1. VISOKOPRITISNA TEČNA HROMATOGRAFIJA
High Pressure Liquid Chromatography-HPLC hromatografija
Potreba za ubrzanjem procesa razdvajanja i određivanja uz istovremeno
povećanje efikasnosti dovelo je do razvoja tehnike koja je prema uslovima
rada dobila najčešći naziv:
- Visokoperformantna tečna hromatografija
(HPLC-High Performance Liquid Chromatography)
-Tečna hromatografija velikih brzina
(HSLC-High Speed Liquid Chromatography)
-Visokoefikasna tečna hromatografija
(HELC-High Effiency Liquid Chromatography)
2. VISOKOPRITISNA TEČNA HROMATOGRAFIJA
High Pressure Liquid Chromatography-HPLC hromatografija
HPLC je:
Brza: mobilna faza (rastvarač) se kreće pod dejstvom visokog pritiska (~ 300 bara)
Efikasna: male čestice kojim se pakuje kolona imaju veliku specifičnu površinu za
interakciju između stacionarne faze i molekula koje se razdvajaju
Osjetljiva: detektuju se vrlo male koncentracije
3. VISOKOPRITISNA TEČNA HROMATOGRAFIJA
High Pressure Liquid Chromatography-HPLC hromatografija
Ovaj vid hromatografske analize može da se izvodi kao: podeona, adsorpciona,
jonoizmjenjivačka, hromatografija na molekulskim sitima (rjeđe) i afinitetna
hromatografija (rjeđe)
Ovaj vid hromatografske analize izvodi se samo kao kolonska tehnika
Analizirani uzorci – organska jedinjenja (i teško ispraljiva)
4. VISOKOPRITISNA TEČNA HROMATOGRAFIJA
High Pressure Liquid Chromatography-HPLC hromatografija
Kako je HPLC kolonska tehnika hromatografije, nameće se poređenje sa standardnom
kolonskom hromatografijom (tabela 1)
Tabela 1. Osnovne osobine standardne kolonske tehnike i VPTH
Veličina Standardna kolonska
tehnika
VPTH
Brzina mobilne faze
u (cm/s)
0,05 1
Prečnik čestica d (μm) 100 1-10
Zapremina probe V (μl) 1000-50000 10-50
Pad pritiska u koloni
∆p (bar)
<1 do 300
Prečnik kolone dk (mm) 20 3
Dužina kolone (mm) 50-100 ~300
5. VISOKOPRITISNA TEČNA HROMATOGRAFIJA
High Pressure Liquid Chromatography-HPLC hromatografija
HPLC je hromatografska tehnika kod koje je najčešće:
Mobilna faza: tečnost (rastvarač), npr. voda ili organski rastvarači; mora da zadovolji
sledeće uslove:
- ne mijenja karakteristike kolone
- nema primjesa
- rastvara uzorak
- ima mali viskozitet
- kompatibilna sa detektorom
Stacionarna faza: - granulisana čvrsta supstanca
- tečnost nanesena kao tanak sloj na granule čvrstog nosača i
nerastvorna u tečnosti koja predstavlja mobilnu fazu
6. VISOKOPRITISNA TEČNA HROMATOGRAFIJA
High Pressure Liquid Chromatography-HPLC hromatografija
Podjela u zavisnosti od polarnosti stacionarne i mobilne faze:
HPLC normalnih faza
-stacionarna faza – polarna
-Mobilna faza – nepolarna
-Uzorak – polaran
-Kolona –punjena polarnim SiO2 ili
-Stacionarna faza – npr. voda, trietilglikol,... vezani za
SiO2 ili Al2O3
-Mobilna faza – npr. heksan, izopropiletar,...
- uzorak – polarne komponente uzorka se duže
zadržavaju na polarnoj stacionarnoj fazi (putuju sporije)
nego manje polarne komponente
HPLC reversnih faza
-Stacionarna faza – nepolarna
- mobilna faza – polarna
- uzorak – nepolaran
- kolona – punjena modifikovanim SiO2
(nepolaran) ili
- Stacionarna faza – npr. neki ugljikovodonik
(npr. n-oktil ili n-oktadevil) vezan za SiO2
-Mobilna faza – npr. voda, metanol, smjesa
alkohola i vode,...
