figura de mai jos, cu alegerea greit i corect a punctelor de integrare.

    Fig. 9.4. Fereastra unei poriuni dintr-o cromatogram n care picul cromatografic este corect integrat prin alegerea punctelor X i Y n linia media a semnalului de baz

    (ales neconstant cu drift). In general, ntre aria picului (Apic) i cantitatea de analit injectat n coloan ( injectatanalitQ , exprimat n g, sau n ng, sau n pg, etc) exist o relaie de linearitate n conformitate cu funcia de rspuns 1.3 i a discuiei asupra domeniului de linearitate din cap. 1.2:

    injectatanalitpic QbaA (9.6) Mrimea Q poate fi substituit i prin concentraia probei injectate, cu condiia ca n procedura de calibrare i cea de analiz, volumele de soluii standard, respectiv de prob analizat, s fie identice. Factorul de rspuns (Fi) al unui detector fa de un anumit analit i detectat la ieirea din coloana cromatografic este dat de raportul dintre aria picului corespunztor analitului i i cantitatea de analit (uniti de mas) injectat n coloan:

    injectati,analit

    i,pici

    Q

    AF (9.7)

    Atunci cnd picul cromatografic crete ca arie, poriunea de arie rezultat prin integrarea mai puin corect, ilustrat n figura de mai sus, devine nesemnificativ n raport cu aria acestuia, astfel c n practic nu se mai mrete imaginea semnalului de fond pentru a gsi punctele corecte de integrare. De foarte multe ori, forma picurilor este asimetric. In acest caz, alegerea unei funcii utile n descrierea formei picului cromatografic este mai dificil. De regul, asimetria se datoreaz unei aa-zise cozi (tailing) a picului cromatografic, care poate fi n faa picului (pre-tailing) sau n spatele picului (post-tailing). Simetria unui pic cromatografic (notat cu Sim) poate fi exprimat n mai multe moduri. Dac aceasta se msoar n punctele de inflexiune a curbei picului redat n Fig. 3, Sim devine:

  • 138

    Atunci cnd picul cromatografic crete ca arie, poriunea de arie rezultat prin integrarea mai puin corect, ilustrat n figura de mai sus, devine nesemnificativ n raport cu aria acestuia, astfel c n practic nu se mai mrete imaginea semnalului de fond pentru a gsi punctele corecte de integrare. De foarte multe ori, forma picurilor este asimetric. In acest caz, alegerea unei funcii utile n descrierea formei picului cromatografic este mai dificil. De regul, asimetria se datoreaz unei aa-zise cozi (tailing) a picului cromatografic, care poate fi n faa picului (pre-tailing) sau n spatele picului (post-tailing).[89]

    Simetria unui pic cromatografic (notat cu Sim) poate fi exprimat n mai multe moduri. Dac aceasta se msoar n punctele de inflexiune a curbei picului redat n Fig. 9.2, Sim devine:

    'Sim (9.8)

    Simetria poate fi msurat mai exact la jumtatea nlimii picului cromatografic, atunci cnd w1/2 este mprit de verticala din maximul picului n dou pri: B n partea dreapt i C n partea stng. In acest caz simetria devine:

    CBSim (9.9)

    In mod practic, cozile picurilor cromatografice se evideniaz dup jumtatea

    nlimii maxime a picului cromatografic. In acest caz simetriile redate de ec. 9.8 sau 9.9 nu mai sunt corecte. De aceea, se prefer msurarea lui B i C, la o nlime a picului cromatografic ct mai aproape de linia de baz, dar suficient de mare ca s se evite erorile legate delimitarea picului (msurarea lui w este afectat de erori). In acest caz, cea mai recomandat msurare este la 10% din maximul nlimii picului, cnd parametrii B i C sunt notai cu B10%, respectiv C10%, iar simetria are expresia:

    %10

    %10CBSim (9.10)

