Chromatography

정의 Separation technique based on repeated equilibrium of sample between two phase. Phase – mobile phase (이동상) stationary phase (고정상) 형태 컬럼 크로마토그래피 평면 크로마토그래피 이 chapter 에서는 주로 컬럼 크로마토그래피를 다루기로 한다

• 용리 크로마토그래피 크로마토그램 용리 : 시료성분이 들어있지 않은 용매를 가하 여 컬럼을 통해 용질을 씻어내는 것 용리 : 시료성분이 들어있지 않은 용매를 가하 여 컬럼을 통해 용질을 씻어내는 것 용질의 이동은 이동상 속에서만 일어나기 때문에 용질의 평균이동속도는 용질이 이동상속에서 보내는 시간의 분율에 따라 정해진다. 크로마토그램 ; 용질의 농도에 감응하는 검출기를 컬럼의 끝에 두고 , 검출기 신호를 시간의 함수로서 도시할때 얻어지는 일련 대칭봉우리

그림1. (a) 컬럼 용리 크로마토그래피에 의해 성분 A 및 B의 혼합물이 분리되는 것을 보여주는 그림. (b) (a)에 나타낸 용리의 여러 단계에서의 검출기 신호의 출력.

분리능에 대한 상대이동속도와 띠넓힘의 영향 그림에서와 같이 컬럼의 길이가 충분하면 화학종들을 깨끗이 분리할 수 있으며 띠 분리의 속도를 증가시키거나 띠 넓어지기 속도를 감소시킴으로써 분리도를 향상시킬 수 있다.

용질의 이동속도 분배비 용질 종 A에 대한 평형 평형상수를 분배 비(partition ratio) 또는 분배 계수(partition coefficient)라 한다. : 정지상 내 용질의 몰 분석농도 : 이동상 내 분석농도

머무름 시간 : 불감시간 (머무르지 않는 종이 컬럼을 (시료주입 후 분석물 봉우리 : 불감시간 (머무르지 않는 종이 컬럼을 통과하는데 걸리는 시간) : 머무름 시간 (시료주입 후 분석물 봉우리 가 검출기에 도달하는데 걸리는 시간) 용질 이동 평균선속도, 이동상분자의 평균선속도

머무름 시간과 분배 비 사이의 관계 = u ⅹ 용질이 이동상에서 보내는 시간의 분율 이동상 내 용질의 몰수

용량인자(capacity factor : ) ,

선택성 인자(selectivity factor : ) 는 더 오래 머무르는 화학종 B의 분배비, 는 덜 오래 머무르는 화학종 A의 분배비. 는 항상 1보다 크다.

띠넓힘과 컬럼의 효율 컬럼효율 단 높이(plate height, H) 이론단수(number of theoretical plates, N) N = L/H L:컬럼 충진물의 길이 크로마토그래피 컬럼의 효율은 단수가 많아지고 단 높이가 작아짐에 따라 증가한다.

단 높이(H) 이론단수(N)

컬럼 효율에 영향을 미치는 변수 이동상 흐름속도의 영향 : 이동상속도의 함수로서 H를 결정함으로써 수행할 수 있다. 2. 띠넓힘에 관한 이론 : 효율을 나타내는 식 세로방향확산 항 정지상 질량이동 항 이동상 질량이동 항

컬럼의 분리능(resolution, Rs) 정의 : 두 분석물을 분리하는 능력의 정량적인 척도 용량인자와 선택성 인자의 영향

: 느리게 움직이는 화학종의 용량인자. : 선택성 인자 분리능을 얻는데 필요한 단의 수 : 머무름시간에 대한 분리능의 영향

예제 30.0 cm 의 칼럼에서 물질 A 와 B의 머무름 시간은 각각 16.40 및 17.63분이다. 머무르지 않는 화학 종은 1.30 분에 컬럼을 통과한다. A와 B의 봉우리 너비(밑면)는 각각 1.11 및 1.21분이다. 컬럼의 분리능 컬럼의 평균 단수 단높이 1.5의 분리능을 얻는데 필요한 컬럼의 길이 1.5의 분리능을 가지는 컬럼에서 물질 B가 용리하는데 소요되는 시간을 계산하라

최적화 기법 단높이의 변화 충전물의 입자크기, 컬럼의 지름, 컬럼 온도 및 액체 막의 두께를 감소시킴으로써 단높이를 최소화시킨다. 2. 머무름 인자 변화 용량인자 를 조절하여 분리도를 향상시킬 수 있으며 일반적으로 를 증가시키면 분리능이 향상된다.

최적화 기법 3. 선택성 인자의 변화 1) 이동상의 조성을 바꾸는 것 2) 컬럼의 온도를 바꾸는 것 3) 정지상의 조성를 바꾸는 것 4) 특수한 화학적 효과를 사용하는 것

크로마토그래피의 응용 정성분석 혼합물 내 각 종에 대하여 머무름 시간만을 제공하므로 이 방법을 조성을 모르는 복잡한 시료의 정성분석에 응용하는 것은 제한적이다. 크로마토그래피 컬럼을 보통 자외선, 적 외선 및 질량분광계와 연결하여 사용. 이와 같은 접속기기는 복잡한 혼합물의 성 분을 확인하는 강력한 도구이다.

정량분석 : 분석물 봉우리의 높이 또는 면적을 한 가 지 이상의 표준물의 그것과 비교하는 것에 바탕을 두고 있다. : 분석물 봉우리의 높이 또는 면적을 한 가 지 이상의 표준물의 그것과 비교하는 것에 바탕을 두고 있다. 봉우리 높이에 바탕을 둔 분석 : 봉우리의 나비를 변화시키지 않으면, 이 측정은 높은 정밀도로 수행하여 정확한 결 과를 얻을 수 있다.

2. 봉우리 면적에 바탕을 둔 분석 : 변수들에 의해 생긴 넓힘 효과에 무관하 기 때문에 봉우리 면적이 높이보다 더 만 족스러운 분석 파라미터이다. 3. 표준물을 사용한 검량 : 이 방법으로 분석할 때 가장 중요한 오차 의 원천은 시료 부피의 불확정성이다. 이것은 회전 시료 밸브를 쓰면 1-2% 상대 오차 까지 줄일 수 있다.

회전시료 밸브 4. 내부 표준법 : 시료 주입에 따르는 불확정성을 피할 수 있으므로 최고 정밀도의 정량 크로마토그 래피가 얻어진다

그림2. 회전식 시료 주입 밸브. (a)는 시료 루프 ACB를 채우는 것이고 위치(b)는 시료를 컬럼에 도입하는 것이다.