Różnica między chromatografią adsorpcyjną a żelową. Chromatografia żelowa. Podstawowy system HPLC dla GPC

Chromatografia żelowa jako metoda wyznaczania masy cząsteczkowej

Chromatografia żelowo-permeacyjna jest rodzajem metody frakcjonowania kolumnowego, w której rozdział odbywa się zgodnie z zasadą sita molekularnego. Zasada ta była znana już na początku lat pięćdziesiątych, ale dopiero po ponownym odkryciu i powszechnym stosowaniu tej metody przez Porata i Flodina, została ona rozpoznana i szeroko stosowana w badaniach naukowych. Od tego momentu do 1964 opublikowano ponad 300 artykułów na temat tej nowej metody frakcjonowania.

Filtracja żelowa lub chromatografia wykluczania wielkości(sita, żelowa permeacja, żelowa chromatografia filtracyjna) - rodzaj chromatografii, podczas której cząsteczki substancji są rozdzielane wielkością ze względu na ich różną zdolność wnikania w pory fazy stacjonarnej. W tym przypadku z kolumny jako pierwsze opuszczają największe cząsteczki (o większej masie cząsteczkowej), które są w stanie wniknąć w minimalną liczbę porów fazy stacjonarnej. Na końcu wychodzą substancje o małych rozmiarach cząsteczkowych, które swobodnie wnikają w pory. W przeciwieństwie do chromatografii adsorpcyjnej w filtracji żelowej faza stacjonarna pozostaje chemicznie obojętna i nie oddziałuje z rozdzielanymi substancjami. Faza stacjonarna to pory sorbentu wypełnione cieczą. Średnia prędkość ruchu tej fazy wzdłuż osi kolumny jest równa zeru. Analit porusza się wzdłuż osi kolumny, poruszając się wraz z fazą ruchomą i sporadycznie zatrzymując się, gdy wejdzie w fazę stacjonarną. Cząsteczki zatrzymują się w porach przypominających szczelinę, których wielkość odpowiada wielkością makrocząsteczek.

W chromatografii wykluczania wielkości cząsteczki, które są duże w roztworze, albo w ogóle nie penetrują, albo penetrują tylko część porów sorbentu (żelu) i są wypłukiwane z kolumny wcześniej niż cząsteczki małe. Stosunek efektywnych rozmiarów makrocząsteczek i porów sorbentu określa współczynnik podziału Kd, który określa objętość retencji składnika VR w kolumnie:

Efektywną wielkością makrocząsteczki w chromatografii wykluczania według wielkości jest jej hydrodynamiczny promień R, który wraz z masą cząsteczkową polimeru M określa lepkość istotną polimeru. Uniwersalną zależność kalibracyjną V R od iloczynu / równania (2) po raz pierwszy uzyskał eksperymentalnie G. Benois, ma ona postać (rys. 1):

gdzie A i B są stałymi. Równanie (2) jest równie ważne dla polimerów liniowych i rozgałęzionych, kopolimerów blokowych i szczepionych oraz oligomerów.

Ryż. jeden.

chromatografia wykluczania molekularnego

W obszarze od V 0 do VT (objętość kolumny dostępna dla rozpuszczalnika i cząsteczek poniżej pewnej wielkości, odpowiadająca M min), zależność robocza ma charakter liniowy (quasi-liniowy). Odpowiednie objętości V 0 i V T mol. masy stanowią granice wykluczenia - M max (duże cząsteczki, nie wnikają w pory sorbentu) oraz M min, (cząsteczki są małe, całkowicie wnikają w pory sorbentu). Sorbenty z porami o tej samej wielkości są teoretycznie zdolne do oddzielania makrocząsteczek w granicach charakteryzujących sorbenty handlowe. Aby oddzielić makrocząsteczki w szerokim zakresie M, potrzebne są sorbenty o bimodalnym i trimodalnym rozkładzie wielkości porów, zapewniające liniowy mol. zależność wzorcowania masy w zakresie М = 10 2,5 - 10 6,5. Maksymalną selektywność osiąga się poprzez zwiększenie objętości przestrzeni porów sorbentu dla sorbentów bimodalnych i trimodalnych, dodatkowo poprzez optymalny rozkład wielkości porów. Ważne jest, aby przy rozdzielaniu mieszaniny makrocząsteczek ich największe i najmniejsze M mieściły się w granicach charakterystycznych dla danego sorbentu M MIN - M MAX.

Mechanizm chromatografii wykluczania wielkości. Chromatografię wykluczania rozmiarów (SEC) lub chromatografię żelowo-przepuszczalną (GPC) stosuje się, gdy zachowanie makrocząsteczek w porach jest określone przez składnik entropii energii swobodnej, a składnik energii jest w porównaniu z nim mały. W tym przypadku współczynnik rozkładu będzie zależał wykładniczo od stosunku wielkości makrocząsteczki do wielkości porów. Makrocząsteczki w p-re są statystyczne. zespół (statystyczna plątanina). Ich rozkład między porowatym sorbentem a roztworem jest kontrolowany przez zmianę energii Gibbsa podczas przejścia makrocząsteczki z roztworu do porów: gdzie jest zmianą entalpii makrocząsteczki w wyniku oddziaływania. jego segmenty z powierzchnią sorbentu (matrycy żelowej); - zmniejszenie entropii podczas przejścia makrocząsteczki z roztworu do porów; T - abs. t-ra. Separacja makrocząsteczek zachodzi w trybie wykluczenia, gdy wartość Kd, która zależy od stosunku wielkości makrocząsteczek i porów, jest mniejsza niż 1. W celu stłumienia zjawisk wykluczania jonów i sorpcji jonowymiennej, które są niepożądane przy wykluczaniu rozmiarów chromatografia, powierzchnia sorbentów jest modyfikowana (nadając jej ładunek obojętny przy pH > 4) , zwiększamy siłę jonową rozpuszczalnika osłabiając oddziaływania kulombowskie, dodajemy rozpuszczalniki organiczne, tym samym przesuwając pK polielektrolitu lub punkt izoelektryczny poliamfolitów. Z drugiej strony sorpcję jonowymienną i wykluczenie jonowe można stosować do oddzielania obojętnych makrocząsteczek, polianionów i polikationów o tej samej wielkości. Ponieważ dysocjacja polielektrolitów wzrasta wraz z rozcieńczeniem ich roztworów, podczas chromatografii wykluczania makrocząsteczki na krawędziach kolumny chromatograficznej, gdzie ich stężenie jest niskie, dysocjują i poruszają się wzdłuż kolumny nie zgodnie z prawami chromatografii wykluczania, ale zgodnie z do praw sorpcji jonowymiennej i wykluczania jonów, w zależności od ładunku powierzchni sorbentu i makrocząsteczek, co prowadzi do zniekształcenia kształtu krzywej zależności V i M (rys. 2), a także sprawia, że ​​jest to możliwe do zdiagnozowania obecności tego lub innego procesu.

Ryż. 2. Chromatografia wykluczania obojętnych makrocząsteczek (a) i polielektrolitów: wykluczanie jonowe (b), sorpcja jonowymienna (c)

Efekty zbliżone do sorpcji jonowymiennej, ale tylko w mniejszym stopniu, można zaobserwować podczas oddziaływań hydrofobowych segmentów makrocząsteczkowych z powierzchnią sorbentu modyfikowaną rodnikami hydrofobowymi lub podczas oddziaływań elektrostatycznych powierzchniowych grup hydroksylowych silanolu z grupami funkcyjnymi makrocząsteczek polarnych. Wszystkie te efekty muszą być stłumione przez chromatografię wykluczania.

Aby przeprowadzić analizę dowolnego polimeru pod względem masy cząsteczkowej, należy wybrać kolumnę o odpowiedniej wielkości porów lub serię kolumn o różnych porach lub zastosować kolumnę z mieszaniną sorbentów o różnych porach (w podanym przykładzie kolumna liniowa) . Oczywiście w celu wykorzystania metody GPC do analizy MWD konieczne jest zapewnienie warunków do realizacji wykluczającego mechanizmu separacji, który nie jest komplikowany efektami interakcji zarówno środkowych, jak i końcowych ogniw łańcuch. Mówimy o oddziaływaniu adsorpcji z niepolarnego rozpuszczalnika lub oddziaływaniu odwróconych faz niepolarnych fragmentów łańcucha podczas chromatografii hydrofilowych polimerów w środowisku wodnym. Ponadto rozpuszczalne w wodzie polimery zawierające grupy zjonizowane są zdolne do silnych oddziaływań elektrostatycznych i wymagają szczególnie starannego doboru warunków chromatografii. Dobór warunków obejmuje dobór sorbentu i rozpuszczalnika (eluentu) odpowiedniego do danej analizy pod względem budowy chemicznej.

Technika chromatografii wykluczania. Do oddzielenia makrocząsteczek w chromatografii wykluczania wykorzystuje się dwa typy kolumn: te działające w wąskim = 10 2) i szerokim (= 104 - 10 5) zakresach. Kolumny o szerokim zakresie M mają szeroki rozkład wielkości porów sorbentu (bimodalny, trimodalny). Rozkład ten dobiera się w taki sposób, aby dla danego stopnia liniowości kalibracji zależności od masy molowej i zakresu mas zapewnić jak największy stopień selektywności. Chromatografię wykluczania przeprowadza się za pomocą chromatografu, detektorem jest spektrofotometr lub refraktometr przepływowy o granicy czułości 5 x 10 -8 jednostek. załamanie, co odpowiada stężeniu polimeru 5-10 -5%. Normalnie urządzenie działa w temperaturze pokojowej, jednak chromatografia wykluczania wielkości poliolefin wymaga podwyższonych temperatur, co zwiększa selektywność rozdziału, wydajność kolumny i szybkość analizy ze względu na spadek lepkości fazy ruchomej. Nowoczesne chromatografy wyposażone są w automatyczne urządzenie do przygotowania (rozpuszczanie polimeru, filtracja roztworu) i nastrzyku próbki, komputer do interpretacji wyników analizy MMP. Zastosowanie kombinacji detektora współczynnika załamania światła i fotometru umożliwia wyznaczenie indeksów MWD i rozgałęzień bez kalibracji chromatografu według wzorców polimerowych. Podczas filtracji żelowej białek należy podjąć działania zapobiegające ich adsorpcji na sorbencie i zapobiegające ich denaturacji. W przeciwieństwie do chromatografii wykluczania molekularnego polimerów syntetycznych i oligomerów, która jest wykorzystywana głównie do celów analitycznych, filtracja w żelu białkowym jest jedną z najważniejszych metod ich izolacji i oczyszczania.