    Un parametru important a unei separri cromatografice este timpul mort (notat cu t0). Acesta semnific durata de timp n care faza mobil parcurge coloana cromatografic. Acest parametru se poate msura cunoscnd debitul fazei mobile i lungimea coloanei (n cromatografia de gaze) sau introducnd n proba injectat un component total inert fa de faza staionar (n cromatografia de lichide), care va elua astfel din coloana cromatografic la timpul de retenie notat cu t0. Cu ajutorul acestui parametru se pot calcula ali doi parametrii foarte importani ai unei separri cromatografice: timpul de retenie ajustat, numit i timp de retenie net (tR) i factorul de capacitate (k), definii prin relaiile: 0RR tt't (9.11)

    0

    R

    0

    0Rt't

    ttt'k (9.12)

    Simetria poate fi msurat mai exact la jumtatea nlimii picului cromatografic, atunci cnd w1/2 este mprit de verticala din maximul picului n dou pri: B n partea dreapt i C n partea stng. In acest caz simetria devine:

    138

    Atunci cnd picul cromatografic crete ca arie, poriunea de arie rezultat prin integrarea mai puin corect, ilustrat n figura de mai sus, devine nesemnificativ n raport cu aria acestuia, astfel c n practic nu se mai mrete imaginea semnalului de fond pentru a gsi punctele corecte de integrare. De foarte multe ori, forma picurilor este asimetric. In acest caz, alegerea unei funcii utile n descrierea formei picului cromatografic este mai dificil. De regul, asimetria se datoreaz unei aa-zise cozi (tailing) a picului cromatografic, care poate fi n faa picului (pre-tailing) sau n spatele picului (post-tailing).[89]

    Simetria unui pic cromatografic (notat cu Sim) poate fi exprimat n mai multe moduri. Dac aceasta se msoar n punctele de inflexiune a curbei picului redat n Fig. 9.2, Sim devine:

    'Sim (9.8)

    Simetria poate fi msurat mai exact la jumtatea nlimii picului cromatografic, atunci cnd w1/2 este mprit de verticala din maximul picului n dou pri: B n partea dreapt i C n partea stng. In acest caz simetria devine:

    CBSim (9.9)

    In mod practic, cozile picurilor cromatografice se evideniaz dup jumtatea

    nlimii maxime a picului cromatografic. In acest caz simetriile redate de ec. 9.8 sau 9.9 nu mai sunt corecte. De aceea, se prefer msurarea lui B i C, la o nlime a picului cromatografic ct mai aproape de linia de baz, dar suficient de mare ca s se evite erorile legate delimitarea picului (msurarea lui w este afectat de erori). In acest caz, cea mai recomandat msurare este la 10% din maximul nlimii picului, cnd parametrii B i C sunt notai cu B10%, respectiv C10%, iar simetria are expresia:

    %10

    %10CBSim (9.10)

    Un parametru important a unei separri cromatografice este timpul mort (notat cu t0). Acesta semnific durata de timp n care faza mobil parcurge coloana cromatografic. Acest parametru se poate msura cunoscnd debitul fazei mobile i lungimea coloanei (n cromatografia de gaze) sau introducnd n proba injectat un component total inert fa de faza staionar (n cromatografia de lichide), care va elua astfel din coloana cromatografic la timpul de retenie notat cu t0. Cu ajutorul acestui parametru se pot calcula ali doi parametrii foarte importani ai unei separri cromatografice: timpul de retenie ajustat, numit i timp de retenie net (tR) i factorul de capacitate (k), definii prin relaiile: 0RR tt't (9.11)

    0

    R

    0

    0Rt't

    ttt'k (9.12)

    In mod practic, cozile picurilor cromatografice se evideniaz dup jumtatea nlimii maxime a picului cromatografic. De aceea, se prefer msurarea lui B i C, la o nlime a picului cromatografic ct mai aproape de linia de baz, dar suficient de mare ca s se evite erorile legate delimitarea picului (msurarea lui w este afectat de erori). In acest caz, cea mai recomandat msurare este la 10% din maximul nlimii picului, cnd parametrii B i C sunt notai cu B10%, respectiv C10%, iar simetria are expresia:

