Separační metody

Separation methods

ANALYTICKÁ CHEMIE

Odpovídá na otázky
Jaké látky se nachází ve vzorku?
Jaké je zastoupení těchto látek ve vzorku?

Zjišťuje tedy
kvalitativní složení vzorku (tj. druh látek) a
kvantitativní složení vzorku (tj. množství látek).

Kvalitativní analýza : důkaz, identifikace
Kvantitativní analýza : stanovení

Klasická analytická chemie
      sraženiny a barevné sloučeniny
      gravimetrie a volumetrie

Instrumentální analytická chemie
      separační (dělící) metody
      spektrometrické metody
      elektrochemické metody

SEPARAČNÍ (DĚLÍCÍ) METODY

Jsou většinou založeny na rozdílné distribuci dělených látek mezi dvě různé nemísitelné fáze.
Zvyšují selektivitu a specifičnost v analytické chemii.
Lze je využít pro kvalitativní i kvantitativní analýzu (tj. důkaz, identifikaci a stanovení).

srážení, elektrodepozice, krystalizace, sublimace, destilace, dialýza, extrakce
elektromigrační metody
chromatografie
      a) plynová (GC) (adsorpční a rozdělovací)
      b) superkritická fluidní (SFC)
      c) kapalinová (LC)
           - kolonová (HPLC)
               (adsorpční, rozdělovací, gelová, afinitní a iontově výměnná)
           - planární (plošná)
               (papírová (PC) a tenkovrstvá (TLC))

ZÁKLADNÍ POJMY

Fáze je homogenní část heterogenního systému oddělená od okolí ostrým fázovým rozhraním. (mobilní a stacionární fáze)

Separace (dělení) je proces oddělování jednotlivých složek nějaké směsi za účelem získání čistých složek.

Adsorpce je děj probíhající na fázovém rozhraní tekutina/tuhá fáze, při němž se na povrchu tuhé fáze koncentruje jedna nebo více složek tekuté fáze.
(adsorbent a adsorbát)

Absorpce (rozpouštění) je děj probíhající na fázovém rozhraní, při němž dochází k nahromadění látky nebo látek uvnitř kondenzované fáze.
(absorbent a absorbát)

Sorpce je společné označení adsorpce a absorpce. Je reverzibilní a jejím opakem je desorpce. (sorbent a sorbát)

Při chemisorpci se uplatňují nejen fyzikální síly, ale i síly chemické.
Obecně je ireverzibilní.

Fázová rovnováha je stav soustavy, při němž jsou všechny její fáze v rovnováze.

Distribuce (rozdělování) je jev, při němž se látka rozděluje mezi dvě fáze, které jsou ve vzájemném styku.

Rozdělovací rovnováha je stav soustavy, při kterém se množství jednotlivých látek ve všech částech soustavy již nemění.

Gibbsův zákon fází vyjadřuje vztah mezi veličinami charakterizujícími heterogenní soustavy.

f + v = s + 2

Termodynamická rozdělovací konstanta

Koncentrační rozdělovací konstanta

Rozdělovací poměr, distribuční koeficient

Separační faktor

Výtěžek dělení

Procento extrakce

Obohacovací faktor

ROZDĚLENÍ SEPARAČNÍCH METOD PODLE DRUHU FÁZÍ

plyn ® plyn
     tepelná difuze

plyn ® kapalina
     chromatografie plyn - kapalina (GLC)
     headspace metody

plyn ® tuhá látka
     chromatografie plyn - tuhá látka (GSC)

kapalina ® plyn
     destilace

kapalina ® kapalina
     chromatografie kapalina - kapalina (LLC)
     extrakce kapalina - kapalina (LLE)
     dialýza
     ultrafiltrace

kapalina ® tuhá látka
     chromatografie kapalina - tuhá látka (LSC)
     srážení (precipitace)
     elektrodepozice
     krystalizace

tuhá látka ® plyn
     sublimace

tuhá látka ® kapalina
     zónové tavení
     loužení

ROZDĚLENÍ SEPARAČNÍCH METOD PODLE MECHANISMU SEPARAČNÍHO PROCESU

mechanický princip separace
     podle velikosti
         dialýza, filtrace a ultrafiltrace, GPC, GSC
     podle hustoty
         centrifugace a ultracentrifugace

fyzikální princip separace
     rozdělování
         GSC, GLC, LSC, LLC, LLE
     změna stavu
         destilace, sublimace, krystalizace
     migrace
         elektroforéza

chemický princip separace
     změna stavu
         srážení, elektrodepozice
     iontová výměna
         IEC
     specifická vazba
         afinitní chromatografie

DRUHY INTERAKCÍ

1. van der Waalsovy síly
     a) disperzní síly (London)
           indukovaný dipól - indukovaný dipól

     b) orientační síly (Keesom)
           dipól - dipól

     c) indukční síly (Debye)
           dipól - indukovaný dipól

2. elektrostatické síly (Coulomb)

3. vodíková vazba

Podobné se rozpouští v podobném.

® Nepolární látky se lépe rozpouští v nepolárních rozpouštědlech a adsorbují na nepolárních površích.

® Polární látky se lépe rozpouští v polárních rozpouštědlech a adsorbují na polárních površích.

CHROMATOGRAM

    základní linie
    šum
    drift
    pík (eluční křivka)
    plocha píku, A
    výška píku, h
    šířka píku, w
    pološířka píku, w_1/2
    retenční čas, t_R
    migrační čas, t_mig

CHROMATOGRAFIE

je separační (dělící) a současně i analytická metoda
(tj. poskytuje kvalitativní a kvantitativní informace o vzorku).
využívá distribuce látek mezi dvě fáze:
      - mobilní (pohyblivou)
      - stacionární (nepohyblivou)

různá hlediska dělení chromatografie
1) povaha mobilní fáze : plynová (GC), kapalinová (LC)
2) způsob provedení : kolonová (sloupcová), plošná (planární)
3) princip separace : rozdělovací, adsorpční, iontově výměnná, gelová, afinitní
4) pracovní způsob : eluční (analytická ch.), frontální, vytěsňovací
5) účel : analytická, preparativní (preparační)

PŘEHLED CHROMATOGRAFICKÝCH TECHNIK

Mobilní fáze : plyn (plynová chromatografie) GC
Stacionární fáze
  kapalina
    plynová rozdělovací chromatografie GLC
  tuhá látka
    plynová adsorpční chromatografie GSC

Mobilní fáze : kapalina (kapalinová chromatografie) LC
Kolonová
Stacionární fáze
  kapalina
    kapalinová rozdělovací chromatografie LLC
    gelová permeační chromatografie GPC
  tuhá látka
    kapalinová adsorpční chromatografie LSC
    iontově výměnná chromatografie IEC
Planární
Stacionární fáze
  kapalina
    papírová rozdělovací chromatografie PC
    tenkovrstvá rozdělovací chromatografie TLC
  tuhá látka
    tenkovrstvá adsorpční chromatografie TLC

soubory pdf:    preSM1.pdf    sepmet.pdf