Chromatografia wykluczania wykorzystuje makroporowate nieorganiczne lub polimeryczne sorbenty. Do chromatografii wykluczania polimerów polarnych sorbenty nieorganiczne (żele krzemionkowe i szkła makroporowate) są modyfikowane rodnikami krzemoorganicznego, a do chromatografii wykluczania polimerów hydrofilowych grupami hydrofilowymi. Wśród sorbentów polimerowych najbardziej rozpowszechnione są sorbenty styrenowo-diwinylobenzenowe (do chromatografii wykluczania molekularnego wysokich polimerów i oligomerów). Do filtracji żelowej biopolimerów, przede wszystkim białek, stosuje się hydrofilowe sorbenty polimerowe (z usieciowanymi sefadeksami – dekstrany, a także żele poliakrylamidowe) lub modyfikowane polisacharydami makroporowate żele krzemionkowe.

Chromatografia wykluczania rozmiarów jest skutecznie wykorzystywana w opracowywaniu nowych polimerów, procesach technologicznych ich produkcji, kontroli produkcji i standaryzacji polimerów. Chromatografia wykluczania jest stosowana do analizy MWD polimerów, badań, izolacji i oczyszczania polimerów, w tym biopolimerów.

Opis

Wspólnie z niemiecką firmą Polymer Standards Service (PSS) - jednym z wiodących producentów materiałów i urządzeń do chromatografii żelowo-permeacyjnej (GPC, GPC) czyli inaczej chromatografii wykluczania (SEC) - oferujemy kompletne rozwiązania do oznaczania średnich mas cząsteczkowych polimerów (naturalnych, syntetycznych, biopolimerów), rozkład masy cząsteczkowej i charakterystyka makrocząsteczek polimerowych w roztworze. W tej metodzie rozdzielanie analitu następuje nie na skutek oddziaływań adsorpcyjnych z fazą stacjonarną, ale wyłącznie przez wartość promienia hydrodynamicznego makrocząsteczek.

Do wykrywania składników rozdzielonych masą cząsteczkową co najmniej jeden stężenie detektor (tradycyjny dla HPLC refrakcyjny i spektrofotometryczny, detektor wyparnego rozpraszania światła), a także specjalne detektory do analizy polimerów: wiskozymetryczny, detektor przez rozpraszanie światła laserowego. W połączeniu z detektorem stężenia detektory te umożliwiają wyznaczenie bezwzględnej masy cząsteczkowej, konformacji makrocząsteczek w roztworze, promienia bezwładności, promienia hydrodynamicznego, stopnia rozgałęzienia, stałych równania Marka-Kuhna-Houwinka i współczynniki wirusowe. W obecności zależności kalibracyjnych system ten umożliwia uzyskanie wyczerpujących informacji o obiektach makromolekularnych i ich zachowaniu w roztworach w zaledwie jednej analizie (~15 min), podczas gdy ocena tych cech tradycyjnymi metodami trwa kilka dni.

Do obróbki wyników pomiarów konieczne jest użycie specjalnego oprogramowania. Oferujemy elastyczne, modułowe systemy HPLC do chromatografii żelowo-permeacyjnej (GPC), w tym moduły Prominence (pompy, termostat kolumnowy, autosamplery, detektor współczynnika załamania światła) oraz specyficzne moduły firmy Polymer Standards Service (PSS), autorytetu w dziedzinie analizy polimerowej HPLC. Do obliczenia wyników analizy można wykorzystać zarówno oprogramowanie Shimadzu GPC Option zintegrowane ze standardowym programem LabSolution LC, jak i produkty programowe PSS – WinGPC SW obsługujące specjalne detektory.

Do pracy z fazami ruchomymi agresywnymi w stosunku do tradycyjnie stosowanych kapilar i armatury (heksafluoroizopropanol, tetrahydrofuran) systemy HPLC można wyposażyć w specjalny odgazowywacz, pompy i autosampler, których elementy są odporne na te rozpuszczalniki.

Podstawowe systemy dla GPC

Podstawowy system HPLC dla GPC

Podstawowy system HPLC dla GPC może być skonfigurowany z jednostkami LC-20 Prominence z jednym z detektorów stężenia (spektrofotometryczny/matryca diodowa SPD-20A/SPD-M20A dla polimerów absorbujących UV, uniwersalny współczynnik załamania światła RID-20A i detektor wyparnego rozpraszania światła ELSD-LTII). Układ ten, w obecności odpowiednich wzorców i zależności kalibracyjnych, umożliwia wyznaczenie względnej masy cząsteczkowej polimerów, a także oszacowanie wielkości hydrodynamicznych makrocząsteczek w roztworze.

Detektor rozpraszania światła

Wielokątowy detektor rozpraszania światła SLD7100 MALLS (PSS)

Wielokątowy detektor rozproszenia światła SLD7100 MALLS (PSS) umożliwia pomiar statycznego rozproszenia światła jednocześnie pod aż siedmioma kątami (35, 50, 75, 90, 105, 130, 145°) oraz określenie bezwzględnych wartości molekularnych masy, rzeczywiste parametry rozkładu masy cząsteczkowej, oszacowanie wielkości i konformacji makrocząsteczek w roztworze. Detektor ten eliminuje potrzebę jakichkolwiek standardów i może również służyć jako przyrząd do pomiaru pojemności (bez systemu HPLC) bez żadnych dodatkowych modyfikacji.

Detektor wiskozymetryczny (PSS, Niemcy)

Detektor wiskozymetryczny DVD1260 (PSS)

Detektor wiskozymetryczny (PSS) DVD1260 stosowany jako część systemu LC-20 Prominence HPLC umożliwia określenie średnie masy cząsteczkowe i parametry rozkładu masy cząsteczkowej metodą kalibracji uniwersalnej, niezbędną dla makrocząsteczek o złożonej i globularnej architekturze, a także lepkości istotnej, stałych równania Marka-Kuhna-Houwinka, stopnia rozgałęzienia, współczynników wirialnych i konformacji makrocząsteczek w roztworze, w oparciu o pewne modele już wbudowane w oprogramowanie. Unikalną celą pomiarową detektora jest czteroramienny asymetryczny mostek kapilarny, który w przeciwieństwie do wszystkich analogów dostępnych na rynku nie zawiera ogniw opóźniających (kolumn naporowych) - w obwód porównawczy wbudowany jest specjalny zbiornik rozcieńczający, co sprawia, że możliwe jest skrócenie czasu analizy o co najmniej połowę i uniknięcie pojawienia się ujemnych pików ogólnoustrojowych. Błąd utrzymania temperatury w ogniwie to mniej niż 0,01°C, który jest pierwszym krytycznym czynnikiem w analizie wiskozymetrycznej.

Akcesoria

Do pracy w trybie GPC i budowy zależności kalibracyjnych oferujemy szeroką gamę głośniki do GPC wypełnionych żelami (faza stacjonarna) oraz eluentami o szerokim spektrum natury chemicznej (polarnymi i niepolarnymi), przeznaczonymi do analizy zarówno polimerów o dużej masie cząsteczkowej i oligomerów, jak i standardowe obiekty polimerowe.

Kolumny do chromatografii żelowo-permeacyjnej (GPC, SEC):

• dla dowolnych eluentów organicznych: PSS SDV, GRAM, PFG, POLEFIN (do 200 °C);
• dla wodnych eluentów: PSS SUPREMA, NOVEMA, MCX PROTEEMA;
• kolumny z monodyspersyjnym rozkładem wielkości porów lub typu mieszanego do absolutnie liniowych kalibracji;
• określić niskie i wysokie wartości MM;
• gotowe zestawy kolumn rozszerzające zakres oznaczanych mas cząsteczkowych;
• do syntetycznych i biopolimerów;
• rozwiązania od micro GPC do systemów preparatywnych;
• kolumny do szybkich separacji.

Kolumny mogą być dostarczone w dowolnym wybranym przez Państwa eluencie.

Standardy do chromatografii żelowo-permeacyjnej (GPC, SEC):

• indywidualne próbki wzorców i gotowe zestawy wzorców;
• rozpuszczalny w rozpuszczalnikach organicznych:
  • polistyren
  • poli(α-metylostyren)
  • polimetakrylan metylu
  • poli(metakrylan n-butylu)
  • poli(metakrylan tert-butylu)
  • polibutadien-1,4
  • poliizopren-1,4
  • polietylen
  • poli(2-winylopirydyna)
  • polidimetylosiloksan
  • politereftalan etylenu;
  • poliizobutylen
  • polilaktyd
• rozpuszczalny w układach wodnych:
  • dekstran
  • pullulan
  • skrobia hydroksyetylowa
  • glikole polietylenowe i tlenki polietylenu
  • Sól sodowa kwasu polimetakrylowego
  • Sól sodowa kwasu poliakrylowego
  • Sól sodowa kwasu poli(p-styrenosulfonowego)
  • alkohol poliwinylowy
  • białka
• standardy MALDI, zestawy walidacyjne dla detektorów rozpraszania światła (LSD) i wiskozymetrii;
• polimery deuterowane;
• polimery i niestandardowe standardy.

Chromatografia żelowo-permeacyjna jest prawdopodobnie najczęściej stosowaną metodą, ponieważ jest to najprostsza metoda rozdzielania polisacharydów o szerokim zakresie mas cząsteczkowych. Jednocześnie umożliwia określenie mas cząsteczkowych polisacharydów. Gdy mają zastosowanie łagodne warunki wykrywania, metoda ta jest szczególnie przydatna w przypadku niestabilnych materiałów biologicznych.
Urządzenie do chromatografii. Chromatografia żelowo-permeacyjna (GPC) to technika, w której rozdzielanie cząsteczek polimeru opiera się na różnych objętościach w porowatych cząsteczkach żelu, które są dostępne dla cząsteczek substancji rozpuszczonej o różnej wielkości.
Chromatografia żelowo-permeacyjna jest rodzajem metody frakcjonowania kolumnowego, w której frakcjonowanie odbywa się metodą sit molekularnych, opartą na zdolności cząsteczek do wnikania w pory adsorbentu o określonej wielkości. Jako adsorbenty w tej metodzie stosuje się materiały nieposiadające ładunków i grup jonogennych, które mają ściśle określoną wielkość porów (patrz rozdz. Wymagania te najlepiej spełniają specjalnie przygotowane kopolimery styrenu z diwinylobenzenem, które po spęcznieniu tworzą żele.
Schemat pracy w trybie recyklingu. Chromatografia żelowo-permeacyjna jest stosowana przede wszystkim jako metoda określania rozkładu masy cząsteczkowej substancji polimerowych, podczas gdy chromatografia żelowa jest głównie metodą rozdzielania preparatywnego, ale obie metody są odpowiednie w obu przypadkach. Przy określaniu rozkładu masy cząsteczkowej konieczne jest ustalenie zależności między chromatogramem a wielkością cząsteczkową, a dokładniej masą cząsteczkową.
Chromatografia żelowo-permeacyjna z chromatografem wykluczania rozmiarów.
Chromatografia żelowo-permeacyjna to chromatografia z wykluczeniem wielkości z rafii, w której fazą stacjonarną jest żel.
Chromatografia żelowo-permeacyjna jest rodzajem metody frakcjonowania kolumnowego, w której rozdział odbywa się zgodnie z zasadą sita molekularnego. Zasada ta była znana już na początku lat 50., ale dopiero po ponownym odkryciu i powszechnym zastosowaniu tej metody przez Porata i Flodina, została dostrzeżona i szeroko stosowana w badaniach naukowych. Od tego momentu do 1964 opublikowano ponad 300 artykułów na temat tej nowej metody frakcjonowania.
Rozdział aminokwasów metodą chromatografii jonowymiennej. Chromatografia żelowo-permeacyjna umożliwia również scharakteryzowanie żywic fenolowo-formaldehydowych.
Schemat działania w trybie zawracania (10).Chromatografia żelowo-permeacyjna jest stosowana głównie jako metoda wyznaczania rozkładu masy cząsteczkowej substancji polimerowych, natomiast chromatografia żelowa jest głównie metodą rozdzielania preparatywnego, ale obie metody są odpowiednie w obu przypadkach. określając rozkład masy cząsteczkowej, konieczne jest ustalenie zależności między chromatogramem a wielkością cząsteczkową, a dokładniej masą cząsteczkową.
Chromatografia żelowo-permeacyjna (GPC) to metoda rozdzielania cząsteczek na podstawie różnic w ich wielkości. Ta metoda jest znana jako chromatografia żelowa, chromatografia molekularna i molekularna. Ta ostatnia nazwa najpełniej oddaje istotę metody, jednak w literaturze szerzej stosowane jest określenie chromatografia żelowo-permeacyjna.