    138

    Atunci cnd picul cromatografic crete ca arie, poriunea de arie rezultat prin integrarea mai puin corect, ilustrat n figura de mai sus, devine nesemnificativ n raport cu aria acestuia, astfel c n practic nu se mai mrete imaginea semnalului de fond pentru a gsi punctele corecte de integrare. De foarte multe ori, forma picurilor este asimetric. In acest caz, alegerea unei funcii utile n descrierea formei picului cromatografic este mai dificil. De regul, asimetria se datoreaz unei aa-zise cozi (tailing) a picului cromatografic, care poate fi n faa picului (pre-tailing) sau n spatele picului (post-tailing).[89]

    Simetria unui pic cromatografic (notat cu Sim) poate fi exprimat n mai multe moduri. Dac aceasta se msoar n punctele de inflexiune a curbei picului redat n Fig. 9.2, Sim devine:

    'Sim (9.8)

    Simetria poate fi msurat mai exact la jumtatea nlimii picului cromatografic, atunci cnd w1/2 este mprit de verticala din maximul picului n dou pri: B n partea dreapt i C n partea stng. In acest caz simetria devine:

    CBSim (9.9)

    In mod practic, cozile picurilor cromatografice se evideniaz dup jumtatea

    nlimii maxime a picului cromatografic. In acest caz simetriile redate de ec. 9.8 sau 9.9 nu mai sunt corecte. De aceea, se prefer msurarea lui B i C, la o nlime a picului cromatografic ct mai aproape de linia de baz, dar suficient de mare ca s se evite erorile legate delimitarea picului (msurarea lui w este afectat de erori). In acest caz, cea mai recomandat msurare este la 10% din maximul nlimii picului, cnd parametrii B i C sunt notai cu B10%, respectiv C10%, iar simetria are expresia:

    %10

    %10CBSim (9.10)

    Un parametru important a unei separri cromatografice este timpul mort (notat cu t0). Acesta semnific durata de timp n care faza mobil parcurge coloana cromatografic. Acest parametru se poate msura cunoscnd debitul fazei mobile i lungimea coloanei (n cromatografia de gaze) sau introducnd n proba injectat un component total inert fa de faza staionar (n cromatografia de lichide), care va elua astfel din coloana cromatografic la timpul de retenie notat cu t0. Cu ajutorul acestui parametru se pot calcula ali doi parametrii foarte importani ai unei separri cromatografice: timpul de retenie ajustat, numit i timp de retenie net (tR) i factorul de capacitate (k), definii prin relaiile: 0RR tt't (9.11)

    0

    R

    0

    0Rt't

    ttt'k (9.12)

    Un parametru important a unei separri cromatografice este timpul mort (notat cu t0). Acesta semnific durata de timp n care faza mobil parcurge coloana cromatografic. Acest parametru se poate msura cunoscnd debitul fazei mobile i lungimea coloanei (n cromatografia de gaze) sau introducnd n proba injectat un component total inert fa de faza staionar (n cromatografia de lichide), care va elua astfel din coloana cromatografic la timpul de retenie notat cu t0. Cu ajutorul acestui parametru se pot calcula ali doi parametrii foarte importani ai unei separri cromatografice: timpul de retenie ajustat, numit i timp de retenie net (tR) i factorul de capacitate (k), definii prin relaiile:

    138

    Atunci cnd picul cromatografic crete ca arie, poriunea de arie rezultat prin integrarea mai puin corect, ilustrat n figura de mai sus, devine nesemnificativ n raport cu aria acestuia, astfel c n practic nu se mai mrete imaginea semnalului de fond pentru a gsi punctele corecte de integrare. De foarte multe ori, forma picurilor este asimetric. In acest caz, alegerea unei funcii utile n descrierea formei picului cromatografic este mai dificil. De regul, asimetria se datoreaz unei aa-zise cozi (tailing) a picului cromatografic, care poate fi n faa picului (pre-tailing) sau n spatele picului (post-tailing).[89]

    Simetria unui pic cromatografic (notat cu Sim) poate fi exprimat n mai multe moduri. Dac aceasta se msoar n punctele de inflexiune a curbei picului redat n Fig. 9.2, Sim devine:

