Rezumat referat Teste fizice si determinari
Teste fizice si determinari
A.Cromatografia
Nota:Separarea cromatografica poate fi de asemenea caracterizata in functie de instrumentele sau aparatele folosite.Tipuri de cromatografii ce pot fi folosite in Codul chimic al alimentelor se gasesc pe coloane,straturi subtiri,gaze si presiune mare sau lichid cromatografic de inalta presiune.
Comisia cu privire la Codul chimic al alimentelor recunoaste ca domeniul cromatografiei continua sa se dezvolte. Conform cu sistemele echivalente sau improvizate,acestea sunt acceptate cu o anumita validare.Pentru scopurile Codului chimic al alimentelor,cromatografia este definita ca o tehnica analitica,unde un amestec de substante chimice pot fi separate dupa virtutile afinitatilor de diferentiere pentru doua faze immiscibile.Una dintre acestea,faza stationara,este compusa dintr-un pat fix de particule mici cu o mare suprafata superficiala,in timp ce,cealalta,faza mobila,este un gaz sau un lichid ce se misca in mod constant prin sau deasupra suprafetei din faza fixa.Sistemele cromatografice isi ating abilitatile in amestecuri separate printr-o intarziere selectiva de trecere a unor componente prin faza de stationare in timp ce permite altor componente sa se miste.De aceea,cromatograma poate fi evaluata calitativ prin determinarea Rf ,sau factorul de intarziere,pentru fiecare dintre substantele eludate.Rf,este o masura a fractiei din timpul total de eludare pe fiecare componenta ce petrece in faza mobila.Deoarece aceasta fractie este direct legata cu fractia sumei valorii totale ale solutiei ce se gaseste in faza mobila, Rf poate fi exprimat ca: Rf =Vm Cm /(Vm Cm + VsCs),
in care Vm si Vs sunt volumele fazei mobile respectiv celei stationare,si Cm si Cs este concentratia solutiei in alta faza la orice moment.Aceasta formula se poate simplifica:Rf =Vm/(Vm + KVs),
in care K=Cs/Cm si este un echilibru constant ce indica aceste afinitati diferentiale ale solutiei pentru cele doua faze.Alternativ,o noua constanta,k,factorul de calitate,poate fi introdus,dandu-i o alta forma de exprimare:
Rf = 1/(1+k),
in care k = KVs/Vm .Factorul de calitate,k,ce este constant pentru mostre mici,este un parametru ce exprima abilitatea unui sistem cromatografic particular de a interactiona cu o substanta(solutie). Cu cat este mai mare valoarea lui k,cu atat mostra este alterata (degradata).
Atat factorul de degradare cat si factorul de calitate pot fi folositi pentru o identificare calitativa a unei substante sau pentru a dezvolta strategii pentru imbunatatirea separarii.In termeni de parametrii usor de obtinutdin cromatograma,factorul Rf este definit ca raportul dintre distanta parcursa de substanta si distanta parcursa de solventul mobil intr-un timp dat.
Factorul de calitate,k,poate fi evaluat dupa expresia:
k =(tr - to)/to,
in care tr,timpul de retentie,este timpul de trecere de la inceputul cromatogramei la eludarea maxima a substantei,si to,este timpul de retentie a unei substante ce nu este retinut de sistemul cromatigrafic.
Intarzierea substantei din faza stationara poate fi obtinuta printr-o masurare sau o combinare de masurari.Anumite substante,cum ar fi aluminiul sau gelul de siliciu,interactioneaza cu substanta in primul rand prin adsorbtie ori adsorbtie fizica in care fortele de legatura sunt slabe si usor reversibile sau chemorbitie in care la suprafata se pot intampla legaturi puternice.Un alt mecanism important de intarziere este partitia,ce are loc cand solutia se dizolva in faza de stationare,de obicei un lichid se transforma intr-un strat subtire la suprafata unei particule inerte sau a unei legaturi chimice.Daca faza lichida este o substanta polara,si faza mobila este nonpolara,procesul este numit faza normala a cromatografiei.Cand faza de stationare este nonpolara si faza mobila este polara,procesul este numit faza reversa a cromatografiei.Pentru separarea amestecurilor ionice,polimerii insolubili numiti schimburi de ioni sunt folositi in faza stationara.