Chromatografia żelowo-permeacyjna (GPC) to technika, w której rozdzielanie cząsteczek polimerowych opiera się na różnych objętościach w porowatych cząsteczkach żelu, które są dostępne dla różnych rozmiarów cząsteczek substancji rozpuszczonej.
Chromatografia żelowo-permeacyjna (GPC) to technika wykorzystująca wysoce porowate, niejonowe kulki żelowe do oddzielania polimerów polidyspersyjnych w roztworze. Zgodnie z opracowanymi teoriami i modelami frakcjonowania GPC czynnikiem decydującym o separacji nie jest masa cząsteczkowa, ale objętość hydrodynamiczna cząsteczki.
Chromatografia żelowo-permeacyjna opiera się na zdolności makrocząsteczek o różnych długościach, a co za tym idzie o różnych masach cząsteczkowych, do wnikania w porowaty komponent na różne głębokości. Kolumnę wypełnia się porowatym szkłem lub silnie usieciowanym, spęcznionym żelem polimerowym, polimer dodaje się na szczyt kolumny, a następnie kolumnę przemywa się rozpuszczalnikiem. Mniejsze cząsteczki wnikają znacznie głębiej w pory i są zatrzymywane w kolumnie podczas procesu elucji znacznie dłużej niż większe makrocząsteczki.
Chromatografia żelowo-permeacyjna umożliwia nie tylko frakcjonowanie mieszanin oligomerów, ale także określenie ich średnich mas cząsteczkowych i rozkładów mas cząsteczkowych. W tym przypadku wartości liczbowe stałych równania Marka-Kuhna niewiele różnią się od współczynników dla cewki Gaussa w rozpuszczalniku theta.
Chromatografię żelowo-permeacyjną składników kwasu nukleinowego przeprowadzono na usieciowanych żelach dekstranowych (Sephadex) (Sephadex, Pharmacia, Uppsala, Szwecja) i poliakrylamidowych (Biogels) (Bio-Gel, Bio-Rad Labs Richmond, Kalifornia. Ponadto żele mają właściwości jonowymienne i adsorpcyjne, wykazując zwiększone powinowactwo do związków aromatycznych i heterocyklicznych.
Chromatografia żelowo-permeacyjna pokazuje również adsorpcję zasad purynowych na matrycy żelowej.
RTF oligobutadienów i kopolimery butadienu z kwasem akrylowym i akrylonitrylem według danych 3. Zastosowanie chromatografii żelowej (GPC) w wersji klasycznej do oceny RTF oligomerów jest nadal ograniczone. Rozdzielanie cząsteczek o zbliżonych masach cząsteczkowych, ale różnej funkcjonalności przez GPC opiera się na zmianie średniej kwadratowej odległości między końcami makrocząsteczek g/2 w roztworze, w zależności od charakteru i masy cząsteczkowej grup końcowych. Na cyklizację i rozgałęzienie cząsteczek, które prowadzą do ich zmniejszenia o współczynnik 15-2, w porównaniu z cząsteczkami liniowymi o tej samej masie cząsteczkowej, szczególnie silnie wpływa wartość rg) /.
Mechanizm chromatografii żelowo-permeacyjnej jest zasadniczo taki sam dla wysokiej i niskiej gęstości usieciowania, chociaż w praktyce można zaobserwować znaczne różnice. Cząsteczki żelu w kolumnie są zawieszone w rozpuszczalniku. Kanały pomiędzy cząstkami żelu są znacznie większe niż rozmiary porów wewnątrz granulek żelu, więc rozpuszczalnik przepływa tylko w przestrzeni pomiędzy granulkami żelu. Cząsteczki rozpuszczonej substancji, w zależności od ich wielkości, wnikają w pory żelu na różne głębokości i poruszają się niemal bez ograniczeń w rozpuszczalniku zawartym w granulkach żelu.
Przedstawiony tutaj mechanizm chromatografii żelowo-permeacyjnej opiera się na założeniu równowagi dyfuzyjnej. Innymi słowy, zakłada się, że czas rozmieszczenia cząsteczek substancji rozpuszczonej między przestrzenią zewnętrzną w stosunku do cząsteczek żelu a objętością porów dostępną dla tych cząsteczek jest raczej niewielki. Przedział czasu, w którym strefa zawierająca cząsteczki substancji rozpuszczonej przechodzi przez cząstki żelu jest zwykle znacznie dłuższy niż półokres osiągania równowagi przez dyfuzję cząsteczek substancji rozpuszczonej do granulek żelu.
W chromatografii żelowo-permeacyjnej substancja charakteryzuje się wartością K i, podobnie jak w chromatografii konwencjonalnej. Wartość K jest niezależna od rozmiaru kolumny i dlatego może być używana do porównywania danych GPC uzyskanych w różnych kolumnach.
W chromatografii żelowo-permeacyjnej roztwór polimeru wprowadza się do cieczy (eluentu), która przechodzi przez kolumnę wypełnioną sorbentem. Na wylocie kolumny roztwór dzieli się na frakcje (strefy) zgodnie z wielkością makrocząsteczek. Czas, jaki upłynął od momentu wprowadzenia roztworu do eluentu do momentu opuszczenia kolumny przez daną strefę, nazywamy czasem retencji, a objętość eluentu, która w tym czasie przeszła przez kolumnę, nazywamy objętością retencji.
Chromatografia wyporowa poliuretanu. Oznaczanie masy cząsteczkowej. Do określenia rozkładu masy cząsteczkowej w próbkach poliuretanu rozpuszczonych w tetrahydrofuranie wykorzystano metodę chromatografii żelowo-permeacyjnej.

Zasada chromatografii żelowo-permeacyjnej może być wykorzystana do separacji substancji, które różnią się znacznie wielkością swoich cząsteczek. Wielkość porów zastosowanego sorbentu powinna być proporcjonalna do wielkości cząsteczek substancji, które mają być oddzielone. Siła oddzielająca materiału zależy od rozmieszczenia porów. Substancje, których cząsteczki są tak duże, że nie mogą przeniknąć przez pory, przechodzą przez kolumnę z taką samą prędkością, jak faza ruchoma. Im mniejsze cząsteczki substancji, które mają zostać oddzielone, tym większa objętość porów, które mogą penetrować i tym bardziej pozostaną one w tyle za frontem fazy ruchomej. Chromatografia żelowo-permeacyjna stosowana jest głównie do analizy substancji o charakterze wielkocząsteczkowym.
W chromatografii żelowo-permeacyjnej 0 oznacza cząsteczki i substancje, które nie mogą przeniknąć do porów żelu w kolumnie; w chromatografii adsorpcyjnej substancje, które choć penetrują prawie całą objętość porów, nie są zatrzymywane w wyniku oddziaływania z powierzchnią sorbentu. Współczynnik pojemności charakteryzuje procesy oddziaływania oddzielanej substancji z fazą ruchomą i stacjonarną, a zatem jest wielkością termodynamiczną.
W chromatografii żelowo-permeacyjnej jako wypełniacze kolumn stosuje się makroporowate żele krzemionkowe, porowate szkła i organiczne żele polimerowe. Materiały tego samego typu, różniące się porowatością, są przeznaczone do oddzielania substancji o cząsteczkach o różnej wielkości.
W chromatografii żelowo-permeacyjnej faza ruchoma jest w większości przypadków jedynym rozpuszczalnikiem. Wybór rozpuszczalnika musi być dokonany z uwzględnieniem rozpuszczalności polimeru w nim, a jednocześnie tak, aby w stosowanej fazie ruchomej oddziaływania rozdzielanych substancji z fazą stacjonarną były minimalne. Do oddzielania hydrofilowych polimerów rozpuszczalnych w wodzie najczęściej stosuje się tetrahydrofuran.
Schematyczne przedstawienie spęcznionego żelu. W chromatografii żelowo-permeacyjnej aktywność sorpcyjną składników i związany z nią międzyfazowy transfer masy określa jedynie ruchliwość dyfuzyjna makrocząsteczek i stosunek ich wielkości do wielkości porów.
Do chromatografii żelowo-permeacyjnej stosuje się chromatografy żelowe składające się z zestawu kolumn chromatograficznych wypełnionych odpowiednim sorbentem (szkła makroporowate, styrożele itp.).
W chromatografii żelowo-permeacyjnej, poza prawidłowościami o charakterze chromatograficznym, występują specyficzne cechy związane przede wszystkim z właściwościami roztworów polimerów będących przedmiotem badań, przy różnych tych obiektach, sorbentach i warunkach analizy. Wszystko to w naturalny sposób komplikuje konstrukcję ogólnego schematu teoretycznego. Dlatego badacze zajmujący się GPC zostali zmuszeni na pierwszych etapach rozwoju metody do opracowania określonych koncepcji teoretycznych, w ramach których znaleźli wyjaśnienie poszczególnych wzorców zaobserwowanych w eksperymencie. Umożliwiło to bardziej kompetentną konfigurację eksperymentu, optymalizację jego trybu i interpretację wyników.
Przeprowadzono chromatografię żelowo-permeacyjną tych polimerów i otrzymano krzywe kalibracyjne w celu określenia ich masy cząsteczkowej.
Przetwarzanie danych z chromatografii żelowo-permeacyjnej wymaga określenia trzech cech systemu: wiarygodności uzyskanych danych, kalibracji systemu i jego rozdzielczości. Te trzy cechy są ze sobą powiązane i ostatecznie muszą zostać ustalone poprzez bezpośrednie pomiary. Po wykonaniu tej czynności można dalej wykorzystywać dane pośrednie dotyczące niezmienności określonych cech systemu.
W metodzie chromatografii żelowo-permeacyjnej próbkę polimeru rozdziela się według wielkości jego makrocząsteczek. Dopóki mówimy o cząsteczkach, które różnią się tylko masą cząsteczkową, skuteczność rozdzielania zależy wyłącznie od masy cząsteczkowej. Ale nawet tak prosta sytuacja może stać się bardziej skomplikowana, jeśli cząsteczki chemicznie niejednorodnej próbki polimeru zawierają grupy, które są solwatowane w różnym stopniu. Wtedy, pomimo tych samych mas cząsteczkowych, niektóre łańcuchy mogą mieć duże objętości molowe.
Chromatografia żelowo-permeacyjna analizuje szeroką gamę materiałów, a jej zalety, takie jak prostota i wysoka wydajność, przyczyniają się do szybkiego rozpowszechnienia metody. Skuteczność metody przejawia się najwyraźniej w analizie substancji naturalnych, których masa cząsteczkowa zmienia się w szerokim zakresie.
Zależność wysokości odpowiadającej półce teoretycznej od średnicy ziaren sorbentu dla różnych typów sorbentów o różnych metodach pakowania. O - powierzchniowo porowaty sorbent. dK - 2 1 mm, pakowanie ręczne. - sorbent powierzchniowo porowaty, dK 7 9 mm, pakowanie maszynowe. F-powierzchniowo porowaty sorbent, dK 7 9 mm, pakowanie ręczne. c - żel krzemionkowy, zbilansowana zawiesina. f - mikrosferyczny żel krzemionkowy. stabilizowane zawieszenie. P - ziemia okrzemkowa, pakowanie tamponów. A - mikrosferyczny żel krzemionkowy, stabilizowana zawiesina.| GPC wąsko rozproszonych wzorców polistyrenowych na kolumnie (250 X 0 20 mm z żelem krzemionkowym (Fp 0 20 mm, dp 5 - 6 μm. 1 - Mw 2 - 10,2 - Mw 5 MO4. 3 - D w 4. Od chromatografia żelowo-penetracyjna kn jest mała, F tej metody chromatograficznej jest mniejsze niż w chromatografii adsorpcyjnej.
Chromatografia żelowa (lub chromatografia żelowo-permeacyjna) jest odmianą chromatografii cieczowej, w której substancję rozpuszczoną dzieli się między wolny rozpuszczalnik otaczający kulki żelu i rozpuszczalnik wewnątrz kulek żelu. Ponieważ żel jest spęczniałym układem strukturalnym z porami o różnej wielkości, rozdział w tego typu chromatografii zależy od stosunku wielkości cząsteczek rozdzielanych substancji do wielkości porów żelu. Oprócz wielkości cząsteczek, co do których można założyć, że są proporcjonalne do mas cząsteczkowych, ważną rolę w chromatografii żelowej odgrywa kształt cząsteczek. Czynnik ten jest szczególnie istotny dla roztworów polimerów, w których cząsteczki przy tej samej masie cząsteczkowej mogą przybierać różny kształt (kulisty lub inny dowolny) zgodnie z ich konformacją i w efekcie inaczej zachowywać się w kolumnie. Dalsze rozumowanie jest słuszne dla cząsteczek o kulistym kształcie.