    'Sim (9.8)

    Simetria poate fi msurat mai exact la jumtatea nlimii picului cromatografic, atunci cnd w1/2 este mprit de verticala din maximul picului n dou pri: B n partea dreapt i C n partea stng. In acest caz simetria devine:

    CBSim (9.9)

    In mod practic, cozile picurilor cromatografice se evideniaz dup jumtatea

    nlimii maxime a picului cromatografic. In acest caz simetriile redate de ec. 9.8 sau 9.9 nu mai sunt corecte. De aceea, se prefer msurarea lui B i C, la o nlime a picului cromatografic ct mai aproape de linia de baz, dar suficient de mare ca s se evite erorile legate delimitarea picului (msurarea lui w este afectat de erori). In acest caz, cea mai recomandat msurare este la 10% din maximul nlimii picului, cnd parametrii B i C sunt notai cu B10%, respectiv C10%, iar simetria are expresia:

    %10

    %10CBSim (9.10)

    Un parametru important a unei separri cromatografice este timpul mort (notat cu t0). Acesta semnific durata de timp n care faza mobil parcurge coloana cromatografic. Acest parametru se poate msura cunoscnd debitul fazei mobile i lungimea coloanei (n cromatografia de gaze) sau introducnd n proba injectat un component total inert fa de faza staionar (n cromatografia de lichide), care va elua astfel din coloana cromatografic la timpul de retenie notat cu t0. Cu ajutorul acestui parametru se pot calcula ali doi parametrii foarte importani ai unei separri cromatografice: timpul de retenie ajustat, numit i timp de retenie net (tR) i factorul de capacitate (k), definii prin relaiile: 0RR tt't (9.11)

    0

    R

    0

    0Rt't

    ttt'k (9.12)

    138

    Atunci cnd picul cromatografic crete ca arie, poriunea de arie rezultat prin integrarea mai puin corect, ilustrat n figura de mai sus, devine nesemnificativ n raport cu aria acestuia, astfel c n practic nu se mai mrete imaginea semnalului de fond pentru a gsi punctele corecte de integrare. De foarte multe ori, forma picurilor este asimetric. In acest caz, alegerea unei funcii utile n descrierea formei picului cromatografic este mai dificil. De regul, asimetria se datoreaz unei aa-zise cozi (tailing) a picului cromatografic, care poate fi n faa picului (pre-tailing) sau n spatele picului (post-tailing).[89]

    Simetria unui pic cromatografic (notat cu Sim) poate fi exprimat n mai multe moduri. Dac aceasta se msoar n punctele de inflexiune a curbei picului redat n Fig. 9.2, Sim devine:

    'Sim (9.8)

    Simetria poate fi msurat mai exact la jumtatea nlimii picului cromatografic, atunci cnd w1/2 este mprit de verticala din maximul picului n dou pri: B n partea dreapt i C n partea stng. In acest caz simetria devine:

    CBSim (9.9)

    In mod practic, cozile picurilor cromatografice se evideniaz dup jumtatea

    nlimii maxime a picului cromatografic. In acest caz simetriile redate de ec. 9.8 sau 9.9 nu mai sunt corecte. De aceea, se prefer msurarea lui B i C, la o nlime a picului cromatografic ct mai aproape de linia de baz, dar suficient de mare ca s se evite erorile legate delimitarea picului (msurarea lui w este afectat de erori). In acest caz, cea mai recomandat msurare este la 10% din maximul nlimii picului, cnd parametrii B i C sunt notai cu B10%, respectiv C10%, iar simetria are expresia:

    %10

    %10CBSim (9.10)

    Un parametru important a unei separri cromatografice este timpul mort (notat cu t0). Acesta semnific durata de timp n care faza mobil parcurge coloana cromatografic. Acest parametru se poate msura cunoscnd debitul fazei mobile i lungimea coloanei (n cromatografia de gaze) sau introducnd n proba injectat un component total inert fa de faza staionar (n cromatografia de lichide), care va elua astfel din coloana cromatografic la timpul de retenie notat cu t0. Cu ajutorul acestui parametru se pot calcula ali doi parametrii foarte importani ai unei separri cromatografice: timpul de retenie ajustat, numit i timp de retenie net (tR) i factorul de capacitate (k), definii prin relaiile: 0RR tt't (9.11)