Ionii din substante,continuti in faza mobila sunt adsorbiti la suprafata de schimbarile de ioni cand,in acelasi timp deplaseaza un echivalent electric insumand o legatura mai putin puternica de ioni pentru a mentine neutralitatea electronica in ambele faze.
Separarea cromatografica de amestecuri a unor molecule mari cum ar fi proteinele poate fi obtinuta de un mecanism numit excluderea cromatografica pe marimi.Faza stationara foloseste polimeri ce au imbibat o valoare suficienta de solvent pentru a forma un gel.Separarea se bazeaza pe forma fizica a solventului solutiei,cei ce sunt prea mari sa incapa intre faze sunt eludati rapid cu molecule mai mici,intrand in porii gelului si eludandu-i mai tarziu.In orice separare cromatografica mai mult decat unul dintre mescanismele de mai sus poate avea loc simultan.Separarea cromatografica poate fi de asemenea caracterizata in conformitate cu tipul de instrumente sau de aparate folosite.Tipul de cromatografii ce pot fi folosite in FCC sunt pe coloane,straturi subtiri,gaze si lichid cromatografic de inalta performanta.
Cromatografia pe coloane
Aparatura.Echipamentul necesar pentru cromatografia pe coloane nu este unul foarte elaborat,este alcatuit dintr-un vas cilindric si tuburi de teflon ce au orificiul antiplutire restrictiv.
Dimensiunile tubului nu sunt criteriale si pot varia de la 10 la 40 mm in diametru si de la 100 la 600 mm in lungime.Pntru o separare data ,o eficienta mai mare poate fi obtinuta cu o coloana lunga,dar rezultatele vor fi mai slabe.Un disc de sticla poate fi asezat la sfarsitul tubului pentru a servi drept suport a materialului de adunat.Coloanele sunt fixate la capete cu dispozitive antiscurgere pentru a controla rata de livrare a eluantului.
Procedura.Faza de stationare este introdusa in coloana fie ca pudra sau ca barbotina(slurry) in faza mobila.Din cauza omogenitatii vidului este necesar sa obtinem o eficienta maxima a separarii,materialul ambalat este introdus in portii mici si i se da voie sa se aseze inainte ca alte modificari sa fie facute.Stabilizarile pot fi obtinute prin permiterea fazei mobile sa se scurga deasupra patului,prin rupere sau vibrand coloana,daca o pudra este folosita,sau prin comprimarea fiecarei portii adaugate folosind o nuia de tasare.Varga poate fi din sticla solida,plastic sau cilindru de metalal carui diametru este mai mic decat cel din coloana sau poate fi un bat mai mic la finalul caruia a fost atasat un disc de diametru potrivit.Schimburile de ioni din rasina si polimeri nu sunt niciodata ambalati ca pudra uscata deoarece,dupa ce se introduc in faza mobila ei se vor aspira si vor crea o presiune suficienta pentru a sparge coloana.Cand impachetarea a fost completa,mostra este introdusa in varful coloanei.Daca mostra este solubila,se dizolva intr-o valoare minima din faza mobila,impinsa in coloana, permitand sa se strecoare in mijlocul patului.Daca nu este solubila sau daca volumul de solutie este prea mare ,poate fi amestecat cu o mica cantitate a impachetarii coloanei.Acest material este transferat in tubul cromatografic pentru a forma varful patului.
Cromatograma se dezvolta prin adaugarea fazei mobile coloanei in portii mici si permitand sa se strecoare prin patul facut ori prin gravitate sau sub influenta presiunii voite.Dezvoltarea cromatogramei are loc printr-o intarziere selectiva a componentelor din amestec,ca un rezultat al interactiunilor cu faza stationara.In coloanele cromatografice,faza stationara se poate comporta ca adsorbtie,partitie,schimb de ioni,excluderea substantelor sau o combinare a acestor efecte.
Cand dezvoltarea este completa,componentele mostrelor amestecului pot fi detectate si izolate prin alte doua proceduri.Intreaga coloana poate fi extrasa cu grija din tub,si daca componentele sunt colorate sau fluorescente sub lumina ultravioleta,segmentele apropiate pot fi taiate din coloane,folosind o lama de ras.Daca componentele nu au culoare,pot fi vizualizate prin desenarea sau spreierea unei mici sectiuni longitudinale a suprafetei cromatogramei cu instrumente de detectare a culorii.Chimicalele pot fi separate din faza stationara prin extragerea cu un solvent puternic cum ar fi metanolul.