GPC (do chromatografii żelowo-permeacyjnej), które służą wyłącznie do celów analitycznych i mają całkowitą długość 370 cm. (Zasadę działania tego chromatografu, w którym rozkład masy cząsteczkowej polimerów syntetycznych wyznacza się prawie całkowicie automatycznie, opisano w p. można również stworzyć do pracy z polimerami rozpuszczalnymi w wodzie, co znacznie ułatwi zadanie oznaczania masy cząsteczkowej.
Jednak szerokie zastosowanie chromatografii żelowo-permeacyjnej jest utrudnione przez niewielki zakres żeli porowatych i niemożność rozdzielenia asfaltenów ze względu na ich charakter chemiczny. Zgodnie z tą metodą na żywicach jonowymiennych (amberlite-27 i amberlite-15) asfalteny rozdzielono na cztery frakcje kwaśne (386% pierwotnej), cztery zasadowe (166%) i obojętne (413%). Następnie metodą chromatografii żelowo-permeacyjnej rozdziela się je na frakcje o tej samej wielkości cząsteczkowej. Metoda ta ujawniła znaczną polarność asfaltenów wyizolowanych z oleju Romaszkino.
Trzypunktowy model interakcji zaproponowany przez Dalglisha. Zasadniczo w chromatografii żelowo-permeacyjnej (zwanej również wykluczaniem rozmiarów lub sito), która jest szczególnie ważna w chemii białek, rozdział przeprowadza się głównie ze względu na różnicę w wielkościach sterycznych cząsteczek: duże cząsteczki, ponieważ nie są w stanie dyfundują do małych porów matrycy, eluują szybciej niż małe cząsteczki.
Omówiony powyżej mechanizm chromatografii żelowo-permeacyjnej wydaje się w pełni potwierdzony eksperymentalnie. W większości przypadków zmiana natężenia przepływu nie wpływa na objętość elucji, co wskazuje na bardzo bliskie zbliżanie się układu do warunków równowagi. Należy również zauważyć, że powyższy obraz jest bardzo przybliżonym przybliżeniem do rzeczywistości. Na ryc. 5 - 1 wskazują cząsteczki substancji rozpuszczonej, które przy bardzo małych rozmiarach mogą dyfundować przez wszystkie pory matrycy, a nawet w miejscach zwężenia porów. Jednocześnie wśród cząsteczek rozpuszczonej substancji znajdują się cząsteczki, których duże rozmiary pozwalają im wnikać tylko w pory o określonej wielkości znajdujące się tylko na zewnętrznej powłoce granulek żelu. Jednak muszą istnieć cząsteczki o pośrednich rozmiarach, które mogą przechodzić przez wąskie gardła w porach, chociaż ze znacznie mniejszą prędkością z powodu interakcji ze ściankami kanału. Craig przekonująco wykazał, że szybkości przechodzenia cząsteczek substancji rozpuszczonej w procesie dyfuzji przez błony, po obu stronach których stężenia tych cząsteczek są różne, nie różnią się zbytnio, jeśli pory błon są znacznie większe niż rozmiary dyfundujące cząsteczki. Jednak szybkości dyfuzji okazują się czułą miarą wymiarów cząsteczek dla tych cząsteczek, których wymiary są tylko nieznacznie mniejsze niż średnica porów. Oczywiście procesy dyfuzji różnicowej i chromatografii żelowo-permeacyjnej są ze względu na swoją naturę zbliżone.
We frakcjonowaniu metodą chromatografii żelowo-permeacyjnej stosuje się lub próbuje się stosować wiele różnych żeli. Z reguły żele te są polimerami o różnym stopniu usieciowania i zwykle pęcznieją w rozpuszczalnikach, w których są przygotowywane. Przykładami są dekstrany stosowane w roztworach wodnych i polistyreny stosowane podczas pracy w rozpuszczalnikach organicznych. Wbrew obiegowej opinii nie wykazano, by pęcznienie odgrywało znaczącą rolę, ale przepuszczalność lub stopień porowatości jest bardzo ważnym wskaźnikiem jakości żelu. Vaughan przeprowadził szeroko zakrojone badania różnych żeli i innych materiałów porowatych i wykazał, że spęczniony żel krzemionkowy (Santocel A firmy Monsanto) umożliwia bardzo wydajne frakcjonowanie polistyrenu w benzenie. Żel krzemionkowy jest substancją hydrofilową i dlatego oczywiście nie pęcznieje w benzenie.
Nie zagłębiając się w teorię chromatografii żelowo-permeacyjnej, zauważamy, że przepuszczalność cząstek zależy od porowatości i metody otrzymywania galaretki. Do najpowszechniej stosowanych obecnie żelek należą: do roztworów wodnych dekstran usieciowany epichlorohydryną (biologicznie syntetyzowany węglowodan) i usieciowany poliakrylamid, a do roztworów niewodnych polistyren usieciowany diwinylobenzenem.
Kopolimery akrylonitrylu i ABS badano metodą chromatografii żelowo-permeacyjnej i otrzymano krzywe kalibracyjne dla różnych rozpuszczalników. Metody zastosowane w tej pracy do analizy kopolimerów ABS zostaną opisane poniżej. W pracy opracowano metody oznaczania polimeru nierozpuszczalnego (żelu), polimeru rozpuszczalnego oraz całkowitej ilości dodatków niepolimerowych, a także metody oznaczania związanego akrylonitrylu, butadienu i styrenu zarówno w polimerze wyjściowym, jak i wyizolowanym. polimer nierozpuszczalny (żel) oraz we frakcji polimeru rozpuszczalnego. Wszystkie te techniki mają również zastosowanie do analizy próbek pośrednich szczepionego kopolimeru ABS, a także mieszanin tego kopolimeru z polimerem styrenowo-akrylonitrylowym o niskiej masie cząsteczkowej, które są wykorzystywane do produkcji ABS.
W tej pracy poliwęglany syntetyzowane różnymi metodami badano metodą chromatografii żelowo-permeacyjnej. Autorzy pracy doszli do wniosku, że ta metoda jest najlepsza do analizy grup końcowych. Frakcjonowanie poliwęglanu prowadzono również metodą chromatografii żelowo-permeacyjnej. Poliwęglany frakcjonowano z chlorku metylenu przez sekwencyjne wytrącanie. Ta kalibracja została następnie potwierdzona przez pomiary osmometrii membranowej i rozpraszania światła. Eksperymentalne wartości lepkości wykazały, że stosunek Kurata-Stockmeyera-Roya jest odpowiedni do interpretacji rozciągania cząsteczkowego poliwęglanu w chlorku metylenu.
W ogólnym opisie procesu chromatografii żelowo-permeacyjnej należy wyjść od teoretycznych koncepcji chromatografii i dynamiki sorpcji zmodyfikowanych w odpowiedni sposób, uwzględniając specyfikę roztworów polimerów. Wygodne jest rozpatrywanie układu chromatograficznego jako dwufazowego, co oznacza, że ​​faza ruchoma to zespół kanałów utworzonych przez puste przestrzenie pomiędzy cząstkami sorbentu, a faza nieruchoma to przestrzeń porów sorbentu.
Przy oznaczaniu MMP metodą chromatografii żelowo-penetracyjnej roztwór polimeru przepuszcza się przez kolumnę z wypełnieniem w postaci usieciowanego polimeru spęcznionego w roztworze. Szybkość ruchu makrocząsteczek w kolumnie zależy od ich mola.
Chromatografia wykluczania dzieli się na chromatografię żelowo-permeacyjną (GPC) i chromatografię żelową.
Frakcjonowanie ekstraktu alkalicznego z holocelulozy świerkowej metodą chromatografii jonowymiennej. Do frakcjonowania często stosuje się chromatografię żelowo-permeacyjną.

transkrypcja

1 INSTYTUCJA AKADEMII NAUK ROSYJSKICH INSTYTUT ZWIĄZKÓW ELEMENTO-ORGANICZNYCH im. A.N.NIEMEJJANOW. CENTRUM NAUKOWO-EDUKACYJNE FIZYKI I CHEMII POLIMERÓW MOSKWA