-Uzorak – nepolarne komponente uzorka
manje vremena provode u mobilnoj fazi a
više u stacionarnoj fazi; polarne komponente
uzorka se duže zadržavaju u mobilnoj fazi
(putuju brže) i prve se eluiraju
10. ŠEMA APARATURE ZA VISOKOPRITISNU TEČNU
HROMATOGRAFIJU
R-rezervoar za rastvarač ili eluent
(mobilna faza)
F-filter
PU-pumpa visokog pritiska
PO-prigušivač oscilacija
M-manometar
DR-ventil za ispuštanje
nepotrebne tečnosti (drain)
T-termostat
PK-pretkolona
K-kolona
I-injektor
D-detektor
A-pojačivač signala
P-pisač
11. ŠEMA APARATURE ZA VISOKOPRITISNU TEČNU
HROMATOGRAFIJU
R - rezervora za rastvarač ili eluent (mobilna faza) koji mora biti bez čvrstih suspendovanih čestica
i bez rastvorenog gasa; čestice se uklanjaju filtracijom kroz ultrafiltere, dok se rastvoreni gas uklanja
ključanjem u vakuumu uz pomoć ultrazvuka ili barbotiranjem helijuma
F – filter služi za uklanjanje slučajno prisutnih suspendovanih čestica prečnika oko 10 µm
PU – pumpa; služi da obezbjedi ulazni pritisak mobilne faze (najčešće između 30-300 bara) uz
odgovarajući protok mobilne faze (najčešće oko 1 ml/min); relativno visok ulazni p postiže se
pumpama različite konstrukcije, najčešće klipne pumpe
PO – prigušivač oscilacija; pumpe sa naizmjeničnim kretanjem klipa imaju jako veliki nedostatak -
pulsiranje
12. ŠEMA APARATURE ZA VISOKOPRITISNU TEČNU
HROMATOGRAFIJU
M – manometar za mjerenje ulaznog pritiska
DR – ventil za ispuštanje nepotrebne tečnosti i za uklanjanje gasa iz prethodno opisanih dijelova
T – termostat; ima funkciju samo u slučaju korištenja vida hromatografije na izmjenjivačima jona; u
svim ostalim slučajevima kolona je smještena na spoljnoj strani instrumenta i nalazi se na sobnoj
temperaturi
13. ŠEMA APARATURE ZA VISOKOPRITISNU TEČNU
HROMATOGRAFIJU
I – injektor služi za unošenje uzorka u sistem; najkritičniji dio aparature za HPLC jer treba da
omogući uzimanje probe pri visokom unutrašnjem pritisku bez promjene režima strujanja (bez
promjene protoka)
pri nižim ulaznim p (do 70 bara) može se koristiti rješenje sa septumom (zaptivena guma na ulazu u
injektor) kao kod GH (injekcioni špric)
dok za više p se koristi rješenje kao što je gasna slavina ili petlja (koja se pomjera ručno ili pomoću
elektromagneta); može se koristiti rješenje septuma i gasne slavine; zapremina uzorka 10-50 µl
Uzorak se u petlju unosi putem mikrolitarskog šprica tako
što se iglom probode zaptivena guma (septum) na ulazu u
ijnektor
Prebacivanjem odgovarajućeg ventila, mobilna faza se
usmjerava kroz petlju, povlači uzorak sa sobom i unosi ga
u kolonu
14. ŠEMA APARATURE ZA VISOKOPRITISNU TEČNU
HROMATOGRAFIJU
PK – predkolona; ima iste karakteristike kao i kolona; ranije ona je obezbjeđivala zasićene mobilne
faze stacionarnom fazom; danas PK ima zadatak da ukloni sve eventualne nečistoće unijete sa uzorkom i
onemogući začepljenje kolone; PK ima dužinu od samo nekoliko cm
K – kolone; najčešće imaju standardne dimenzije 3 mm x 300 m; izrađene su od nerđajućeg čelika ili
tantala; na oba kraja imaju specifične navrtke (nut) namijenjen za spajanje kolone sa metalnim
kapilarama za dovod i odvod tečnosti (mobilne faze)
15. ŠEMA APARATURE ZA VISOKOPRITISNU TEČNU
HROMATOGRAFIJU
D – detektor; služi za detekciju komponente i za prevođenje signala mase (koncentracije) u
električni signal
A – pojačivač signala; P – pisač ( kod savremenih uređaja računar sa odgovarajućim
softverom)
Detektor; najprimjenjeniji detektori kod HPLC su:
1.UV i VIS detektor (preko 70%)
2.Detektori na bazi mjerenja fluorescencije (~15%)
3.Detektori na bazi mjerenja indeksa refrakcije (~5%)
4.Elektrohemijski detektori (~5%)
5.Svi ostali detektori (<5%)
16. ŠEMA APARATURE ZA VISOKOPRITISNU TEČNU
HROMATOGRAFIJU
1. UV i VIS detektori mjere apsorbanciju pri konstantnoj talasnoj dužini (ili rasponu talasnih
dužina) koristeći protočne kivete kroz koje protiče eluat (rastvarač+komponenta) i eluent
(rastvarač).Osjetljivost ovog detektora 10-10
g/ml.