    0

    R

    0

    0Rt't

    ttt'k (9.12)

    Din punct de vedere practic, minimul separrii cromatografice a doi compui injectai (notai n ordinea eluiei cresctoare cu i i j) n coloana cromatografic se obine atunci cnd picurile lor cromatografice ajung n semnalul liniei de baz. Gradul de separare cromatografic este exprimat prin rezoluia cromatografic (Rs). Pentru picuri simetrice formula de calcul a acestui parametru este dat de expresia:

    139

    Din punct de vedere practic, minimul separrii cromatografice a doi compui injectai (notai n ordinea eluiei cresctoare cu i i j) n coloana cromatografic se obine atunci cnd picurile lor cromatografice ajung n semnalul liniei de baz. Gradul de separare cromatografic este exprimat prin rezoluia cromatografic (Rs). Pentru picuri simetrice formula de calcul a acestui parametru este dat de expresia:

    )ww()tt(

    2)ww(5,0

    )tt(R

    21

    i,Rj,R

    ji

    i,Rj,Rs

    (9.13)

    In felul acesta se poate deduce c minimul lui Rs pentru ca cele dou picuri cromatografice i i j s fie separare n linia de baz este 1. Dac picurile nu sunt separate, msurarea pentru wi i wj nu poate avea loc. innd cont c: wi = 2w1/2,i i wj = 2w1/2,j, formula rezoluiei devine:

    j,2/1i,2/1

    i,Rj,Rs ww

    ttR

    (9.14)

    O msur a selectivitii cromatografice este dat de factorul de separare (notat

    cu Dij) a doi compui i i j (elund n aceast ordine), care este definit prin relaia:[90]

    1'k'k

    't't

    i

    j

    i,R

    j,Rij t (9.15)

    Eficiena unei separri cromatografice se reflect n lrgimea picului

    cromatografic: cu ct picul cromatografic este mai ngust, cu att mai mare este eficiena separrii cromatografice. Cantitativ, eficiena unui proces de separare se exprim prin numrul de talere teoretice (notat cu N). Conceptul de taler teoretic este mprumutat din teoria distilrii, care n cazul unei separri cromatografice s-ar traduce prin poriunea din coloana cromatografic n care se stabilete echilibrul de distribuie al analitului ntre faza mobil i faza staionar. Formula de calcul a numrului de talere teoretice Ni corespunztor unui analit i este urmtoarea:[90]

    2i

    i,Ri )

    t(N (9.16)

    innd cont de relaia 9.3, formula de calcul a parametrului N devine:

    2i,2/1

    i,Ri )w

    t(54,5N (9.17)

    nlimea talerului teoretic (notat cu h) se poate calcula cunoscnd lungimea coloanei cromatografice L: h = L/N. Cu aceste ultime noiuni, se poate reveni la formula de calcul a rezoluiei. innd cont de relaiile anterioare se poate deduce formula de calcul a rezoluiei, pentru picuri cromatografice de arii aproximativ egale i caracterizate ntr-o bun aproximaie de aceiai eficien (N):

    In felul acesta se poate deduce c minimul lui Rs pentru ca cele dou picuri cromatografice i i j s fie separare n linia de baz este 1. Dac picurile nu sunt separate, msurarea pentru wi i wj nu poate avea loc. innd cont c: wi = 2w1/2,i i wj = 2w1/2,j, formula rezoluiei devine:

    139

    Din punct de vedere practic, minimul separrii cromatografice a doi compui injectai (notai n ordinea eluiei cresctoare cu i i j) n coloana cromatografic se obine atunci cnd picurile lor cromatografice ajung n semnalul liniei de baz. Gradul de separare cromatografic este exprimat prin rezoluia cromatografic (Rs). Pentru picuri simetrice formula de calcul a acestui parametru este dat de expresia:

    )ww()tt(

    2)ww(5,0

    )tt(R

    21

    i,Rj,R

    ji

    i,Rj,Rs

    (9.13)

    In felul acesta se poate deduce c minimul lui Rs pentru ca cele dou picuri cromatografice i i j s fie separare n linia de baz este 1. Dac picurile nu sunt separate, msurarea pentru wi i wj nu poate avea loc. innd cont c: wi = 2w1/2,i i wj = 2w1/2,j, formula rezoluiei devine:

    j,2/1i,2/1

    i,Rj,Rs ww

    ttR

    (9.14)

    O msur a selectivitii cromatografice este dat de factorul de separare (notat

    cu Dij) a doi compui i i j (elund n aceast ordine), care este definit prin relaia:[90]

    1'k'k

    't't

    i

    j

    i,R

    j,Rij t (9.15)

    Eficiena unei separri cromatografice se reflect n lrgimea picului

    cromatografic: cu ct picul cromatografic este mai ngust, cu att mai mare este eficiena separrii cromatografice. Cantitativ, eficiena unui proces de separare se exprim prin numrul de talere teoretice (notat cu N). Conceptul de taler teoretic este mprumutat din teoria distilrii, care n cazul unei separri cromatografice s-ar traduce prin poriunea din coloana cromatografic n care se stabilete echilibrul de distribuie al analitului ntre faza mobil i faza staionar. Formula de calcul a numrului de talere teoretice Ni corespunztor unui analit i este urmtoarea:[90]

    2i

    i,Ri )

    t(N (9.16)

    innd cont de relaia 9.3, formula de calcul a parametrului N devine:

    2i,2/1

    i,Ri )w

    t(54,5N (9.17)

    nlimea talerului teoretic (notat cu h) se poate calcula cunoscnd lungimea coloanei cromatografice L: h = L/N. Cu aceste ultime noiuni, se poate reveni la formula de calcul a rezoluiei. innd cont de relaiile anterioare se poate deduce formula de calcul a rezoluiei, pentru picuri cromatografice de arii aproximativ egale i caracterizate ntr-o bun aproximaie de aceiai eficien (N):

    O msur a selectivitii cromatografice este dat de factorul de separare (notat cu ij) a doi compui i i j (elund n aceast ordine), care este definit prin relaia:

  • 139

    Din punct de vedere practic, minimul separrii cromatografice a doi compui injectai (notai n ordinea eluiei cresctoare cu i i j) n coloana cromatografic se obine atunci cnd picurile lor cromatografice ajung n semnalul liniei de baz. Gradul de separare cromatografic este exprimat prin rezoluia cromatografic (Rs). Pentru picuri simetrice formula de calcul a acestui parametru este dat de expresia:

    )ww()tt(

    2)ww(5,0

    )tt(R

    21

    i,Rj,R

    ji

    i,Rj,Rs

    (9.13)

    In felul acesta se poate deduce c minimul lui Rs pentru ca cele dou picuri cromatografice i i j s fie separare n linia de baz este 1. Dac picurile nu sunt separate, msurarea pentru wi i wj nu poate avea loc. innd cont c: wi = 2w1/2,i i wj = 2w1/2,j, formula rezoluiei devine:

    j,2/1i,2/1

    i,Rj,Rs ww

    ttR

    (9.14)

    O msur a selectivitii cromatografice este dat de factorul de separare (notat

    cu Dij) a doi compui i i j (elund n aceast ordine), care este definit prin relaia:[90]

    1'k'k

    't't

    i

    j

    i,R

    j,Rij t (9.15)

    Eficiena unei separri cromatografice se reflect n lrgimea picului

    cromatografic: cu ct picul cromatografic este mai ngust, cu att mai mare este eficiena separrii cromatografice. Cantitativ, eficiena unui proces de separare se exprim prin numrul de talere teoretice (notat cu N). Conceptul de taler teoretic este mprumutat din teoria distilrii, care n cazul unei separri cromatografice s-ar traduce prin poriunea din coloana cromatografic n care se stabilete echilibrul de distribuie al analitului ntre faza mobil i faza staionar. Formula de calcul a numrului de talere teoretice Ni corespunztor unui analit i este urmtoarea:[90]

