HROMATOGRAFIJA

1. HROMATOGRAFIJA U KVALITATIVNOJ ANALIZI NEORGANSKIH JONA Mirjana Aleksić, 24.maj. 2012.

2. Razdvojio je rastvor biljnog pigmenta hlorofila i ksantofila propuštanjem kroz staklenu kolonu napunjenu usitnjenom kredom (CaCO3) ŠTA JE HROMATOGRAFIJA? Hromatografija je hemijska metoda, za razdvajanje smeša različitih supstanci

3. Hromatografija je proces stalne raspodele molekula ili jona između pokretne (mobilne) i nepokretne (stacionarne) faze razdvajanjese zasnivana razlikama u brzini kretanja komponenata uzorka i različitoj raspodeli ustacionarnoj i mobilnoj fazi. Stacionarna faza Razdvajanje Identifikaciju Koncentrovanje Prečišćavanje Mobilna faza Smeša Komponente

4. Teorijski principi Hromatografija se zasniva na različitim mehanizmima Adsorpciji ( Adsorpciona ) Podeona ili particiona (različita rastvorljivost) Jonoizmenjivačka (izmena jona) Gel ekskluziona (Penetracija jona ili molekula kroz pore razl. vel.)

5. Hromatografska razdvajanja baziraju se na razlikama u osobinama komponenti smeše što uslovljava kretanje komponenti različitim brzinama i različitu raspodelu u stacionarnoj i mobilnoj fazi Kinetička teorija

6. ADSORPCIONA HROMATOGRAFIJA • sastav mobilne faze se tako modifikuje da favorizuje desorpciju molekula odvajane supstance sa stacionarne faze nazad u mobilnu fazu analit adsorbovan za aktivna mesta na površini stacionarne faze afinitet prema adsorbensu definiše se adsorpcionim koeficijentom adsorpcija desorpcija Stepen adsorpcije zavisi od gustine i jačine aktivnih mesta na površini adsorbensa raspodela

7. Adsorbensi: silikagel, Al2O3, aktivni ugalj, MgO, MgCO3, CaO, CaCO3, razni silikati itd. Stacinarna Faza Čista Silika (SiO2)x OH OH OH OH O O O Si Si Si Si

8. Stacionarna Faza Al2O3 OH O- OH OH O O O O Al Al Al Al Kiseli –Al-OH Neutralni–Al-OH + Al-O- Bazni–Al-O-

9. Bazni Al2O3 katjonotropni pored adsorpcionih osobina ima na površini Na+slab neorganski jonski izmenjivać dest. H2O Al-ONa+ + MCl Al-O M+ +NaCl K4[Fe(CN)6] Razdvajanje na baznom Al2O3 Metoda: hr. na koloni Rastvor za analiz: 0,1 % FeCl3, CuCl2 i CoCl2 Adsorbens: bazni Al2O3 Eluent: dest. H2O Izazivač: 1% K4[Fe(CN)6] Fe (mrko) Fe (plavo) Cu (mrko) Cu (plavo) Co (ružičasto) Co (zeleno) Afinitet Fe3+> Cu2+ > Co2+

10. Tretiranjem baznog Al2O3 sa HCl ili HNO3i nakon ispiranja sa vodom dobija se kiseli odnosno anjonotropni Al2O3 dest. H2O AgNO3 Al-ONa+ + HNO3 →Al-NO3- + NaOH anjonski izmenjivač I(žut) Metoda: hr. na koloni Rastvor za analiz: Br-, I-, Cl-, S2- Adsorbens: kiseli Al2O3 Eluent: dest. H2O Izazivač:AgNO3 Br(svetlo žut) Cl(beo) S2-(crn) Afinitet I- > Br- > Cl- > S2- U analitičkoj praksi se uglavnom primenjuje hromatografija eluiranjem,

11. Jonska izmena stacionarna faza jejonoizmenjivačka smola: sastoji se od inertne matrice na kojoj su vezane funkcionalne grupe sposobne da otpuste jedne i vežu druge jone katjonski izmenjivači sadrže kisele funkcionalne grupe, izmenjuju katjone anjonski izmenjivači sadrže bazne funkcionalne grupe i izmenjuju anjone amfoterni izmenjivači sadrže obe vrste funkcionalnih grupa i mogu da izmenjuju istovremeno i anjone i katjone ili anjone u jednom, a katjone u drugom opsegu pH vrednosti Ravnotežna reakcija stehiometrijske izmene jona fiksiranih za smolu sa jonima iz rastvora

