C7030 Separační metody

Přírodovědecká fakulta
podzim 2008
Rozsah
2/0/0. 2 kr. (příf plus uk plus > 4). Ukončení: zk.
Garance
doc. Mgr. Jan Havliš, Dr.
Ústav experimentální biologie – Biologická sekce – Přírodovědecká fakulta
Rozvrh
Út 10:00–11:50 AK1
Předpoklady
předpokladem jsou znalosti fyzikální (C4660 základy fyzikální chemie, C4020 pokročilá fyzikální chemie) a analytické chemie (C3100 analytická chemie I, C4050 analytická chemie II).
Omezení zápisu do předmětu
Předmět je otevřen studentům libovolného oboru.
Cíle předmětu
hlavní cíle přednášky: úvod do analytických separačních metody; osvojení si jejich principů; seznámení se s šíří jejich současného praktického provedení a využití; vymezení pojmů separace při přípravě vzorku, separace analytická a preparativní; volba a optimalizace separačního systému, vyhodnocením jeho účinnosti, validací separační metody a vyhodnocením výsledků separace
Osnova
  • 1. úvod; extrakce: popis extrakčních rovnovah v systému kapalina-kapalina a v systému kapalina-pevná látka; volba extrakčního systému, provedení extrakce, vliv interakcí analyt-rozpouštědlo, opakovaná extrakce
  • 2. předanalytická příprava vzorku: SFE (extrakce nadkritickými tekutinami); ASE (urychlená extrakce rozpouštědlem); MAE (extrakce pomocí mikrovlnného záření), TLC (chromatografie na tenké vrstvě, HPTLC, 2D TLC), SPE (extrakce na pevné fázi), SPME (mikroextrakce na pevné fázi); HSE (extrakce z plynné fáze)
  • 3. analytická separace: kapalinová chromatografie (LC) – historie, teoretické základy; klasifikace základních separačních mechanizmů v LC (LLC, LSC, IC, GPC), fyzikálně-chemický popis procesů LC, přenos hmoty v LC, termodynamické aspekty separace; kinetické aspekty separace
  • 4. uspořádání LC: doprava mobilní fáze, eluce a eluční síla (izokratická, gradientová eluce); dávkovací zařízení; separační kolona, typy stacionárních fází (částicové, monolitické, on-chip), přehled sorbentů, detektory (fotomerické (DAD), refraktometrické, fluorescenční, amperometrické, vodivostní, detektor rozptylu světla, hmotnostně spektrometrické detektory),
  • 5. popis a vyhodnocení výsledků separace: definice chromatografického systému, analytická informace z chromatogramu (kvalitativní, kvantitativní); přesnost, správnost, limity analýzy (MDL, LOD, LOQ); vyhodnocení účinnosti separace, testování systému a jeho „dobré“ chování; základní módy kapalinové chromatografie: NP-HPLC (chromatografie na normální fázi), RP-HPLC (chromatografie na obrácené fázi), ultravýkonná kapalinová chromatografie, kapalinová chromatografie za zvýšené teploty, ultravýkonná kapalinová chromatografie za zvýšené teploty, HILIC (kapalinová chromatografie s hydrofilními interakcemi), HIC (kapalinová chromatografie s hydrofobními interakcemi)
  • 6. IEC (iontově výměnná chromatografie) – principy a provedení; chromatofokuzace; afinitní chromatografie – principy, IMAC (afinitní chromatografie s imobilizovaným iontem kovu); SFC (chromatografie nadkritickými tekutinami); PC (perfúzní chromatografie)
  • 7. vícerozměrná chromatografie; spojené techniky; preparativní chromatografie – principy a provedení, vývoj chromatografické metody, kriteria výběru a optimalizace separačního systému; zkoumání a popis reálné separace; kvantitativní vztahy mezi strukturou a selektivitou vzhledem k retenci; chirální separace: definice chirality; optická rotační disperze;
  • 8. zobrazení chirality, chirální selektory, chirální stacionární fáze a jejich aplikace v separačních metodách (HPLC); separace makromolekul: historie, teoretické základy – popis makromolekuly, molekulová hmotnost; mody separace makromolekul – GPC (molekulová vylučovací chromatografie)
  • 9. provedení GPC – kolony, detektory (rozptyl světla), HC (hydrodynamická chromatografie), FFF (frakcionace tokem v poli) – principy, instrumentace, mody (SdFFF, ThFFF, EFFF, FFFF); plynová chromatografie (GC) – historie, teoretické základy (izotermy, stlačitelnost plynu, retenční veličiny)
  • 10. uspořádání GC, doprava mobilní fáze; dávkovací zařízení (s děličem toku, bez děliče toku); separační kolona, typy stacionárních fází (WCOT, FSOT, SCOT, PLOT), detektory (plamenově ionizační, chemiluminiscenční, hmotnostně spektrometrické detektory, atd.). elektromigrační metody, historie a teorie, iontová mobilita, elektroosmotický tok
  • 11. elektromigrační metody – popis separace, účinnost a faktory ji ovlivňující (teplo, difúze, disperze); instrumentace – dávkování, zdroje napětí, separační prostředí (kapilára, membrána, gel, čip), detektory (fotometrické, laserem indukovaná fluorescence, vodivostní detekce, hmotnostní spektrometrie atp.); preparativní módy; definice elektroforetického systému a analytické informace z elektroforetogramu; základní módy elektromigračních metod – kapilární zónová elektroforéza (CZE), kapilární gelová elektroforéza (CGE)
  • 12. plošná gelová elektroforéza (GE), kapilární izoelektrická fokuzace (CIEF), kapilární izotachoforéza (CITF), micelární elektrokinetická chromatografie, tenkovrstvá elektrochromatografie, kapilární elektrochromatografie; afinitní a nevodná elektroforéza; validace analytické separační metody; proč a jak, základní pojmy – shodnost metody, přesnost metody, kalibrace, selektivita, robustnost
Literatura
  • ŠTULÍK, Karel. Analytické separační metody. 1. vyd. Praha: Karolinum, 2004, 264 s. ISBN 8024608529. info
  • DOLNÍK, Vladislav. Úvod do kapilární elektroforézy. 1994. info
  • CHURÁČEK, Jaroslav. Úvod do vysokoúčinné kapalinové kolonové chromatograrie. Edited by Pavel Jandera. Vyd. 1. Praha: SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1984, 188 s. info
Metody hodnocení
výuka je založena na ppt prezentaci a jejím výkladu, prezentace bude dostupná jako studijní podklad (černobílý tisknutelný pdf s vysokým rozlišením a omezenými právy). vzhledem k výkladu, jenž prezentaci významně rozšiřuje, a neexistenci učebnic pokrývajících některé části přednášky je vhodné přednášku navštěvovat.
zkouška ústní; u studentů se předpokládá pochopení a znalost základních principů a jejich využití; enumerace, výčty faktů apod. vyžadovány nebudou.
Další komentáře
Předmět je vyučován každoročně.
Předmět je zařazen také v obdobích podzim 2010 - akreditace, podzim 2009, podzim 2010, podzim 2011, podzim 2011 - akreditace, podzim 2012, podzim 2013, podzim 2014, podzim 2015, podzim 2016.