크로마토그래피, 질량 분석법의 원리 요약

 

21장 크로마토그래피와 질량 분석법의 원리

 

1. 크로마토그래피는 무엇인가?

   1. 주요개념 : 이동상, 정지상, 용리액, 용출액, 용리

   2. 이동상이 기체이면 기체 크로마토그래피, 이동상이 액체이면 액체 크로마토그래피이다.

   3. 용질과 정지상의 상호작용의 종류에 따라 다음과 같이 분류된다.

 

흡착 크로마토그래피	고체 정지상과 액체 또는 기체 이동상을 사용한다. 용질은 고체 입자 표면에 흡착된다.
분배 크로마토그래피	고체 지지체 표면에 입힌 얇은 액체 정지상을 사용한다. 용질은 정지상과 이동상 사이에서 평형을 이룬다.
이온교환 크로마토그래피	고체에 공유결합한 이온성기를 정지상으로, 액체를 이동상을 이용한다. 용질은 정전기적 인력에 의해 정지상에 끌린다.
분자 배제 크로마토그래피	큰 분자일수록 빨리 통과된다. 정지상과 용질 사이에 인력이 없다. 작은 분자가 칼럼을 통과하는 데 오래걸리며 많은 부피의 용리액이 필요하다.
친화 크로마토그래피	가장 선택성이 큰 방법이며, 공유결합된 분자와 용질 분자 중 하나와의 특별한 상호작용을 이용한다.

 

 

 

1. 크로마토그램의 해석

   1. 주요 개념 : 크로마토그램은 검출기 신호이며, 머무름 시간은 주입 후 각 용질이 검출기에 이르는 데 필요한 시간이다. 반높이너비, 표준편차

   2. 이론단: 칼럼에서 용질 분자가 이동상과 정지상 사이에 평형을 이루는 불연속적인 칸으로 나누어졌다고 생각한다. 화합물의 머무름은 평형단계의 수로 설명되며, 평형 단계가 많을수록 띠나비가 좁아진다.

   3. 칼럼에서 단수 :

   4. 단높이 :

   5. 작은 단높이>좁은 봉우리>좋은 분리

   6. 분리도는 봉우리 분리를 평균 봉우리 너비로 나눈 것이다. 분리도가 클수록 바람직하다.

   8. 정성 분석 : 시료의 머무름 시간을 비교한다. 동시크로마토그래피는 정확한 시료를 미지시료에 소량 첨가하여 봉우리의 크기가 커지는지를 확인하는 것이다.

   9. 정량 분석 : 봉우리 면적은 분석물의 양에 비례한다.

   10. 대규모 분리 : 분석용은 길고 얇은 칼럼을 사용하나, 제조용은 짧고 굵은 칼럼을 사용하여 분리도가 나쁘다.

   11. 규모 :

2. 띠는 왜 퍼지는가?

   1. 띠확산 : 용질 분자는 띠 중심으로부터 양쪽으로 퍼져나간다. 이 세로확산은 주입되는 순간부터 시작된다. 띠가 오래될수록 확산이 넓어진다. 흐름속도가 빨라지면 띠확산에 의한 띠넓어짐이 좁아진다.

   2. 질량 이동 : 용질이 이동상과 정지상 사이에서 빨리 평형을 이룰 수 없다면 띠넓어짐이 생긴다. 흐름속도가 증가할수록 질량이동에 의한 띠넓어짐이 커진다.

   3. 다통로

   4. 단높이에 대한 van Deemter 식 :

   5. 열린관 칼럼 : 속빈 모세관으로 안벽이 얇은 층의 정지상으로 덮여있다. 정지상이 적어 많은 용질을 다룰 수 없으므로, 분석용으로만 좋다.

      1. 열린관 칼럼에서는 다통로에 기인한 띠넓어짐이 없다..

      2. 열린관 칼럼은 길게 만들수 있다.

      3. 따라서 단높이가 낮으며, 이론단수가 크므로 분리도가 좋다.

   6. 띠의 비대칭 모양 :

      1. 과부하 : 띠의 앞부분에서는 농도가 0이나 서서히 증가하여 띠 가운데에서 농도가 높으면 과부하 현상이 생긴다. 용질은 띠의 농후한 부분에서 잘 녹아 뒷부분에서는 덜 끌리게 된다.

      2. 꼬리끌기 : 정지상에 매우 강한 극성인 흡착자리가 있어 다른 자리보다 용질을 강하게 잡는 경우에 일어난다. 실란화 처리하면 꼬리끌기가 제거된다.

3. 질량 분석법

   1. 질량 분석법 : 기체상에서 이온의 질량을 측정한다. 질량대 전하 비율에 의해 분리된다.

   2. 질량 분석계 : 투과형 사중극자 질량 분석기는 화합물이 가열된 연결관을 지난 후 이온화되고 일정 전위로 가속된다. 특정 질량 대 전하 비율을 갖는 이온만 검출기에 도달하며 바탕기체를 최대한 제거해야 한다. 광전증배관에서는 이온이 환원전극에 부딪히고 전자가 밀려나며, 또다른 다이오드로 가속된다. 검출기에 도달한 초당 이온의 수를 산출한다. 검출기는 이온을 식별하지 못하며 봉우리가 매우 강하다면 신호가 소실된다.

   3. 이온화 : 전자 이온화, 화학 이온화, 분자 이온, 기준 봉우리, 시약 기체

   4. 크로마토그램

      1. 총 이온 크로마토그램 : 생성되는 모든 이온들로부터 모든 전류를 기록하는 것

      2. 선택 이온 크로마토그램 : 미량 성분 중 하나의 질량에 상응하는 상태의 질량을 기록하는 것으로 원하는 분석물질에 대한 신호대 잡음비를 개선한다.

   5. 질량 스펙트럼의 정보 : 명목 질량, 분자 질량, 원자 질량, 분열 양식, 동위원소 양식, 질소 규칙, 고분리능 질량 분석법

 

출처 : 해리스 최신분석화학 제5판

워드문서라 수식이 깨졌으니 양해바랍니다...ㅠㅠ