Sie werden immer sicherstellen wollen, dass Sie das richtige Medikament einnehmen. Es ist wichtig zu überprüfen, ob die verkauften Arzneimittel den Normen und Vorschriften entsprechen. Mit der Gaschromatographie, einer Methode, mit der Forscher Medikamente und Lebensmittelzusatzstoffe auf Verunreinigungen überprüfen, können Ingenieure dies tun. Erfahren Sie mehr über die Methoden der chromatographischen Trennung, mit denen Wissenschaftler und Ingenieure die Qualität vieler verschiedener Substanzen überprüfen können.
Chromatographie-Trennung
Wenn ein Chemiker sich vergewissern möchte, dass eine Stoffprobe mit den richtigen Anteilen an Komponenten kann sie Chromatographie-Experimente durchführen, bei denen Substanzen nach verschiedenen Eigenschaften.
Ein Beispiel, die Gaschromatographie, trennt Komponenten einer gelösten Substanz, indem sie bestimmt, wie schnell sie mit Silica-Flüssigkeit reagiert. Die Reaktionsgeschwindigkeit oder jede andere gemessene Eigenschaft kann mit bekannten Messungen verglichen werden, um die Identität der Bestandteile der Substanz zu bestimmen.
Diese Chromatographieergebnisse erzeugen Grafiken, die Spitzen und Täler anzeigen, die Ihnen sagen, wie weit verbreitet bestimmte Substanzen sind. Sie können Größen wie dieAnsprechfaktorfür die Gaschromatographie als Fläche eines Peaks geteilt durch die Konzentration der Kalibrierung. Dies ist die Konzentration, auf die ein Chromatographiegerät für eine bestimmte Substanz ausgelegt oder eingestellt wurde.
Mit diesen Grafiken können Sie Berechnungen durchführen, die experimentelle Beobachtungen berücksichtigen und gleichzeitig zeigen, wie sie mit der Theorie zusammenhängen. DasAufbewahrungszeitbeschreibt die Position eines Peakmaximums für eine bestimmte Verbindung. Dies hängt von den Kräften zwischen den Gaspartikeln und den flüssigen ab, wenn sich der Stoff trennt.
Bei der Gaschromatographie übt das Gas keine Kraft aus, die sich selbst vom gelösten Stoff anziehen kann, sodass dieser Teil des Chromatographieexperiments die Retentionszeit nicht beeinflusst.
Wissenschaftler vergleichen Theorie mit Experimenten, um das Vorhandensein von "theoretische Platten,"-Schichten in der Chromatographiesäule, die zwischen den Komponenten der Probe unterscheiden. Die Anzahl der theoretischen Böden wird verwendet, um die Leistung der Chromatographiesäulen selbst zu messen.
Formel für die Plattenhöhenchromatographie
Die Säule, die die Komponenten trennt, verwendet Platten, um die Häufigkeit der Komponenten zu messen. Dies bedeutet, dass Sie durch die Verwendung von mehr Platten präzisere Ergebnisse mit besserer Auflösung erzielen können. Sie können sogar die"Höhe äquivalent zu einer theoretischen Trennstufe" (HETP)in der Gleichung
HETP=A+\frac{B}{v}+Cv
für WirbeldiffusionstermEIN, longitudinaler DiffusionstermB, Widerstand gegen StoffübergangskoeffizientCund Lineargeschwindigkeitv.
DasWirbeldiffusionstermerklärt, wie breit die Bande des gelösten Stoffes im Graphen ist, dieLängsdiffusionstermmisst, wie eine Komponente von der Mitte zu den Rändern der Platte diffundiert. Der Massenwiderstand bestimmt, wie die Flüssigkeitsübertragung dem Widerstand des Flüssigkeitsflusses widersteht.
Die Breite dieser Peaks nimmt basierend auf der Quadratwurzel der Entfernung zu, die der Peak auf dem vom Chromatogramm erzeugten Graphen gewandert ist. Damit kannst du berechnen
HETP=\frac{\sigma^2}{L}
für die Standardabweichung der Abstände "Sigma"σund jede zurückgelegte Strecke distanceL. Die Gleichung gewährleistet auchHETPmisst eine Distanz.
Andere Formen der Chromatographie
Andere Chromatographie-Experimente können diese Formel ändern, je nachdem, was genau sie messen oder aufgrund des experimentellen Aufbaus berücksichtigen.Hochleistungsflüssigkeitschromatographie(HPLC) verwendet eine Pumpe, um ein flüssiges Lösungsmittel unter Druck durch eine Säule zu transportieren, die die Flüssigkeit auf verschiedenen Ebenen absorbiert. Die Auflösung in der HPLC ist also, wie gut zwei Peaks unterschieden und bestimmt werden können als:
R_S=2\frac{t_{r, B}-t_{r, A}}{W_B-W_A}
für Aufbewahrungszeitentrund PeakbreitenWvon zwei Gipfeln A und B.
Einige Bereiche der Chromatographie verwenden eine Zeitskala für den Peak, sodass die Gleichung zu
HETP=\frac{L\sigma_t^2}{t_r^2}
für die Aufbewahrungszeittrund die entsprechende Standardabweichung. ImElutionschromatographie, in der sich der Peak auf einer Zeitskala entwickelt, wird eine äquivalente Form der obigen Gleichung gezeigt, in derList jetzt die Spaltenlänge,trdie Zeit der Retention des Peaks durch die Säule undσtdie Standardabweichung des Peaks, gemessen in Zeiteinheiten.