In a doua procedura ,in faza mobila poate sa se scurga prin coloana pana cand componentele amestecului apar in mod succesiv.Aceasta eludare poate fi colectata in fractii si in faza mobila se poate evapora daca se doreste.Chimicalele se prezinta in fiecare fractie si pot fi determinate de tahnici analitice potrivite.
Strat cromatografic subtire
In straturile cromatografice subtiri(TLC),faza stationara este un strat neuniform o pudra divizata ce a luat forma la suprafata a unui invelis de sticla sau de plastic.Capacitatea acestui sistem este dependenta de grosimea stratului,ce poate creste de la 0.1 la 2.0 mm.Straturile subtiri sunt folosite in primul rand pentru separari analitice,in timp ce straturile groase,din cauza abilitatilor,sunt folosite pentru munca pregatitoare.
Substantele ce sunt folosite pentru acoperire in TLC includ gelul de siliciu,aluminiul,celuloza si fazele de impachetare reversibile.Separarea apare din cauza adsorbtiei substantelor din faza mobila spre suprafata inspre stratul subtire.Totusi,adsorbtia apei din aer sau din componente solvente din faza mobila poate da o crestere a partitiei sau cromatografiei lichid-lichida.Farfuriile special acoperite sunt disponibile si de aceea permit schimburile de ioni sau fazele reversibile de separare.
Aparatura.Aparatura acceptabila si materialele pentru straturile subtiri folosite in cromatografie este compusa din urmatoarele:
Farfurii din sticla:sticla plata de grosime uniforma prin ariile lor.Cea mai intalnita marime este cea de 20,10 si 5cm x 20cm.(Farfuriile din aluminiu sunt des folosite.)
Tava de aliniere.O tava de aliniere sau o alta suprafata intinsa este folosita pentru a linia si a tine farfuriile in timpul cand are loc absorbtia.
Absorbanti.Absorbantii pot fi constituiti din materiale divizate pentru cromatografie.Poate fi aplicat direct farfuriei de sticla sau poate fi legate de farfurie.
Dispozitive de imprastiere.Un dispozitiv de imprastiere ce se misca deasupra sticlei cere un strat uniform de absorbtie a unei grosimi dorite peste intreaga suprafata a farfuriei.
Gratarul de stocare.Un gratar cu masuri conventionale pentru a tine farfuriile in timpul uscarii si transportarii.
Camere de transformare.O camera de sticla ce poate suporta una sau mai multe farfurii si poate fi adecvat sigilata si pecetluita este insotita de un suport adecvat al gratarului ce poate suporta farfuriile,cand capacul camerei este la loc.
Nota:Farfuriile performante TLC valabile comercial pot fi deasemenea folosite.
Procedura.Se curata farfuria printr-o scufundare in acid cromic ,amestec de curatare,umplut cu o cantitate mare de apa pana cand apa da afara din farfurie fara a lasa pete vizibile de ulei sau apa,ramanand uscate.Aranjam fafuria sau farfuriile pe tava de aliniere protejandu-le astfel incat sa nu se desparta in timpul aplicatiei absorbantului.Amestecul unei cantitati apropiate de absorbant lichid,de obicei apa,atunci cand este agitat timp de 30s da un sunet nedeslusit la inceput ca mai apoi sa se imprastie.Dintr-o data legatura incepe sa se intareasca miscandu-se incet de la un capat al tavei pana la celalalt.Inlaturand imprastierea si stergand accesul nedeslusit permite platourilor sa stea pentru 10 minute,apoi sa stocam si sa le uscam la temperatura de 105 grade pentru 30 de minute sau direct in monografia individuala.Depozitarea platourilor terminale in desicator.
Pentru a echilibra atmosfera din camera de dezvoltare prin plasarea unui volum a fazei mobile in exces,este cerut pentru a completa dezvoltarea cromatogramei,acoperim camera cu propriul capac cel putin 30 de minute.