2 Spis treści. PODSTAWY CHROMATOGRAFII POLIMERÓW. Siły napędowe i mody chromatografii polimerów Charakterystyka pików chromatograficznych. Pojęcie półek teoretycznych.3 Podstawy metody chromatografii wykluczania (żel-penetracyjnej). PRZEPROWADZENIE PRAKTYCZNYCH PRAC NAD ANALIZĄ MWD POLIMERU METODĄ CHROMATOGRAFII ŻELU PERMEACYJNEGO 3. PIŚMIENNICTWO. PODSTAWY CHROMATOGRAFII POLIMERÓW Siły napędowe i tryby chromatografii polimerów. Chromatografia to metoda rozdzielania substancji na dwie fazy, z których jedna jest ruchliwa, a druga nieruchoma. Rolę fazy ruchomej w chromatografii cieczowej odgrywa ciecz (eluent) poruszająca się w kanałach pomiędzy cząstkami wzdłuż kolumny wypełnionej materiałem porowatym (patrz rys.). Rys. Ruch makrocząsteczki w kolumnie chromatograficznej: d k - wielkość kanałów pomiędzy cząsteczkami fazy stacjonarnej; dn - wielkość porów; R jest rozmiarem makrocząsteczki; t s - czas spędzony przez makrocząsteczkę w porach, t m ​​​​- w fazie ruchomej. Faza stacjonarna to pory sorbentu wypełnione cieczą. Średnia prędkość ruchu tej fazy wzdłuż osi kolumny jest równa zeru. Analit porusza się wzdłuż osi kolumny, poruszając się wraz z fazą ruchomą i sporadycznie zatrzymując się, gdy wejdzie w fazę stacjonarną. Proces ten zilustrowano na ryc., która schematycznie przedstawia skokowy ruch makrocząsteczki o rozmiarze R przez kanały o rozmiarze d odpowiadającym rozmiarowi cząstki. Cząsteczki zatrzymują się w porach przypominających szczelinę, których wielkość odpowiada wielkością makrocząsteczek. Czas pomiędzy kolejnymi przystankami można zapisać jako:

3 tts + tm + tk, () gdzie ts to czas przebywania cząsteczki w fazie stacjonarnej, tm ​​d to czas spędzany przez cząsteczkę w fazie ruchomej (D - D to współczynnik dyfuzji poprzecznej, tk to czas przejścia z fazy ruchomej do fazy stacjonarnej i odwrotnie). Zwykle w procesach wysokosprawnej chromatografii cieczowej (Hgh Performance Lqud Chromatography w literaturze angielskiej) w wersji analitycznej tym razem t k jest znacznie mniejsze od dwóch pierwszych i można je pominąć we wzorze (). Jeżeli liczba przystanków podczas ruchu wzdłuż kolumny jest wystarczająco duża, to całkowity czas ruchu makrocząsteczki wzdłuż kolumny jest wystarczająco duży w porównaniu z charakterystycznym czasem ustalenia się równowagi. W tym przypadku do określenia prawdopodobieństwa znalezienia makrocząsteczki w jednostkowej objętości fazy stacjonarnej względem fazy ruchomej (lub współczynnika dystrybucji K d równego stosunkowi stężeń w tych fazach) można zastosować metody termodynamiki równowagowej być użytym. Mianowicie o współczynniku podziału będzie decydować energia swobodna przejścia makrocząsteczki z fazy ruchomej do fazy stacjonarnej: TSHG RT Kd exp exp () RT Dla łańcucha składającego się z N odcinków K exp(N µ), (3) d gdzie µ jest zmianą w segmencie potencjału chemicznego. Współczynnik dystrybucji w chromatografii jest pojęciem podstawowym i jest zdefiniowany w następujący sposób: VR VK d (4) Vt V t jest objętością elucji substancji opuszczających wraz z czołem rozpuszczalnika. Z (3) od razu widać, że w zależności od znaku G, makrocząsteczki zachowują się inaczej wchodząc w por (patrz rysunek): Rys.. jeśli G>, to K d ma tendencję do zwiększania długości makrocząsteczki zmniejsza się również objętość elucji). Odpowiada to chromatografii wykluczania. W G< K d экспоненциально растет с ростом ММ и это соответствует адсорбционному режиму хроматографии. Таким образом, оба режима хроматографии могут рассматриваться в рамках единого механизма и, более того, плавно меняя энергию взаимодействия сегмента с поверхностью сорбента за счет состава растворителя или температуры, можно обратимо переходить от одного режима к другому. Экспериментально это было впервые показано в работе Тенникова и др. . Точка (для данной пары полимер - сорбент - это состав растворителя и температура), соответствующая равенству G, при которой происходит компенсация энтропийных потерь и энергетического выигрыша при каждом соударении сегмента макромолекулы со стенкой поры называется критической точкой адсорбции или критическими условиями хроматографии. Как видим, в этих условиях не происходит деления по ММ и это обстоятельство является предпосылкой для использования режима критической хроматографии для исследования разных типов молекулярной неоднородности полимеров, таких как число функциональных групп на концах цепи, состав блоксополимеров, топология 3

4 (obecność makrocząsteczek rozgałęzionych lub cyklicznych). Ta metoda chromatograficzna jest stosunkowo nowa i jedne z najciekawszych wyników jej zastosowania można znaleźć np. w [,3,4]. Tryb chromatografii odpowiadający warunkom G< широко применяется для разделения низкомолекулярных соединений и называется, в зависимости от химической природы функциональных групп на поверхности сорбента, адсорбционной, нормальнофазной, обращеннофазной, ионпарной и т.д. хроматографией. Для полимеров его применение ограничено областью слабых взаимодействий вблизи критических условий и областью олигомерных макромолекул, т.к. с ростом длины цепи мы переходим к практически необратимой адсорбции макромолекулы на колонке. Наиболее важным для полимеров является режим эсклюзионной хроматографии или, как его еще называют, гельпроникающей хроматографии. Этот режим более подробно будет рассмотрен в следующем разделе, а сейчас мы перейдем к описанию некоторых важнейших хроматографических характеристик... Характеристики хроматографического пика. Концепция теоретических тарелок. После прохождения через хроматографическую колонку узкой зоны какого-либо монодисперсного вещества, на выходе мы получаем расширенную зону в виде пика приблизительно гауссова по форме (в случае хорошо упакованной колонки и правильно выбранной скорости хроматографии). Причины расширения пика лежат в различных диффузионных процессах, сопровождающих движение молекул вдоль колонки (см. например, соотношение ()). Наиболее важные характеристики пика - объем элюирования или V R или объем удерживания (относится к центру пика) и дисперсия пика, т.е. второй центральный момент (см.рис.3): σ h V V dv R. (5) Справедливы следующие соотношения между величинами, показанными на рис.3: σ, 43W W b. (6) 4 Рис. 3. Модель гауссова пика. Параметры уширения пика. Часто все эти величины выражаются в единицах времени, тогда говорят о времени удерживания и т.д., однако, в этом случае скорость потока элюента должна быть строго фиксирована. Существует простая феноменологическая теория описания относительного вклада расширения зоны в хроматографическое разделение. Это - теория тарелок. Хроматографическая колонка мысленно делится на ряд последовательных зон, в каждой из которых достигается полное равновесие между растворенным веществом в подвижной и неподвижной фазе. Физическую основу этого подхода составляет скачкообразное движение, описанное в начале первого раздела, и число теоретических тарелок в колонке связано с числом остановок при попадании в неподвижную фазу за время движения данного вещества по колонке. Чем больше это число, тем больше число теоретических тарелок и тем выше эффективность колонки. Число теоретических тарелок определяется следующим образом: 4

5 VR N σ V 5,54 W R V 6 W R b. (7) Ponieważ wartość ta zmienia się wraz z objętością elucji, do scharakteryzowania wydajności kolumny należy użyć niezatrzymanej substancji wychodzącej w K d..3. Podstawy metody chromatografii wykluczającej (żel-penetracyjnej). Chromatografia wykluczania (Sze Excluson Chromatography, SEC) lub chromatografia żelowo-permeacyjna (GPC, Gel Permeaton Chromatography, GPC) jest stosowana, gdy zachowanie makrocząsteczek w porach jest określane przez składnik entropii energii swobodnej, a składnik energii jest mały w porównaniu do to. W tym przypadku współczynnik rozkładu będzie zależał wykładniczo od stosunku wielkości makrocząsteczki do wielkości porów. Teoria skalowania przewiduje następujące prawidłowości dla przypadku porów proporcjonalnych do wielkości makrocząsteczki RK d Aexp D α, (8) 4/3 do w zależności od przyjętego modelu porów (szczelinowy, kapilarny, paskowy) i łańcucha ( idealny lub niedoskonały). Tak więc zachowanie makrocząsteczek w warunkach chromatografii wykluczania zależy od wielkości łańcucha. Wielkość makrocząsteczki zależy od jej struktury chemicznej, liczby ogniw w łańcuchu (lub masy cząsteczkowej), topologii (na przykład wielkość rozgałęzionej makrocząsteczki lub makrocyklu jest zmniejszona w porównaniu z makrocząsteczką liniową o tej samej strukturze chemicznej ). Ponadto wielkość elastycznych makrocząsteczek zależy w pewnym stopniu od użytego rozpuszczalnika ze względu na efekt objętości wykluczonej. Niemniej jednak metoda GPC stała się szeroko stosowana w praktyce laboratoryjnej jako metoda rozdziału na podstawie mas cząsteczkowych, oznaczania średnich mas cząsteczkowych i rozkładów masy cząsteczkowej (MWD). Rozwój metody rozpoczął się w połowie lat pięćdziesiątych, kiedy powstały pierwsze szerokoporowe sorbenty organiczne do wysokosprawnej chromatografii żelowo-permeacyjnej. Jak widać z zależności (8), metoda nie jest absolutna do określania mas cząsteczkowych, ale wymaga odpowiedniej kalibracji względem standardowych (najlepiej wąsko rozproszonych) próbek o znanej MW, odnosząc objętość (lub czas) retencji do MW. Rysunek 4 ilustruje krzywe kalibracyjne dla polistyrenu w odniesieniu do lg VR na półsztywnych organicznych sorbentach Waters (crostyragel) o różnych wielkościach porów. Aby przeprowadzić analizę dowolnego polimeru pod względem masy cząsteczkowej, należy wybrać kolumnę o odpowiedniej wielkości porów lub serię kolumn o różnych porach, albo zastosować kolumnę z mieszaniną sorbentów o różnych porach (w przykładzie kolumna Lnear). Oczywiście w celu wykorzystania metody GPC do analizy MWD konieczne jest zapewnienie warunków do realizacji wykluczającego mechanizmu separacji, który nie jest komplikowany efektami interakcji zarówno środkowych, jak i końcowych ogniw łańcuch. Mówimy o oddziaływaniu adsorpcji z niepolarnego rozpuszczalnika lub oddziaływaniu odwróconych faz niepolarnych fragmentów łańcucha podczas chromatografii hydrofilowych polimerów w środowisku wodnym. Ponadto rozpuszczalne w wodzie polimery zawierające grupy zjonizowane są zdolne do silnych oddziaływań elektrostatycznych i wymagają szczególnie starannego doboru warunków chromatografii. Dobór warunków obejmuje dobór sorbentu i rozpuszczalnika (eluentu) odpowiedniego do danej analizy pod względem budowy chemicznej. pięć