    2i

    i,Ri )

    t(N (9.16)

    innd cont de relaia 9.3, formula de calcul a parametrului N devine:

    2i,2/1

    i,Ri )w

    t(54,5N (9.17)

    nlimea talerului teoretic (notat cu h) se poate calcula cunoscnd lungimea coloanei cromatografice L: h = L/N. Cu aceste ultime noiuni, se poate reveni la formula de calcul a rezoluiei. innd cont de relaiile anterioare se poate deduce formula de calcul a rezoluiei, pentru picuri cromatografice de arii aproximativ egale i caracterizate ntr-o bun aproximaie de aceiai eficien (N):

    Eficiena unei separri cromatografice se reflect n lrgimea picului cromatografic: cu ct picul cromatografic este mai ngust, cu att mai mare este eficiena separrii cromatografice. Cantitativ, eficiena unui proces de separare se exprim prin numrul de talere teoretice (notat cu N). Conceptul de taler teoretic este mprumutat din teoria distilrii, care n cazul unei separri cromatografice s-ar traduce prin poriunea din coloana cromatografic n care se stabilete echilibrul de distribuie al analitului ntre faza mobil i faza staionar. Formula de calcul a numrului de talere teoretice Ni corespunztor unui analit i este urmtoarea:

    139

    Din punct de vedere practic, minimul separrii cromatografice a doi compui injectai (notai n ordinea eluiei cresctoare cu i i j) n coloana cromatografic se obine atunci cnd picurile lor cromatografice ajung n semnalul liniei de baz. Gradul de separare cromatografic este exprimat prin rezoluia cromatografic (Rs). Pentru picuri simetrice formula de calcul a acestui parametru este dat de expresia:

    )ww()tt(

    2)ww(5,0

    )tt(R

    21

    i,Rj,R

    ji

    i,Rj,Rs

    (9.13)

    In felul acesta se poate deduce c minimul lui Rs pentru ca cele dou picuri cromatografice i i j s fie separare n linia de baz este 1. Dac picurile nu sunt separate, msurarea pentru wi i wj nu poate avea loc. innd cont c: wi = 2w1/2,i i wj = 2w1/2,j, formula rezoluiei devine:

    j,2/1i,2/1

    i,Rj,Rs ww

    ttR

    (9.14)

    O msur a selectivitii cromatografice este dat de factorul de separare (notat

    cu Dij) a doi compui i i j (elund n aceast ordine), care este definit prin relaia:[90]

    1'k'k

    't't

    i

    j

    i,R

    j,Rij t (9.15)

    Eficiena unei separri cromatografice se reflect n lrgimea picului

    cromatografic: cu ct picul cromatografic este mai ngust, cu att mai mare este eficiena separrii cromatografice. Cantitativ, eficiena unui proces de separare se exprim prin numrul de talere teoretice (notat cu N). Conceptul de taler teoretic este mprumutat din teoria distilrii, care n cazul unei separri cromatografice s-ar traduce prin poriunea din coloana cromatografic n care se stabilete echilibrul de distribuie al analitului ntre faza mobil i faza staionar. Formula de calcul a numrului de talere teoretice Ni corespunztor unui analit i este urmtoarea:[90]

    2i

    i,Ri )

    t(N (9.16)

    innd cont de relaia 9.3, formula de calcul a parametrului N devine:

    2i,2/1

    i,Ri )w

    t(54,5N (9.17)

    nlimea talerului teoretic (notat cu h) se poate calcula cunoscnd lungimea coloanei cromatografice L: h = L/N. Cu aceste ultime noiuni, se poate reveni la formula de calcul a rezoluiei. innd cont de relaiile anterioare se poate deduce formula de calcul a rezoluiei, pentru picuri cromatografice de arii aproximativ egale i caracterizate ntr-o bun aproximaie de aceiai eficien (N):

    Formula de calcul a parametrului N devine:

    139

    Din punct de vedere practic, minimul separrii cromatografice a doi compui injectai (notai n ordinea eluiei cresctoare cu i i j) n coloana cromatografic se obine atunci cnd picurile lor cromatografice ajung n semnalul liniei de baz. Gradul de separare cromatografic este exprimat prin rezoluia cromatografic (Rs). Pentru picuri simetrice formula de calcul a acestui parametru este dat de expresia:

    )ww()tt(

    2)ww(5,0

    )tt(R

    21

    i,Rj,R

    ji

    i,Rj,Rs

    (9.13)

    In felul acesta se poate deduce c minimul lui Rs pentru ca cele dou picuri cromatografice i i j s fie separare n linia de baz este 1. Dac picurile nu sunt separate, msurarea pentru wi i wj nu poate avea loc. innd cont c: wi = 2w1/2,i i wj = 2w1/2,j, formula rezoluiei devine:

    j,2/1i,2/1

    i,Rj,Rs ww

    ttR

    (9.14)

    O msur a selectivitii cromatografice este dat de factorul de separare (notat

    cu Dij) a doi compui i i j (elund n aceast ordine), care este definit prin relaia:[90]

    1'k'k

    't't

    i

    j

    i,R

    j,Rij t (9.15)

    Eficiena unei separri cromatografice se reflect n lrgimea picului

    cromatografic: cu ct picul cromatografic este mai ngust, cu att mai mare este eficiena separrii cromatografice. Cantitativ, eficiena unui proces de separare se exprim prin numrul de talere teoretice (notat cu N). Conceptul de taler teoretic este mprumutat din teoria distilrii, care n cazul unei separri cromatografice s-ar traduce prin poriunea din coloana cromatografic n care se stabilete echilibrul de distribuie al analitului ntre faza mobil i faza staionar. Formula de calcul a numrului de talere teoretice Ni corespunztor unui analit i este urmtoarea:[90]

    2i

    i,Ri )

    t(N (9.16)

    innd cont de relaia 9.3, formula de calcul a parametrului N devine:

    2i,2/1

    i,Ri )w

    t(54,5N (9.17)

    nlimea talerului teoretic (notat cu h) se poate calcula cunoscnd lungimea coloanei cromatografice L: h = L/N. Cu aceste ultime noiuni, se poate reveni la formula de calcul a rezoluiei. innd cont de relaiile anterioare se poate deduce formula de calcul a rezoluiei, pentru picuri cromatografice de arii aproximativ egale i caracterizate ntr-o bun aproximaie de aceiai eficien (N):

    nlimea talerului teoretic (notat cu h) se poate calcula cunoscnd lungimea coloanei cromatografice L: h = L/N. Cu aceste ultime noiuni, se poate reveni la formula de calcul a rezoluiei. innd cont de relaiile anterioare se poate deduce formula de calcul a rezoluiei, pentru picuri cromatografice de arii aproximativ egale i caracterizate ntr-o bun aproximaie de aceiai eficien (N):

    140

    )1(1'k

    'k7,4NR ij

    i

    is (9.18)

    Ecuaia de baz pentru rezoluia ntre 2 picuri cromatografice inegale ca arie, notate cu i i j poate fi propus prin modificarea celei de mai sus, n forma:

    )1(1'k'k

    7,4NR ijs (9.19)

    , unde 'k este media aritmetic a celor doi factori de capacitate pentru analiii i i j, ki i respectiv kj. Cu aceste precizri, rezoluia dintre cele dou picuri cromatografice devine:

    2'k'k'k'k

    'k'k'k

    7,4NR

    ji

    ji

    i

    ijs

    (9.20)

    Maximul raportului 2'k'k

    'k'k

    ji

    ji

    este 1, atunci cnd ki i kj sunt foarte mari. Pe de alt parte,

    pentru k mare, picurile cromatografice devin foarte largi, cu timp de retenie foarte mare, uneori greu de integrat. De aceea, valoarea lui k ntre 1 i 20 este considerat ca acceptabil. 9.3. Teoria talerelor Aceasta teorie este una dintre cele mai importante teorii n modelarea procesului cromatografic, iniiat de Martin i Singh i apo