In conformitate cu Solutia Mostra si Solutia Standard la puncte de aproximativ 1,5cm din parti si cam 2cm din marginea de jos a farfuriei si permitand sa se usuce.O contemplare va ajuta in determinarea locului si de la 10 pana la 15 cm distanta prin care frontul de solvent ar trebui sa se miste.
Aranjarea platoului pe suport si introducerea suportului in camera de transformare.Solventul din camera trebuie sa fie suficient de adanc pentru a atinge partea cea mai de jos a absorbantului,dar nu trebuie sa atinga punctele de loc.Inchide-ti acoperamantul in locuri si pastrati sistemul pana cand solventul ajunge la 10 pana la 15cm in sus de locul initial,acest lucru necesita de la 15 minute pana la 1ora.Se inlatura platoul si se usuca.Se masoara si se inregistreaza distanta fiecarui loc fata de locul de la inceput.Direct,imprastiati locurile(petele)cu reactivitatea specificata,se observa si se compara mostrele cu cromatograma standard.
Detectari si identificari. Detectari si identificari a fasiilor de substante sunt facute dupa modele asemanatoare cu cele descrise in cromatografia pe coloane.Oricum,in TLC si metodele aditionale numite stingeri fluorescente sunt de asemenea folosite.In aceste proceduri un fosfor inorganic este amestecat cu absorbant inainte de a fi inveliti pe farfurie.Cand transformarea cromatogramei este iradiata cu lumina ultravioleta,suprafata farfuriei straluceste cu o lumina caracteristica cu exceptia acelor locuri in care exista absorbtie ultravioleta a substantelor.Acestea distrug fluorescenta si sunt detectate ca puncte negre.
Se detecteaza cu o lumina ultravioleta adecvata pentru a observa cel mai putin 254-nm si cel mai mult 360-nm(lentilele cu ultraviolete pot fi de asemenea folosite).
Analiza cantitativa. Doua metode sunt disponibile daca este necesara cuantificarea unei substante.In primul rand,legaturile sunt detectate iar pozitiile lor marcate.Acele arii de absorbtie contin component de interes si sunt luate de pe suprafata farfuriei si puse intr-un tub centrifug.Substantele chimice sunt extrase din absorbant cu ajutorul unui solvent compatibil(adecvat),suspensia este centrifugata si stratul supernatant este supus unei noi metode apropiate de analiza cantitativa.A doua masura implica folosirea densiometrului de scanare.Acesta este un dispozitiv spectrofotometric ce directioneaza o raza de radiere monocromatica pe intinsul farfuriei.Dupa interactiunea cu substanta in stratul absorbant,radierea este detectata ca lumina transmisa sau reflectata si se realizeaza o inregistrare a intensitatii luminii contra distantei parcurse.Concentratia unei specii particulare este proportionala cu aria sub care este,si poate fi determinata prin comparatie cu standardele.
Cromatografia gazelor.
Trasatura ce face distinctia intre cromatografia gazelor este:exista o faza mobila gazoasa si o faza solida sau lichid imobilizat de stationare.Faza lichida de stationare este nelabila in coloane legate sau capilare.In coloanele legate,faza lichida este depozitata intr-un suport solid inert cum ar fi (diatomaceous) ................. pamant sau poros,ce este grupat intr-o coloana ce are tipic de la 2 pana la 4 mm id si are o lungime de la 1 pana la 3 metri.In coloanele capilare ce nu contin particule,faza lichida este depozitata in suprafetele interioare de siliciu topit si pot fi legate chimic.In cromatografia solido-gazoasa ,faza solida este un absorbent activ,cum este aluminiul,siliciul,carbonul,grupate intr-o coloana.
Cand o componenta volatila este introdusa intr-o cariera de gaz si este dusa intr-o coloana,este impartita intre gaz si faza stationara de un contracurent dinamic.Componenta este purtata in josul coloanei de gazul caraus,intarziind o extindere mai mica sau mai mare de absorbtie sau desorbtie in faza stationara.Eluarea componentei este caracterizata de rata de partitie,k,o cantitate fara dimensiune,de asemenea numita factir de calitate.Este echivalent cu ratia de timp ceruta a unei componente de neintarziere.Valoarea capacitatii depinde de natura chimica a componentei,suprafata din faza lichida si temperatura coloanei.Sub un anumit set de conditii experimentale,un factor de calitate caracteristic exista pentru fiecare componenta.Separarea prin cromatografia gazului are loc doar daca componentele ce intereseaza su factori de capacitati diferite.
