Chromatography.

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1 Chromatography

2 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

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4 • 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

5 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.

6 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.

7 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

8 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

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

10 용량인자(capacity factor : )
,

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

12 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.

13 단 높이(H) 이론단수(N)

14 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

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

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

17 예제 30.0 cm 의 칼럼에서 물질 A 와 B의 머무름 시간은 각각 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

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23 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.

24 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

25 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.

26 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.

27 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.

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

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