12. Funkcionalna grupa sadrži: -fiksirani jon koji je za matricuvezankovalentnom vezom i kontra jon koji je za fiksirani jon vezan elektrostatičkomsilom (jonskom vezom). Kontra jon učestvuje u jonskoj izmeni. katjoniti sadrže kisele funkcionalne grupe vezane za aromatični prsten smole (-SO3H , -COOH) jonska izmena jako kiseli (-SO3H sulfonska grupa potpuno disosovana) nRz-SO3H + Mn+  (Rz-SO3)nM +nH+ 2Rz-SO3H + Cu2+  (Rz-SO3)2Cu + 2H+ slabo kiseli (-COOH delimično disosovana) nRz-COOH + Mn+ (Rz-COO) nM + nH+

13. Anjoniti sadrže bazne funkcionalne grupe vezane za smolu (-N+R3OH-, -NH3+OH-) jonska izmena jaka baza (kvaternena amonijumova baza -N+R3OH-) -R obično –CH3 nRz-N+R3OH- + An-  (Rz-NR3)nA +nOH- slabo bazni amano grupa (-NH3+OH-, sekundarni amini (-NH2(CH3)+Cl- nRz-NH3+OH- + An-  (Rz-NH3)nA +nOH-

14. Raspodela jona između smole i rastvora definisana je koeficijentom rapodele Koeficijent rapodele Primeri: razdvajanje jonaAg+ i K+ KAg+> KK+ Ag+ se jače vezuje za smolu, sporije putuje kroz kolonu K+ se slabije vezuje za smolu, brže putuje kroz kolonu eluiranjem prvo izlazi K+paAg+ Koncentrovanje joni prisutni u nekom realnom uzorku (voda) u niskim koncentracijama vezuju se za smolu, a zatim se eluiraju sa malim alikvotima eluenta

15. Razdvajanje Co2+ i Ni2+ na anjonskom izmenjivaču Metoda:jako bazni anjonski izmenjivač u hloridnoj formi Rastvor za analiz:Ni2+ i Co2+ u 9 M HCl Eluent:9M i 3M HCl Razdvajanje hloridnih oblika anjonski izmenjivač Rz-N+(CH3)3Cl - U 9M HCl gradi se Co2+ + 4Cl- CoCl42- vezuje se eluira se Ni2+ iliNiCl+ U 3M HCl disosuje CoCl42-Co2+ + 4Cl- eluira se Co2+ Ispitno pitanje

16. PARTICIONA (PODEONA) HROMATOGRAFIJA

17. ☺☺Efikasnost hromatografske kolone, u pogledu odvajanja komponenata, zavisi od njihovih relativnih brzina isticanja iz kolone. ☺☺Brzine se mogu odrediti iz odnosa raspodele komponenata između stacionarne i mobilne faze. Dinamička ravnoteža Konstanta ravnoteže te rekcije se naziva odnosom raspodele ili KOEFICIJENT (odnos) RASPODEL Cs- ukupna kon. supstance u stacionarnoj fazi Cm- ukupna kon. supstance u mobilnoj fazi

18. Faktor Selektivnosti ili separacioni faktor odnos raspodele za jače vezani analit B odnos raspodele za slabije zadržani, odnosno brže eluirani analit A α je uvek veće od jedinice.

19. Hromatografija u koloni (na stubu ) stacionarna faza smeštena u koloni (cevi) primenjena tehnika eluiranje mobilna faza se kreće pod uticajem zemljine teže ili pod pritiskom. kolone mogu da budu analitičke ili preparativne Eluacija – mobilna faza spira sastojke sa stacionarne faze Eluens – rastvarač koji nosi komponente smeše kroz stacionarnu fazu Eluat – rastvor koji izlazi iz kolone

20. HROMATOGRAFIJA ELUIRANJEM Potpuno razdvajanje komponenata omogućeno je proticanjem dovoljne količine mobilne faze kroz kolonu. Tada iz kolone izlaze odvojene komponente.

21. cs cs cs cm cm cm (a) (b) (c) U idealnom slučaju K je konstantno u širokom opsegu koncentracija linearna hromatografija (b) U praksi linearnost postoji samo kod nižih koncentracija supstanci (a) i (c)

22. Planarna hromatografija papirna, tankoslojna i elektroforeza Planarna hromatografija jebrza, jednostavna i primenjuje se za analize neorganskih jona Papirna hromatografija različita rastvorljivost analita u vodi vezanoj za celulozu (stacionarna faza) i mobilnoj fazi particiona (podeona hromatografija) tečno – tečna.

23. Jednodimenzionalna • Traka filtar papira. • - start na 1cm od ivice papira naznačen • olovkom, • naneti uzorak na start, • označiti uzorke i standarde, • razvijanje • hromatograma • - izazivanje hromat. • Retencioni faktor Rf, zavisi od eks. uslova.