Aparatura.Un cromatograf de gaz contine o sursa de gaz caraus,un port de injectie,coloane,detector si un mecanism de inregistrare.Portul de injectie,coloana si detectorul sunt controlati din punct de vedere al temperaturii.Gazul caraus tipic este heliul sau nitrogenul in functie de coloane sau detectorul ce se foloseste.Gazul este suplimentat dintr-un cilindru de mare presiune si trecut printr-o valva de reducere a presiunii in portul de injectie si coloana.Componentele pentru a putea fi cromatografiate fie in solutii sau gaze sunt injectate in gaz la portul de injectie.In functie de configuratia aparatului,amestecul poate fi injectat direct in coloane sau poate fi vaporizat in portul de injectie si amestecat in gazul caraus inainte de a intra in coloane.Odata intrat in coloana, componentele din amestecul testat sunt separate dupa virtutea diferentelor in factorii lor de capacitate,care,in fapt depind de presiunea vaporilor si gradul de interactiune cu faza de stationare.Factorul de calitate ce guverneaza rezolutia si timpul de retentie a componentelor amestecului testat este de asemenea dependent de temperatura.Scopul coloanei cu temperatura programabila are avantaj in dependenta de a obtine o separare eficienta a componentelor diferentiindu-le cat mai bine sub presiunea vaporilor.Ca rezultat al componentelor ce reies din coloane trec printr-un detector ce raspunde valorii fiecarei componente prezentate.Tipul de detector depinde de natura componentelor ce trebuie sa fie analizate si este specificat in monograma individuala.Detectorii sunt incalziti de coloana maximala controland temperatura pentru a se preveni condensarea componentelor eludate.
Detectorii pun in evidenta datele inregistrate ca o functionare a timpului,producand o cromatograma,ce este alcatuita dintr-o serie de culmi pe o axa de timp.Fiecare culme reprezinta o componenta in amestecul de vapori testat ,cu toate ca unele culmi se pot suprapune.Timpul de eludare este caracteristic componentelor individuale si aria de culme este o functie a valorii prezentate.
Injectori.Dispozitivele de injectari de mostre se distanteaza de la simplu la injectari pe deplin programabile automatic.Valoarea mostrelor ce pot fi injectate intr-o coloana capilara fara a o supraincarca este putin comparata cu valoarea ce poate fi injectata intr-o coloana restransa ,si poate fi mai putin decat cea mai mica valoare ce poate fi manipulata in mod satisfacator de seringa.De aceea coloanele capilare sunt folosite cu injectori capabili sa imparta esantioanele in doua fractii ,o mica parte din intrarea in coloana si una mai mare ce se imprastie(injectori de separare).Astfel de injectori pot fi de asemenea folositi in modurile de despartire pentru analiza sau pentru urma unor componente minore.Injectorii de tragere si de inchidere sunt echipati cu un dispozitiv de spargere prin care substantele volatile din solutii sunt conduse intr-o treapta cu temperatura mai scazuta.Cand spargerea este completa,componentele prinse sunt desorbite termic in zona de conducere a gazului printr-o incalzire rapida a temperaturii programabile in treapta.
Injectorii cu spatiu la capat sunt echipati cu un termostat.Mostrele solide sau lichide in incaperi inchise sunt incalzite in camera pentru o perioada de timp fixa,permitand componentelor volatile din mostra sa atinga un echilibru intre faza nongazoasa si cea gazoasa sau faza cu spatiu.
Dupa ce acest echilibru a fost refacut(stabilit),injectorii introduc automat o valoare fixa a spatiului de la inceput din mostra continuta in cromatografia gazoasa.
Coloane.Coloanele capilare,ce sunt de obicei facute din siliciu,au de la 0.2 pana la 0.53-mm latime id si sunt de la 5 la 30 m lungime.Lichidul din faza stationara este de la 0.1 pana la 1.0 µm grosime dar stationarea nonpolara poate atinge 5 µm grosime.
Coloanele de legatura facute din sticla sau metal sunt de la 1 la 3 m lungime cu o latime de la 2 la 4 mm.Aceea folositi pentru analize tipice au faze lichide incarcand aproape 5%(w/w) dintr-un suport solid.