6 Zalecenia można znaleźć w instrukcjach producentów urządzeń chromatograficznych, a także w podręcznikach i monografiach (patrz np. ), 6 V R, ml Fot. 4. Krzywe kalibracyjne dla kolumn µstyragel. Rysunek przedstawia firmowe oznakowanie kolumn wartością charakteryzującą wielkość porów sorbentu, która jest równa długości wydłużonego łańcucha polistyrenowego wyłączonego z porów ze względów sterycznych. Kolumna chromatograficzna jest sercem chromatografu cieczowego. W skład chromatografu wchodzi również szereg niezbędnych urządzeń dodatkowych:) układ zasilania eluentem (pompa) zapewniający stabilny przepływ,) układ wtrysku próbki bez zatrzymywania przepływu (wtryskiwacz lub autosampler), 3) detektor – urządzenie zapewniające tworzenie sygnału proporcjonalnego do stężenia substancji na wylocie kolumny (różnego rodzaju detektory, w chromatografii żelowo-permeacyjnej najbardziej popularne są detektory refraktometryczne i spektrofotometryczne) oraz 4) systemy akwizycji i przetwarzania danych oparte na komputer. W nowoczesnych chromatografach działanie wszystkich części chromatografu jest często również sterowane za pomocą programu sterującego zintegrowanego z systemem przetwarzania danych. Chromatogram polimeru otrzymany metodą chromatografii wykluczania F(V) jest odzwierciedleniem jego funkcji rozkładu masy cząsteczkowej W(). Na mocy prawa zachowania materii: FV dv W d (9) Aby przejść z chromatogramu do funkcji MWD, konieczne jest posiadanie funkcji kalibracji V f (), wtedy pożądaną funkcją będzie WF (f) df () d Te relacje są pisane bez uwzględniania poszerzenia instrumentalnego (PU ). Rzeczywisty chromatogram jest wynikiem rozdzielenia próbki przez MW podczas poruszania się wzdłuż kolumny i jednoczesnego mieszania homologów polimerowych z powodu rozmycia stref. Dlatego funkcję F(W) w zależności (9) należy rozumieć jako chromatogram skorygowany o PU. Ta funkcja jest rozwiązaniem równania całkowego Fredholma pierwszego rodzaju. Istnieje wiele sposobów na poprawienie PU. Zobacz na przykład . Jednak w nowoczesnych wysokowydajnych systemach chromatograficznych w większości przypadków udział PU w ​​chromatogramie jest niewielki w porównaniu z MWD i można go pominąć. Najważniejszą procedurą jest kalibracja chromatografu zgodnie z masą cząsteczkową badanego polimeru. Jeżeli istnieją odpowiednie, wąsko rozproszone wzorce o różnych MM, wyznacza się dla nich objętości elucji (VR lub Ve) i buduje zależność kalibracyjną podobną do pokazanej na Rys. 4. Zazwyczaj poszukuje się zależności kalibracyjnej w postaci (): n lg C V e () Najczęściej stosuje się wielomiany pierwszego lub trzeciego stopnia. Wielomiany nieparzystych stopni (3, 5, 7) najdokładniej opisują charakterystyczny kształt krzywych kalibracyjnych z górną i dolną granicą MM.Zbiory wąsko rozproszonych wzorców istnieją dla takich polimerów jak polistyren, poliizopren, polimetakrylan metylu

7 tlenek polietylenu, dekstrany i kilka innych. Możesz również skorzystać z metody kalibracji uniwersalnej, wprowadzonej po raz pierwszy w praktyce przez Benoit i współpracowników. Metoda opiera się na fakcie, że objętość hydrodynamiczna makrocząsteczek jest proporcjonalna do iloczynu lepkości granicznej i masy cząsteczkowej polimeru i może być stosowana jako funkcja objętości elucji jako uniwersalny parametr dla różnych polimerów. Następnie konstruujemy uniwersalną relację cechowania (), () lg η n BV e, () korzystając ze zbioru pewnych standardów i znanej relacji Marka-Kuhna-Houwinka (3): η K a. (3) Aby przejść od zależności postaci () do zależności kalibracyjnej () dla badanego polimeru, wystarczy zastosować odpowiednią zależność Mark-Kuhn-Houwink, po której otrzymujemy (4): lg n BV e + a lg K. (4) W rezultacie z danych chromatografii żelowo-permeacyjnej można wyznaczyć średnie masy cząsteczkowe o różnym stopniu uśrednienia, które z definicji są wartościami: () n - liczba średnia MM, W () d W dwz W d W d W d W d - średnia wagowa MM, - z-średnia MM. Stosunki MM o różnym stopniu uśrednienia charakteryzują statystyczną szerokość MMD. Najczęściej stosowanym stosunkiem jest w/n, który nazywamy wskaźnikiem polidyspersyjności. 4. WYKONYWANIE PRAKTYCZNYCH PRAC NAD ANALIZĄ MWD POLIMERU METODĄ CHROMATOGRAFII ŻELOWEJ PERMEACYJNEJ Cel pracy: Zapoznanie się z obsługą chromatografu cieczowego, metodą przeprowadzania eksperymentu chromatograficznego, metodą kalibracji chromatografu według wąsko rozproszonych standardów polimerów i obliczania średnich mas cząsteczkowych. Wyposażenie:) Chromatograf cieczowy, składający się z pompy, wtryskiwacza, termostatu kolumny, kolumny z sorbentem polimerowym oraz systemu przetwarzania danych opartego na komputerze osobistym.) Zestaw wąsko rozproszonych wzorców o różnym MM (polistyren lub tlenek polietylenu ). 3) Próbka badawcza o nieznanych masach cząsteczkowych. Procedura działania:) Przygotowanie roztworu mieszaniny wzorców. 7

8) Uzyskanie chromatogramu wzorców i określenie ich objętości retencji (V e). 3) Konstrukcja zależności kalibracyjnej w postaci (). 4) Przygotowanie roztworu badanego polimeru. 5) Uzyskanie chromatogramu badanego polimeru. 6) Obliczenie średniego MM próbki. Rysunek 5 przedstawia typowy przykład chromatogramu próbki polimeru przygotowanego do obliczenia średniej MW, a mianowicie, rysowana jest linia bazowa, która definiuje początek i koniec chromatogramu, a następnie chromatogram dzieli się na równe części wzdłuż osi czasu, tak - zwane plastrami. n w z A, A A A, A A. 5. Dla każdego wycinka wyznaczana jest jego powierzchnia A iz zależności od kalibracji obliczana jest masa cząsteczkowa odpowiadająca jej środkowi. Następnie oblicza się średnie masy cząsteczkowe: 8

9 3. LITERATURA. M. B. Tennikov, P. P. Nefedov, M. A. Lazareva, S. Ya. Comm., A, 977, v.9, N.3, z S.G.Entelis, V.V.Evreinov, A.I.Kuzaev, Reaktywne oligomery, M: Chemistry, T.M.Zimina, E.E. Kever, E.Yu.Melenevskaya, VN Zgonnik, BG Belenkiy, O eksperymentalnej weryfikacji koncepcji chromatograficznej „niewidzialności” w krytycznej chromatografii kopolimerów blokowych, Vysokomolek. kom., A, 99, t. 33, N6, z I.V. Comm., A, 997, v.39, N6, z A. M. Skvortsovem, A. A. Gorbunovem, Teoria skalowania chromatografii makrocząsteczek liniowych i pierścieniowych, Wysokomołek. com., A, v.8, N8, z B.G. LB Itsikson, EB Braudo. Praktyczna wysokosprawna chromatografia cieczowa. Moscow Ch Wu, Ed.Column Handbook for Sze Excluson Chromatography, N-Y: Academc Press..Z.Grubsc, R.Rempp, H.Benor, J. Polym. Sc., B, 967, w.5, str

POWSTANIE ROSYJSKIEJ AKADEMII NAUK INSTYTUT ZWIĄZKÓW ELEMENTORGANICZNYCH im. A.N.NIEMEJJANOW. CENTRUM BADAWCZO-EDUKACYJNE FIZYKI I CHEMII POLIMERÓW Blagodatskikh I.V. CHROMATOGRAFIA CIECZY POLIMERÓW

1 Związki wielkocząsteczkowe (EA Łysenko) Wykład 7. Frakcjonowanie makrocząsteczek 2 1. Pojęcie frakcjonowania. 2. Frakcjonowanie preparatywne. 3. Metoda miareczkowania turbidymetrycznego. 4. Przenikający żel

Praca laboratoryjna 7b Chromatograficzne oznaczanie składu fazy gazowej gleb. Chromatografia (z greckiego chroma, dopełniacz kolor, farba) to fizykochemiczna metoda separacji i analizy

8. Pytania 1. Zdefiniuj chromatografię. 2. Jakie cechy chromatografii pozwalają na uzyskanie lepszego rozdziału substancji o podobnych właściwościach w porównaniu z innymi metodami rozdziału. 3. Lista

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy) Wydział Fizyki Molekularnej Metody badań fizycznych Wykład Chromatografia gazowa Teoria i zasady Dolgoprudny, listopad

04.07 Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii Zakład Fizyki Molekularnej i Biologicznej Fizyczne metody badawcze Wykład 8 Chromatografia Dolgoprudny, 06.04.07 Plan. Historia wystąpienia

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy)) Zakład Fizyki Molekularnej Fizyczne Metody Badań Wykład 0 Chromatografia Gazowa Dolgoprudny, 5 listopada, 0g. Plan. Historia

Chemia analityczna 4 semestr, Wykład 17. Moduł 3. Chromatografia i inne metody analizy. Chromatografia. Zasada i klasyfikacja metod. 1. Zasada rozdziału chromatograficznego. stacjonarne i mobilne

Odkrycie chromatografii (1903) MIKHAIL SEMENOVICH TsVET (1872-1919) Główne etapy rozwoju chromatografii 1903 Odkrycie chromatografii (Tsvet MS) 1938 Chromatografia cienkowarstwowa lub planarna (Izmailov

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy) Katedra Fizyki Molekularnej i Biologicznej Fizyczne metody badawcze Wykład 7 Chromatografia gazowa i cieczowa. Praktyczny

ROZDZIAŁ 7 CHROMATOGRAFIA GAZOWO-CIECZOWA Jako metodę analizy rosyjski botanik MS Tsvet zaproponował chromatografię w celu rozwiązania szczególnego problemu oznaczania składników chlorofilu. Metoda okazała się uniwersalna.