24. Rf = pređeni put supstance pređeni put rastvarača dužina puta koju je prešla supatanca (x) dužina puta koju je prešla mobilna faza (y)

25. Primer Razdvajanje Ba2+, Ca2+,Sr2+ i Mg2+metodom jednodimenzionalneuzlazne hromatografije na hartiji. Rasrvor:0,25 M vodeni rastvorBa2+, Ca2+,Sr2+ i Mg2+ Eluent: apsolutni etanol – voda 90:10 (v/v) Hartija: Whatman N01 – trake 2x30 cm Izazivač:Amonijačni rastvor pirogalola, zone Ba2+, Ca2+,Sr2+ boji plavo a na mestu Mg2+kasnije se javlja mrka zona Princip razdvajanja:različita pokretljivost navedenih jona Ba2+ <Ca2+<Sr2+ < Mg2+

26. Napisati u kakvom su odnosu koeficijenti raspodele KMg , KCa , KBa i KSr KMg , < KCa , < KSr <KBa Napisati u kakvom su odnosu Rf-vrednosti za: Ba2+, Ca2+,Sr2+ i Mg2+ Ba2+<Ca2+ <Sr2+ <Mg2+ Kolika je koncentracija Ba2+-jona u ovoj smeši u: Stacinarnoj fazi: najveća ili najmanja Mobilnoj fazi :najveća ili najmanja

27. Razdvajanje Ba2+, Ca2+i Sr2+ Metoda : papirna hromatografija, papir se prvo inpregniše sa 4% - ni rastvor Vinske kiseline ili njene soli, Rastvor: vodeni rastvor soli Ba2+, Ca2+ iSr2+ Eluent: destilovana voda Izazivač: 0,2 %-ni rastvor Na-rodizonata Princip razdvajanja:različita pokretljivost tartaratnih kompleksa sa jonima Ba2+, Sr2+iCa2+u neutralnoj sredini, izazivačNa-rodizonatdaje crveno smeđ talog sa jonima Ba2+, Sr2+, tretiranje hromatograma sa1MHCl rastvara se Sr-rodizonat, gubi se boja a Ba-rodizonat postaje crven. 0,5 M NaOH ljubičasta boja dokazuje Ca2+

28. Dvodimenzionalna TLC • Koristi se kada se jednodimenzionalnom hromatografijom ne izvrši razdvajanje supstanci na zadovoljavajući način. • Nakon prve hromatografije, ploču izvadimo iz komore sa mobilnom fazom, osušimo i rotiramo za 90°stepeni, a zatim ploču uronimo u komoru sa drugom mobilnom fazom. • Ograničavajuća okolnost je da se može analizirati samo jedan uzorak.

29. Okrene se papir za 900 i koristi drugi rastvarač Rastvarač 1 1 2 2 3+4 4 3 5 6 5 6 pređeni put supstance Startna mrlja Rf = pređeni put rastvarača Za supstance koje su veoma rastvorne u primenjenom rastvaraču Rf ima vrednost blizu...1 Za supstance koje su veoma malo rastvorne u primenjenom rastvaraču Rf ima vrednost blizu...0

30. Kružna hromatografija na hartiji Ova metoda je pogodna za brzo razdvajanje i dokazivanje smeše jona. Radvajanje Cl-, Br- i I- metodom kružne hromatografije UzorakNaCl,NaBr i NaI- 0,25M Razvijač aceton-voda 80:10 (v / v) Hartija Whatman No1 preč.15 cm Vremeoko 2 h, put razvijanja 6 cm Izazivač AgNO3 1M ;(NH4)2S 2M 2 cm Identifikacija anjona vrši se određivanjem Rf vrednosti. Redosled Cl- < < Br- I-

31. Tankoslojna hromatografija

32. Tankoslojna hromatografija Tehnika rada je ista kao kod papirne hromatografije Stacionarna faza je: tanak sloj Al2O3 silika gela.... na alo foliji ili staklu kao inertnom nosačuili tanak sloj tečnosti na papiru ili nekoj poroznoj supstanci kao nosaču. Mehanizam razdvajanjazavisi od tankog sloja: raspodela između dve tečne faze, adsorpcija ili jonska izmena.

33. ☺☺☺ Hromatografske metode su najselektivnije analitičke metode razdvajanja ☺☺☺ U kombinaciji sa drugim instrumentalnim metodama (spektroskopija, masena spektrometrija itd.) dospele su u sam vrh analitičkih metoda i po svojoj osetljivosti.