Műszeres analitika 14. évfolyam Kromatográfiás módszerek elmélete Sőre Ferenc 2009 TÁMOP 2.2.3-07/1-2F-2008-0011

A kromatográfia (Cromatography) rövid története Mi a kromatográfia kifejezés jelentése? A kromatográfia szóösszetétel, jelentése „színírás”. A görög kromosz (szín) és grafosz (írás) szavak összekapcsolása. A kromatográfia elválasztó művelet. Az elválasztó műveletek sorában (desztilláció, extrakció, stb.), a legszelektívebb. A kromatográfia speciális, mert alkalmazásával a molekulák és az ionok legösszetettebb oldataikból, elegyeikből stb. is szelektíven elkülöníthetők egymástól. Alkalmazása az analitikai elemzési feladatoktól, az ipari méretű elválasztásokig terjed.

színező fürdők vizsgálta, textilre cseppentve; A kromatográfiával összefüggő je-lenségek már az ókorban is ismere-tesek és alkalmazottak voltak. Ilyenek: vizek tisztítására ioncserélő tulaj-donságú természetes ásványok fel-használásával (zeolitok); színező fürdők vizsgálta, textilre cseppentve; cukorlevek derítése csontszénnel. Kép: Leslie S. Ettre, John V. Hinshaw: Chapters in the Evolution of Chromatography, Imperial College Press kiadó 

időszámításának kezdete Cvet: a kromatográfia időszámításának kezdete Orosz természettudós, botanikus. 1902-től varsói egyetem tanít. 1903-ban majd 1906-ban publikálja kísérleteit. Az 1906-os írásában használja elsőnek a kromatográfia ki-fejezést. Növényi extraktumok vizsgálatával foglalkozott: üvegcsőbe töltött kalci-um-karbonáton oldószerrel áramoltatta az extratumot, ami lefelé haladva színes gyűrűkre szakadva alkotóré-szeire bomlott. Valószínű Cvet ennek e megfigyelés után adta a kromatográfia elnevezést. Ss Mihail Szemjonovics Cvet (1872-1919)

Cvet kísérletének összeállítása Kép: Leslie S. Ettre, John V. Hinshaw: Chapters in the Evolution of Chromatography, Imperial College Press 

Klorofilltartalmú extraktum kromatográfiás elválasztása papír- és rétegkromatográfiás eljárással

Színezékek oszlopkromatográfiás elválasztása

A modern kromatográfia kezdete A 1931 márciusában jelent meg Richard Kuhn és Edgar Lederer publikációja. Ez tekintik a modern kromatográfia születésének. 1938 Nobel-díj az abszorpciós kromatográfia gyakorlati alkalmazásáért (csak Kuhnnak). Richard Kuhn (1900-1967) Edgar Lederer (1908-1988)

Cholnoky a karotinoidokat tanulmányozta, amelyek abban az időben a vitaminkutatás miatt váltak fontossá. Zechmeister Lászlóval együtt számos új, általuk izolált karotinoid festék szerkezetét állapították meg. Munkájuk során felélesztették az oszlopkromatográfiás módszert (Cvet után). Az oszlopkromatográfiát hatékony szerves kémiai elválasztó eljárássá fejlesztették. Módszerüket Die chromatographische Adsorptionsmethode. Grundlagen, Methodik, Anwendungen című könyvükben publikálták. A munka, amely 1937-ben és 1938-ban jelent meg Bécsben, a szakterület első nagy sikerű monográfiája volt. Zechmeiter László (1889-1972) Cholnoky László (1899-1967)

Eric Leighton Holmes és Basil Albert Adams Mesterséges ioncserélő anyagok („gyanták”) kifejlesztése és gyakorlati alkalmazásuk Eric Leighton Holmes és Basil Albert Adams 1930-40-es évek

Richard Laurence Millington Martin és Synge az 1940–1950-es években fektették le a megoszlási kromatográfia alapelveit és alapvető technikáit. Munkájuk nyomán megindult a kromatográfiás módszerek számos fajtájának (papír-kromatográfia, gázkromatográfia) gyors fejlődése. A megoszlási kromatográfia terén végzett munkásságukért 1952-ben Nobel-díj kaptak . Archer John Porter Martin Richard Laurence Millington Synge

A kromatográfiás alapfogalmak Fázis és fázishatár (gáz-szilárd, gáz-folyadék, folyadék-szilárd) Álló- és mozgófázis (pl.: CaCO3-tal töltött cső és áramló folyadékfluidum) Diffúzió, dinamikus anyagátadás Mintaalkotók (molekulák, ionok) Megkötődés (az állófázishoz): szorpció Elszakadás (az állófázistól): deszorpció Kémiai potenciálkiegyenlítődés (koncentrációkiegyenlítődés) Detektálás

A kromatográfia definíciója A kromatográfiában egy álló és egy mozgófázis közötti dinamikus anyagátadás történik, amely a részecskék diffúziós mozgásán alapul. A mozgófázissal érkező minta alkotói (részecskéi), eltérő mértékben kötődnek az állófázishoz és oszlanak meg a fázisok között. A részecskék a fázisok közötti koncentrációkülönbséget igyekeznek megszüntetni és törekednek a dinamikus egyensúlyi állapot elérésére (szorpció-deszorpció). A fázisok határfelülete a mozgófázis miatt folyamatosan megújul, az egyensúly csak látszólagos. A részecskék, egymástól eltérő szorpciójuk miatt, eltérő sebességgel fognak vándorolni a mozgófázissal, így térben (és időben) elkülönülnek egymástól.

A kromatográfia megvalósítása, csoportosítások 1. A kromatográfia megvalósítása mintafelvitel és leoldás szerint: frontális kiszorításos (mozgófázis fajlagos szorpciója a mintáénál nagyobb) elúciós (mozgófázis fajlagos szorpciója ≈ 0) 2. A megoszlás okai szerint: adszorpciós kromatográfia (van Deer Waals erők) abszorpciós kromatográfia (van Deer Waals erők, hidrogénkötés) ionkromatográfia IC (Ion Chromatography): kemiszorpció (ionkötés) affinitáskromatográfia AC (Affinity Chromatography) méretkizárásos kromatográfia (gélkromatográfia): molekulatömeg és molekula alak (téralkat) Size Exclusion Chromatography, SEC) 3. Mozgófázis halmazállapota szerint gáz → gázkromatográfia, GC (Gas Chromatography) szuperkritikus gáz → SGC (Supercritical Fluid Chromatography) folyadék → folyadékkromatográfia, LC (Liquid Chromatography) 4. Állófázis alakja szerint oszlopkromatográfia (GC, LC) rétegkromatográfia (TLC, Thin Layer Chromatography) 5. Kromatografálandó mennyiség szerint analitikai kromatográfia preparatív kromatográfia ipari kromatográfia

A kromatográfiás módszerek moláris tömeg szerint alkalmazhatósága Da = Dalton, atomi tömegegység, relatív tömeg Gázkromatográfia: 2–300(≈600) Da Ionkromatográfia: 3–300 Da Folyadékkromatográfia: 3–109 Da Méretkizárásos kromatográfia: 2000–109 Da

A diasorozathoz felhasznált irodalom: Dr A diasorozathoz felhasznált irodalom: Dr. Balla József: Gázkromatográfia Dr. Kőműves József (szerkesztető): Környezetanalitika, BME, 1997

A diasorozathoz felhasznált irodalom: Dr A diasorozathoz felhasznált irodalom: Dr. Balla József: Gázkromatográfia Dr. Kőműves József (szerkesztető): Környezetanalitika, BME, 1997