Suporturi pentru analiza componentelor polare de slaba calitate,slaba polaritate,faza lichida a coloanelor trebuie sa fie inerta pentru a evita(peak tailing).
Reactivitatea materialelor de suport poate fi redusa prin (silanzing)inainte de a se transforma in faza lichida.Materialele de suport sunt disponibile in feluri variate,de la 80 la 100 si de la 100 la 120 lungimea firului,cel mai des fiind folosite cu 2 pana la 4 coloane.Din cauza absentei unui suport solid,componentele capilare sunt mult mai inerte decat coloanele de legatura.
Timpul de retentie si eficienta culmilor depinde de rata de transportare a gazului;timpul de retentie este de asemenea direct proportional cu lungimea coloanei in timp ce rezolutia este proportionala cu radacina patratata a lungimii coloanei.Pentru coloanele de legatura,rata de transportare a gazului este exprimata de obicei in mm pe minut la presiunea atmosferica si temperatura camerei.Este masurata la orificiul de iesire al detectorului.Doar daca nu este specificat altfel in monografia individuala,rata de scurgere pentru coloanele de legatura este de la 60 la 75 mL/min pentru coloanele de 4-mm si ~30mL/min pentru coloanele de 2 mm.
Pentru coloanele capilare, se gaseste de obicei viteza lineara de scurgere in loc de rata de scurgere.Aceasta este determinata conventional din lungimea coloanei si timpul de retentie a unei mostre diluate de metan ce determina o ionizare prin ardere.Viteza tipica lineara este de la 20 la 60 cm/s pentru heliu.Cand se opereaza cu temperaturi foarte ridicate exista suficienta presiune vaporiala sa rezulte printr-o pierdere graduala a fazei lichide,un proces numit ,,sangerare’’.
Detectori.Detectorii ionizati prin flama sunt folositi pentru multe analize cu o mai mica importanta pentru conductivitatea termica,captarea de electroni,fosfor-nitrogen si detectori spectromagnetici in masa.Pentru analize cantitative detectorii trebuie sa aiba o rata lineara dinamica:rezultatele trebuie sa fie direct proportionale cu valoarea componentelor prezente in detectori pe o rata mare de concentratie.Detectorii cu flama de ionizare au o rata lineara variata (10 ) si sunt sensibili la componentele organice.Daca nu este altfel specificat in monograful individual,detectorii ionizati cu flama fie cu heliu sau nitrogen transportul de gaz este folosit pentru coloanele de legatura,iar heliul este folosit pentru coloanele capilare .
Detectorii de conducere termici,detecteaza schimbari in conductivitatea termica a curgerii de gaz dupa cum solibilii sunt eludati.Chiar daca rata lineara dinamica este mai mica decat cea a detectorilor ionizati cu flama este destul de accidentala si folosita ocazional in coloanele de legatura,in special la acele componente ce nu raspund la detectari ionizate cu flama.
Detectorul ionizat cu flama la metalele alcaline numit cateodata NP sau detector fosfor-nitrogen,contine o sursa termochimica ,cum ar fi metalele alcaline sarate sau un element de sticla ce contine rubiniu sau alt metal.Este un detector selectiv,aceasta arata putine raspunsuri la hidrocarburi.
Detectorii de captura a electronilor contin o sursa radioactiva( de obicei Ni)de radiere ionica.Se prezinta un raspuns extrem de important pentru componentele ce contin halogeni si grupari de nitrat dar cu putine rezultate la hidrocarburi.
Dispozitive de colectare a datelor.Datele moderne primesc evidentierea detectorilor,calculeaza ariile de varf si printeaza cromatograme complete.
Datele cromatografice pot fi stocate si reproduse cu integrale si alte variabile de calcul fiind schimbate dupa cum se cere.Datele sunt folosite pentru a programa cromatograful controland majoritatea variabilelor operationale si prevenind pentru perioade lungi.
Datele pot fi de asemenea colectate prin masurari manuale sau simple inregistrari sau prin integratori a caror capacitate este de a aduce o evidentiere a ariilor de varf aducandu-le in legatura cu cromatogramele si calculele de varf si cu stocarile de date pentru a se face posibile reprocesari.
Start download in 10 secunde!
|
