lecture 3

Question 1

What’s the main type of chromatography used? Explain how it works

Answer 1

Μετακίνηση με έκλουση ( = τεχνική μετακίνησης)

1. Η κινητή και η στατική φάση βρίσκονται σε ισορροπία.
2. Το δείγμα εισάγεται σε διακριτές ζώνες.
3. Τα συστατικά του δείγματος εκλουούνται από τη στατική φάση διαλυτοποιημένα στην κινητή φάση

—> Για να επιτευχθεί διαχωρισμός απαιτούνται διαφορετικοί συντελεστές κατανομής

Question 2

What does the Rf value indicate about the retention time

Answer 2

The bigger the Rf value the more the component binds strongly with the moving phase and therefore the retention time decreases

Question 3

name the main subtype to the chromatography technique that causes Μετακίνηση με έκλουση + steps to setting it up

Answer 3

Χρωματογραφία στήλης

1. Η στατική φάση τοποθετείται σε μια υάλινη στήλη, σωλήνα ή κυλινδρικό περιέκτη.
2. Η κινητή φάση και οι αναλύτες διέρχονται μέσω της στήλης λόγω της βαρύτητας ή με την εφαρμογή πίεσης
3. Η κινητή φάση προστίθεται συνεχώς στη στήλη
4. Οι αναλύτες κατά τη διέλευσή τους από τη στατική φάση κατανεμούνται διαρκώς μεταξύ των δύο φάσεων.

—> Ο χρόνος παραμονής των αναλυτών στη στατική φάση εξαρτάται από τη (χημική) συγγένειά τους ως προς την στατική φάση.

Question 4

List and explain the different info that we can get from a chromatograph

Answer 4

1. Χρόνος ανάσχεσης (tR) = ο χρόνος από την εισαγωγή του δείγματος μέχρι να εκλουσθεί ο αναλύτης και να φτάσει στον ανιχνευτή
2. Νεκρός χρόνος (tM) = ο χρόνος ενός μη κατακρατούμενου συστατικού να φτάσει στον ανιχνευτή
3. Ανηγμένος χρόνος ανάσχεσης (t’R) = tR – tM
4. Όγκος ανάσχεσης (VR) = tR × F
5. L = μήκος χρωματογραφικής στήλης (m)
   —> the more the L the more the tR
6. Γραμμική ταχύτητα μετανάστευσης της ουσίας (v) = L/tR
7. Ογκος ανάσχεσης (VR) = tR x ροή κινητής φάσης (F)

Question 5

What does the μέγεθος της κορυφής show

Answer 5

Το μέγεθος της κορυφής είναι ανάλογο της ποσότητας του αναλύτη που διέρχεται μέσω του συστήματος (ποσοτικοποιήση)

Question 6

Define Σταθερά κατανομής (SOS)

Answer 6

K =Cs/Cm

—> Cs = μοριακή συγκέντρωση στη στατική φάση
—> Cm = μοριακή συγκέντρωση στην κινητή φάση

Question 7

Explain why K is important

Answer 7

Η αποδοτικότητα μιας χρωματογραφικής στήλης για το διαχωρισμό δύο διαλυμένων ουσιών εξαρτάται σε κάποιο βαθμό από τις σχετικές ταχύτητες έκλουσης

—> Οι ταχύτητες αυτές καθορίζονται από τις σταθερές ισορροπίας των αντιδράσεων, μέσω των οποίων οι ουσίες κατανεμούνται μεταξύ της κινητής και της στατικής φάσης.
—> Ιδανικά, η σταθερά κατανομής, Κ, δεν μεταβάλλεται σε ευρεία περιοχή συγκεντρώσεων της ουσίας (γραμμική χρωματογραφία) και χαρακτηρίζεται από συμμετρικές κορυφές τύπου Gauss, καθώς επίσης και από χρόνους κατακράτησης οι οποίοι είναι ανεξάρτητοι από την ποσότητα της διαχωριζόμενης ουσίας.

Question 8

What are the 2 theories that describe the ερμηνεία του διαχωρισμού σε στήλη καθώς και η αποδοτικότητα

Answer 8

1. Θεωρία ταχύτητας
2. Θεωρία πλακών

Question 9

Explain the Θεωρία πλακών

Answer 9

Η στήλη αποτελείται από έναν αριθμό στοιχείων όγκου τα οποία καλούνται θεωρητικές πλάκες (ΘΠ)

—> Σε κάθε θεωρητική πλάκα ο καταμερισμός του αναλύτη μεταξύ των 2 φάσεων είναι ταχύς και η ισορροπία αποκαθίσταται πριν ο αναλύτης μετακινηθεί στην επόμενη (ΘΠ)
—> Ο συντελεστής κατανομής (K) είναι σταθερός σε όλες τις πλάκες και ανεξάρτητος από τη συγκέντρωση του αναλύτη
—> Η ροή της κινητής φάσης είναι ασυνεχής
—> Αποτυχία ερμηνείας της συσχέτισης της διεύρυνσης ζώνης με τις πειραματικές παραμέτρους

Question 10

What values shows the αποδοτικότητα της στήλης

Answer 10

1 = αριθμότων ΘΠ (Ν)
—> the bigger the value of N the bigger the αποδοση

2 = Ύψος το Ισοδύναμο προς μία Θεωρητική Πλάκα, Η
—> the bigger the height, the less the total number of plates N which means lower αποδοση

—> H = L / N

Question 11

Define and explain what ∆ιαχωριστική ικανότητα στήλης, Rs is

Answer 11

= Ποσοτικό μέτρο της ικανότητας της στήλης να διαχωρίσει 2 αναλύτες (specifically 2 neighbouring analytes)