2. Detektor na bazi mjerenja indeksa refrakcije, univerzalni detektor, prati razliku indeksa
refrakcije mobilne faze prije ulaska i poslije izlaska iz kolone. Osjetljivost oko 10-7
g/ml.
Nedostaci:manja osjetljivost i velika temperaturna zavisnost.
3. Fluorimetrijski detektori-kako većina prirodnih supstanci fluorescira, ovaj detektor ima
značajnu primjenu uanalizi prirodnih proizvoda (npr. Vitamina B). Osjetljivost 10-9
g/ml.
4. Elektrohemijski detektori grade se na različitim principima (konduktometrija, polarografija,
voltametrija, ...).Osjetljivost 10-8
g/ml, temperaturna zavisnost 1,5-2%.Pomoću njih se prije
svega detektuju supstance koje su jonogene ili mogu da reaguju sa radnim elektrodama
različitih osobina.
17. HROMATOGRAM
Kvalitativna analiza – retenciono vrijeme (tR) ili retenciona zapremina (VR)
Kvantitativna analiza – površina ispod pika, koja se može mjeriti geometrijski
(približno izračunavanje) i automatski (elektronski integrator)
18. -Razdvajanje i određivanje alkaloida
kofein, morfin, heroin, prokain, kokain,...
-Analitika lijekova – određivanje sadržaja
u farmaceutski doziranim oblicima
-Biohemija – analiza materijala biološkog
porijekla; urin i žučna kiselina,
određivanje sadržaja lijekova u krvi,
plazmi, urinu,...
-Toksikološka hemija – određivanje
alkohola u krvi
-Sanitarna hemija – analiza hrane
20. ZADACI
1. Neka smjesa spojeva stavljena je u Erlenmajerovu tikvicu u kojoj je bilo 6 ml
silikagela i 40 ml rastvarača sa 100 mg neisparljivog spoja. Nakon miješanja smjesa je
ostavljena da stoji neko vrijeme, a onda je iz smjese uzet alikvot od 10 ml koji je
potom uparen do suvog. Ostatak je izvagan i masa je iznosila 12 mg. Izračunati
koeficijent raspodjele, K=cs/cm spoja u ovom eksperimentu.
RAD:
-u ravnotežnim uslovima eluens (mobilna faza) sadrži:
12 x 40/10 = 48,0 mg spoja
- u ravnotežnim uslovima stacionarna faza sadrži:
100 – 48 = 52,0 mg spoja
- K predstavlja omjer masa u 1 ml svake od faza u ravnoteži, pa je:
K = (52/6)/(48/40) = 7,2
21. ZADACI
2. Sledeći podaci odgovaraju za podeonu hromatografiju:
Na hromatogramu uzorka (analizirane smjese) sa komponentama A, B, C i D mogu se
očitati sledeći podaci:
Izračunati: a) broj tavana (N) za svaki pik; b) srednju vrijednost standardnog odstupanja za
N; c) visinu tavana (H) za kolonu
Dužina kolone 24,7 cm
Brzina protoka 0,313 ml/min.
Vm 1,37 ml
Vs 0,164 ml
Vrijeme
zadržavanja
(min.)
Širina pika
(min.)
nezadržavani 3,1 -
A 5,4 0,41
B 13,3 1,07
C 14,1 1,16
D 21,6 1.72