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii Zakład Fizyki Molekularnej i Biologicznej Metody Badań Fizycznych Wykład 9 Chromatografia Gazowa Technika i Metody Eksperymentalne Dolgoprudny, 3 kwietnia

Temat 5. Podstawy reologii. Lepkość roztworów polimerów. Część teoretyczna. Lepkie ciecze i roztwory substancji wielkocząsteczkowych (NMW) dzielą się na newtonowskie i nienewtonowskie w zależności od charakteru przepływu. newtonowski

Zalety kolumn Agilent AdvanceBio SEC SEC do analizy biofarmaceutycznej Porównanie kolumn od różnych dostawców w celu poprawy jakości danych Przegląd techniczny

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy) Wydział Fizyki Molekularnej i Biologicznej Fizyczne metody badawcze Wykład 9 Chromatografia cieczowa Metody i technologia

Journal of Analytical Chemistry, 5, tom 6, 7, s. 73-78 UDC 543.544 Symulacja chromatografii gazowej dla danej zależności stałej Henry'ego od temperatury. 5g Prudkowski A.G. Instytut Geochemii i Analityki

Kolumny chromatograficzne Agilent AdvanceBio SEC z wykluczeniem rozmiarów do analizy agregacji: Zgodność aparatu Przegląd techniczny Wprowadzenie Kolumny Agilent AdvanceBio SEC to nowa rodzina

MULTI DETEKTOR CHROMATOGRAFIA PERMEACJI ŻELOWEJ do ANALIZY POLIMERÓW K. Svirsky, Agilent Technologies, [e-mail chroniony] Chromatografia żelowo-permeacyjna jest jedyną techniką chromatograficzną, która

PRZYPIS do programu pracy dyscypliny „Wprowadzenie do chromatograficznych metod analizy” w kierunku przygotowania 04.03.01 Chemia na profilu kształcenia „Chemia analityczna” 1. Cele opanowania dyscypliny

46. ​​METODY CHROMATOGRAFICZNEJ separacji Metody separacji chromatograficznej to wieloetapowe metody separacji, w których składniki próbki są rozdzielane między dwie fazy, stacjonarną i ruchomą. bez ruchu

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI ROSJI NARODOWE BADANIA UNIWERSYTET PAŃSTWOWY TOMSKI WYDZIAŁ CHEMICZNY Program pracy z adnotacjami dla dyscypliny Chromatograficzne metody analizy Obszar studiów

Firma naukowo-technologiczna SINTEKO METODA ILOŚCIOWEJ ANALIZY CHEMICZNEJ KAWY I HERBATY NA ZAWARTOŚĆ KOFEINY METODĄ CHROMATOGRAFII PŁYNNEJ. DZIERŻEŃSK 1997 1 Ten dokument jest rozpowszechniany

Wykład 7 (9.05.05) PROCESY PRZESYŁANIA W GAZIE

FEDERALNA AGENCJA DS. EDUKACJI Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa „Ural State University. JESTEM. Gorkiego” IONTS „Ekologia i zarządzanie przyrodą”

Związki wielkocząsteczkowe (Lysenko E.A.) Wykład 5 (-Temperatura). - temperatura i idealność roztworu - temperatura i równowagi fazowe. 3. - temperatura i rozmiary cewek makromolekularnych. .. Wpływ

Wykład 6 Chromatograficzne metody analizy Plan wykładu 1. Pojęcia i terminy chromatograficzne. 2. Klasyfikacja chromatograficznych metod analizy. Sprzęt chromatograficzny. 3. Rodzaje chromatografii: gazowa,

Teoria prawdziwej materii. Nauka przedstawia wiele teorii lub praw dotyczących gazu rzeczywistego. Najsłynniejsze prawo van der Waalsa dotyczące gazu rzeczywistego, które zwiększa dokładność opisu zachowania

BIAŁORUSKA UCZELNIA PAŃSTWOWA WYDZIAŁ CHEMICZNY ZAKŁAD CHEMII ANALITYCZNEJ

Wykład 7. ZJAWISKA POWIERZCHNIOWE 1. Napięcie powierzchniowe 1.1. energia powierzchniowa. Do tej pory nie braliśmy pod uwagę istnienia interfejsu między różnymi mediami*. Jednak jego obecność może być bardzo

Lepkosprężystość cieczy polimerowych. Podstawowe właściwości cieczy polimerowych. Silnie splątane płyny polimerowe obejmują stopione polimery, stężone roztwory i częściowo rozcieńczone

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy)) Katedra Fizyki Molekularnej Fizyczne metody badawcze Wykład 9 Chromatografia. Wprowadzenie Dolgoprudny, 9 października 0g. Plan.

CHEMIA ANALITYCZNA UDC 543.544 CHROMATOGRAFIA ADSORPCYJNA W ANALIZY BIOGAZOWEJ 1999 M.V. Instytut Chemii Nikołajewa, UNN N.I. Łobaczewski L.P. Stacja napowietrzania Prokhorova Niżny Nowogród Opracowano technikę

NOWOCZESNA PREPARATYWNA CHROMATOGRAFIA BŁYSKOWA Część 2* Dr A.Abolin, "GalaChem" [e-mail chroniony] P.-F. Ikar, Interchim (Francja) Nadal publikujemy materiały dotyczące nowoczesnych metod preparatywnych

Quick Guide to Selecting Columns and Standards for Gel Permeation Chromatography PRZEWODNIK WYBORU Wprowadzenie Gel Permeation Chromatography (GPC) to technika oceny rozkładu masy cząsteczkowej

MINISTERSTWO ZDROWIA FEDERACJI ROSYJSKIEJ ZEZWOLENIE FARMAKOPEiALNE OGÓLNE Chromatografia OFS. SP XI, wydanie 1 Chromatografia to metoda rozdzielania mieszanin substancji, oparta na:

Oprogramowanie Agilent do chromatografii żelowo-permeacyjnej Kompleksowe rozwiązanie do szybkiej i łatwej analizy polimerów Kluczowe funkcje Wprowadzenie Agilent Technologies

2.2.29. WYSOKOSPRAWNA CHROMATOGRAFIA CIECZY Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) to technika rozdzielania oparta na zróżnicowanym rozmieszczeniu substancji między dwoma niemieszającymi się

Jarosławski Państwowy Uniwersytet Pedagogiczny. K. D. Ushinsky Zakład Fizyki Ogólnej Laboratorium Fizyki Molekularnej Praca laboratoryjna 5 Badanie prawidłowości statystycznych na tablicy Galtona

Wykład 3. WOLNA ENERGIA POWIERZCHNIOWA PODZIAŁU FAZY Siły powierzchniowe. Napięcie powierzchniowe Rozważmy układ zawierający ciecz i parę w równowadze z nią. Rozkład gęstości w systemie

2 Metody analizy: 1. Metody chemiczne. Równowaga chemiczna i jej wykorzystanie w analizie. Równowaga kwasowej zasady. Siła kwasów i zasad, schematy ich zmiany. Funkcja Hammeta. obliczenie

Wykład 7. Reakcje łańcuchowe rozgałęzione. Zjawiska krytyczne w reakcjach rozgałęzionych łańcuchów. E.-K. s. 38-383, 389-39. Proste wyrażenie na szybkość tworzenia rodników: d r f(p) g(p) (1)

Wykład 6 Łukjanow I.V. Zjawiska transportu w gazach. Treść: 1. Długość drogi swobodnej cząsteczek. 2. Rozkład cząsteczek po ich średnich swobodnych drogach. 3. Dyfuzja. 4. Lepkość gazu (tarcie wewnętrzne).

Federalna Państwowa Budżetowa Instytucja Naukowa „Instytut Hematologii i Transfuzji Krwi im. Kirowa Federalnej Agencji Medycznej i Biologicznej” 3.3.2. medyczna immunobiologiczna

1. Nota wyjaśniająca 1.1. Wymagania dla studentów Student musi posiadać następujące kompetencje wstępne: podstawowe przepisy z nauk matematyczno-przyrodniczych; opanować umiejętności samodzielnego

1 WYKŁAD 10 Dwa układy w kontakcie dyfuzyjnym. potencjał chemiczny. Stan równowagi fazowej. Ciepło przemiany. Wzór Clausiusa-Clapeyrona. Dwa systemy w kontakcie dyfuzyjnym Stan równowagi

1. Wykaz kompetencji ze wskazaniem etapów (poziomów) ich powstawania. PC-1: umiejętność wykorzystania wiedzy z zakresu teoretycznych, metodologicznych, proceduralnych i organizacyjnych podstaw kryminalistyki, kryminalistyki

Temat. Fizykochemia zjawisk powierzchniowych. Adsorpcja. Zjawiska powierzchniowe przejawiają się w układach heterogenicznych, tj. systemy, w których istnieje interfejs między komponentami. Zjawiska powierzchniowe

TOMSKI UNIWERSYTET PAŃSTWOWY Wydział Fizyki BADANIE WSPÓŁCZYNNIKÓW LEPKOŚCI CIECZY METODĄ STOKESA Wytyczne dotyczące wykonywania prac laboratoryjnych Tomsk 2014 Sprawdzone i zatwierdzone

Wysoce elastyczne siatki polimerowe. siatki polimerowe. Sieci polimerowe składają się z długich łańcuchów polimerowych połączonych ze sobą, tworząc w ten sposób gigantyczną trójwymiarową makrocząsteczkę. Wszystkie polimery

Chromatografia gazowa 1 Wymagania dotyczące substancji 1. Lotność 2. Stabilność termiczna (substancja musi odparować bez rozkładu) 3. Obojętność Układ chromatografu gazowego 1 2 3 4 5 1. Butla z gazem nośnym

Program nauczania oparty jest na standardzie edukacyjnym OSVO 1-31 05 01 2013 oraz programie nauczania uczelni G 31 153/ac. 2013 kompilator: V.A.Vinarsky, profesor nadzwyczajny, kandydat nauk chemicznych, profesor nadzwyczajny ZALECANY

MINISTERSTWO ZDROWIA FEDERACJI ROSYJSKIEJ ZEZWOLENIE NA FARMAKOPIE OGÓLNE Chromatografia na papierze OFS.1.2.1.2.0002.15 Zamiast art. SP XI, wydanie 1 Proces chromatograficzny zachodzący na arkuszu filtracyjnym

Ministerstwo Edukacji i Nauki Federacji Rosyjskiej Federalna Agencja ds. Edukacji Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „OIL PAŃSTWA UFA

AGILENT NORMY POLIMEROWE DLA GPC/SEC Spis treści NORMY POLIMEROWE DLA GPC...3 InfinityLab EasiVial...5 InfinityLab EasiCal...8 Normy polistyrenowe...9 Normy

GRUPA P A C O M P A N I B I O C H I M M A K Z A C R B I O 1 1 9 8 9 9, Rosja, Moskwa, Lenin Tel./Fax (0 9 5 ) 939-59-67, tel. 939- I N S T R U C T I A ​​w sprawie stosowania zestawu analitycznego MOSKWA