—> Αν η διαχωριστική ικανότητα είναι 1 ή 1.5 το ποσοστό κάλυψης των κορυφών είναι 4% και 0.3%, αντίστοιχα
—> it has to be above 1.5 to be accepted

—> Διαχωριστική Ικανότητα αυξάνεται με ΑΥΞΗΣΗ ΤΟΥ ΜΗΚΟΥΣ ΤΗΣ ΣΤΗΛΗΣ με ταυτόχρονη αύξηση του χρόνου διαχωρισμού

Question 12

Draw the 2 Gauss graphs and describe them

Answer 12

1. Ιδανική συμπεριφορά

• Οξείες κορυφές
• Συμμετρικές
• Καλός διαχωρισμός

2. Μη ιδανική συμπεριφορά

• Διευρυμένες κορυφές
• Κακός διαχωρισμός

Question 13

Give examples of Παραμορφώσεις that can occur in the graph and hat it indicates

Answer 13

Εμφάνιση ουράς ή εμφάνιση μετώπου

—> Η πιο κοινή αιτία των παραμορφώσεων είναι η μη γραμμική σταθερά κατανομής.
—> ανεπιθύμητες με αποτέλεσμα τον κακό διαχωρισμό

Question 14

What can chromatography gives us info about? Explain each

Answer 14

1. Ποιότηκη ανάλυσης

—> from the χρωματογράφημα: χρόνος κατακράτησης

—> Είναι περιορισμένη πληροφορία οπότε γενικά η επιβεβαίωση της ταυτότητας των ενώσεων απαιτεί περαιτέρω φασματοσκοπική ή χημική εξέταση (π.χ. φασματομετρία μάζας).

2. Ποσοτική ανάλυση

—> Βασίζεται στη σύγκριση του ύψους ή της επιφάνειας της κορυφής της ουσίας με τις αντίστοιχες πληροφορίες που μπορούν να παρθούν από τις κορυφές προτύπων ενώσεων.
—> Οι συγκεκριμένες παράμετροι μεταβάλλονται γραμμικά με τη συγκέντρωση

Question 15

Give and explain the different values from a chromatograph to do quantitative analysis

Answer 15

1. Χρήση ύψους κορυφής

• Υπολογίζεται με τη μέτρηση της κατακόρυφης απόστασης από το υψηλότερο σημείο της κορυφής στη γραμμή βάσης.
• Ύψος κορυφής είναι αντίστροφα ανάλογο προς το εύρος

2. Χρήση επιφάνειας κορυφής

• είναι ανεξάρτητη από διευρύνσεις (οφείλονται στη μεταβολή των πειραματικών συνθηκών).
  —> θεωρείται προτιμότερη αναλυτική παράμετρο σε σύγκριση με το ύψος των κορυφών.
  —> nowadays τα σύγχρονα όργανα είναι εξοπλισμένα με ηλεκτρονικούς ολοκληρωτές, όπου γίνεται ακριβής υπολογισμός της επιφάνειας κάθε κορυφής.

3. Καμπύλη βαθμονόμησης

• Πιο απλή μέθοδος ποσοτικοποίησης
• η χρήση μιας σειράς προτύπων διαλυμάτων (παρόμοιας σύνθεσης με αυτή των αγνώστων διαλυμάτων) για την κατασκευή καμπύλης βαθμονόμησης

4. Μέθοδος εσωτερικού προτύπου

• μειώνει τα σφάλματα που προκύπτουν από την έγχυση του δείγματος.
• Μια ακριβώς μετρημένη ποσότητα μιας ένωσης (θεωρείται εσωτερικό πρότυπο) προστίθεται σε κάθε πρότυπο διάλυμα και σε κάθε δείγμα.
• Για την ποσοτικοποίηση χρησιμοποιείται ο λόγος επιφάνειας ή ύψους της κορυφής της ουσίας προς την αντίστοιχη του εσωτερικού προτύπου.

Question 16

What issues come from using height as the quantitative value

Answer 16

Επηρεάζεται από το εύρος της κορυφής με αποτέλεσμα να επηρεάζεται από πειραματικές συνθήκες

π.χ. θερμοκρασία στήλης, ταχύτητα ροής κινητής φάσης

Question 17

Give the formula for the surface area

Answer 17

slide 21

Question 18

Explain how to draw Καμπύλη Βαθμονόμηση

Answer 18

1. Μέτρηση με τη χρήση οργάνου τη σειρά των προτύπων διαλυμάτων γνωστής συγκέντρωσης και καταγραφή του εμβαδού της επιφάνειας της κάθε χρωματογραφικής κορυφής
2. Διόρθωση των ενδείξεων σε σχέση με ένα τυφλό δείγμα
3. Σχεδιασμός Καμπύλης Βαθμονόμησης —> Εμβαδόν της κάθε κορυφής σε συνάρτηση με τη συγκέντρωση

Question 19

Explain how Μέθοδος Εσωτερικού Προτύπου is used + hypothesis before using it

Answer 19

Για την ποσοτικοποίηση χρησιμοποιείται ο λόγος επιφάνειας ή ύψους της κορυφής της ουσίας προς την αντίστοιχη του εσωτερικού προτύπου.

Προϋποθέσεις για την επιτυχημένη μέθοδο:

1. Να υπάρχει καλός διαχωρισμός του εσωτερικού προτύπου σε σχέση με τα άλλα συστατικά (Rs > 1,25).
2. Η χρωματογραφική κορυφή του προτύπου να μην απέχει πολύ από την κορυφή της ουσίας.