Teoria chromatografii jonowej: uniwersalne podejście do opisywania parametrów pików 1998 AG Prudkovskii, AM Dolgonosov VI Vernadsky Instytut Geochemii i Chemii Analitycznej, Rosyjska Akademia Nauk, 117975

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Państwowy Uniwersytet) Katedra Fizyki Molekularnej i Biologicznej Fizyczne metody badawcze Wykład 8 Detektory w chromatografii Chromatografia cieczowa

MINISTERSTWO ZDROWIA FEDERACJI ROSYJSKIEJ OGÓLNE ZEZWOLENIE FARMAKOPEJALNE Elektroforeza OFS.1.2.1.0021.15 Zamiast art. SP XI, wyd. 1 Elektroforeza metoda analizy oparta na zdolności cząstek naładowanych,

1 Związki wielkocząsteczkowe (Łysenko E.A.) Wykład 10. Analiza termomechaniczna polimerów amorficznych. 2 1. Podstawowe pojęcia analizy mechanicznej ciał fizycznych. 2. Krzywe termomechaniczne polimerów amorficznych

5 RÓWNOWAGA FIZYCZNA W ROZWIĄZANIACH 5 Częściowe wartości molowe składników mieszaniny Uwzględnienie właściwości termodynamicznych mieszaniny gazów doskonałych prowadzi do zależności Ф = Σ Ф, (5) n gdzie Ф jest dowolna ekstensywna

6. Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy) Wydział Fizyki Molekularnej Fizyczne metody badawcze Wykład Chromatografia gazowa. Implementacja techniczna Chromatografia cieczowa

Związki wielkocząsteczkowe (EA Łysenko) Wykład 4. Równowagi fazowe w roztworach polimerów Kinetyka rozpuszczania. Tryby stężeń Równanie stanu roztworu polimeru. . Równowagi fazowe

Praca laboratoryjna. Oznaczanie zawartości aren C 8 we frakcji benzyny Znajomość składu węglowodorowego (HC) olejów i kondensatów na poziomie molekularnym ma duże znaczenie zarówno dla petrochemii

Idealny łańcuch polimerowy. Idealny łańcuch polimerowy. Idealny łańcuch to łańcuch modelowy, w którym pomijane są tzw. interakcje zbiorcze, tj. interakcje ogniw usuniętych wzdłuż łańcucha.

Prace laboratoryjne 1.17 BADANIE PRAWA ROZKŁADU NORMALNEGO ZMIENNYCH LOSOWYCH M.V. Kozintseva Cel pracy: zbadanie rozkładu zmiennych losowych na modelu mechanicznym (tablica Galtona). Zadanie:

ZATWIERDZIŁ BIAŁORUSKI UNIWERSYTET PAŃSTWOWY Dziekan Wydziału Chemii D.V. Sviridov 2011 Rejestracja UD- /r ROZWIĄZANIA POLIMERÓW Program nauczania w specjalności 1-31 05 01 Chemia (wg kierunków)

Chromatografia wykluczania to odmiana chromatografii cieczowej, w której rozdzielanie następuje na skutek rozmieszczenia cząsteczek między rozpuszczalnikiem wewnątrz porów sorbentu a rozpuszczalnikiem przepływającym pomiędzy jego cząstkami, tj. faza stacjonarna jest ciałem porowatym lub żelem, a różne zatrzymywanie substancji wynika z różnic w wielkości cząsteczek substancji, ich kształcie i zdolności wnikania w pory fazy stacjonarnej. Nazwa metody odzwierciedla mechanizm procesu, od angielskiego terminu „Wykluczenie rozmiaru”, co oznacza wyjątek rozmiaru. Chromatografia żelowo-przepuszczalna (GPC) to chromatografia wykluczania rozmiarów, w której żel służy jako faza stacjonarna.

W przeciwieństwie do innych wersji HPLC, gdzie rozdzielanie następuje w wyniku odmiennego oddziaływania składników z powierzchnią sorbentu, rola stałego wypełniacza w chromatografii wykluczania wielkości polega jedynie na tworzeniu porów o określonej wielkości, a faza stacjonarna jest rozpuszczalnikiem, który je wypełnia. pory.

Główną cechą metody jest możliwość rozdzielania cząsteczek według ich wielkości w roztworze w zakresie niemal dowolnej masy cząsteczkowej - od 102 do 108 , co czyni ją niezbędną do badania syntetycznych substancji wielkocząsteczkowych i biopolimerów.

Rozważ podstawowe zasady metody. Objętość kolumny wykluczenia może być wyrażona jako suma trzech terminów:

Vc \u003d V m+V i+ Vd,

gdzie v m- objętość martwa (objętość rozpuszczalnika między cząstkami sorbentu, innymi słowy objętość fazy ruchomej); V i to objętość porów zajmowanych przez rozpuszczalnik (objętość fazy stacjonarnej); Vd to objętość matrycy sorbentu, z wyłączeniem porów. Całkowita objętość rozpuszczalnika w kolumnie V t jest sumą objętości fazy ruchomej i stacjonarnej:

Vt = V m+V i .

Retencja cząsteczek w kolumnie wykluczenia zależy od prawdopodobieństwa ich dyfuzji do porów i zależy głównie od stosunku rozmiarów cząsteczek do porów. Współczynnik dystrybucji K d, podobnie jak w innych wersjach chromatografii cieczowej, jest stosunkiem stężeń substancji w fazie stacjonarnej i ruchomej:

K d \u003d C 1 / C 0

Ponieważ faza ruchoma i stacjonarna mają ten sam skład, to Kd substancji, dla której obie fazy są jednakowo dostępne, jest równe jedności. Taka sytuacja jest realizowana dla najmniejszych cząsteczek (w tym cząsteczek rozpuszczalnika), które wnikają we wszystkie pory, a zatem poruszają się przez kolumnę najwolniej. Ich objętość zatrzymana jest równa całkowitej objętości rozpuszczalnika Vt. Wszystkie cząsteczki większe niż rozmiar porów sorbentu nie mogą się do nich dostać (całkowite wykluczenie) i przejść przez kanały pomiędzy cząsteczkami. Wymywają się z kolumny z taką samą objętością retencji równą objętości fazy ruchomej V m. Współczynnik podziału dla tych cząsteczek wynosi zero.

Zasada rozdziału i detekcji próbek w chromatografii wykluczania.
A - przykładowe wejście; B - podział według rozmiaru; C - wydajność dużych makrocząsteczek;
D to wydajność małych makrocząsteczek.

Zależność między objętością retencji a masą cząsteczkową (lub wielkością cząsteczkową) próbki opisuje częściowa krzywa kalibracji, tj. każdy konkretny sorbent charakteryzuje się własną krzywą kalibracyjną, według której szacowany jest obszar wydzielonych na nim mas cząsteczkowych. Punkt A odpowiada granicy wykluczenia lub martwej objętości kolumny V m. Wszystkie cząsteczki o masie większej niż w punkcie A będą eluować pojedynczym pikiem o objętości retencji V m. Punkt B odzwierciedla granicę przenikania, a wszystkie cząsteczki o masie mniejszej niż punkt B również opuszczą kolumnę jako pojedynczy pik o objętości retencji Vt. Pomiędzy punktami A i B znajduje się zakres separacji selektywnej. Odpowiednia objętość

V i= Vt - V m

powszechnie nazywana objętością roboczą kolumny. Segment CD to liniowy odcinek krzywej częściowej kalibracji wbudowanej we współrzędne V R - LG M. Ta sekcja jest opisana równaniem

V R \u003d C 1 - C 2 LG M ,

gdzie C 1 jest odcinkiem odciętym na osi y przez kontynuację odcinka CD, C 2 jest styczną kąta nachylenia tego odcinka do osi y. Wartość C 2 nazywana jest zdolnością rozdzielania kolumny i jest wyrażona jako liczba mililitrów rozpuszczalnika na jeden rząd wielkości zmiany masy cząsteczkowej. Im większa zdolność separacji, tym bardziej selektywna separacja w danym zakresie mas. W nieliniowych rejonach krzywej kalibracyjnej (odcinki AC i BD) ze względu na spadek C2 wydajność frakcjonowania wyraźnie spada. Ponadto nieliniowa zależność między LG M i VR znacznie komplikują przetwarzanie danych i zmniejsza dokładność wyników. Dlatego dąży się do takiego doboru kolumny (lub zestawu kolumn), aby rozdział analizowanego polimeru przebiegał w obrębie liniowego odcinka krzywej kalibracyjnej.

Jeżeli jakakolwiek substancja jest eluowana z zatrzymaną objętością większą niż V t , oznacza to przejaw innych mechanizmów separacji (najczęściej adsorpcji). Efekty adsorpcji zwykle pojawiają się na sztywnych sorbentach, ale czasami są również obserwowane na żelach półsztywnych, najwyraźniej z powodu zwiększonego powinowactwa do matrycy żelowej. Przykładem jest adsorpcja związków aromatycznych na żelach styrenodiwinylobenzenowych.

Podobno zmieniając parametry oddziaływań w układzie polimer-sorbent-rozpuszczalnik można przełączyć się z mechanizmu adsorpcji na mechanizm wykluczania i odwrotnie. Ogólnie rzecz biorąc, chromatografia wykluczania ma tendencję do całkowitego tłumienia adsorpcji i innych skutków ubocznych, ponieważ mogą one, zwłaszcza podczas badania rozkładu masy cząsteczkowej (MWD) polimerów, znacząco zniekształcać wyniki analizy. Jednym z czynników zakłócających jest hydrodynamiczny tryb chromatografii, w którym rolę fazy stacjonarnej pełnią ścianki kolumny (kanału), a rozdzielanie mieszaniny makrocząsteczek lub cząstek następuje ze względu na różnicę prędkości przepływu fazy ruchomej wzdłuż osi kapału i w pobliżu jego ścian, a także ze względu na rozkład odseparowanych cząstek w kanałach przekroju poprzecznego zgodnie z ich wielkością.

Podstawowe różnice między chromatografią wykluczenia wielkości a innymi opcjami to znany a priori czas trwania analizy w konkretnym używanym systemie, możliwość przewidzenia kolejności elucji składników na podstawie wielkości ich cząsteczek, w przybliżeniu taka sama szerokość piku w całym zakres selektywnej separacji i pewność wydajności wszystkich składników próbki w dość krótkim okresie czasu odpowiadającym objętości V t . Metoda ta jest wykorzystywana głównie do badania MWD polimerów i analizy makrocząsteczek pochodzenia biologicznego (białek, kwasów nukleinowych itp.), ale te cechy czynią ją niezwykle obiecującą do analizy zanieczyszczeń o niskiej masie cząsteczkowej w polimerach i wstępnej separacji próbek o nieznanym składzie. Informacje te znacznie ułatwiają wybór najlepszej opcji HPLC do analizy danej próbki. Ponadto, rozdzielanie z wykluczeniem wielkości w mikropreparacie jest często stosowane jako pierwszy etap rozdzielania złożonych mieszanin przez połączenie różnych typów HPLC.

W chromatografii wykluczania wielkości polimerów najbardziej rygorystyczne wymagania są nałożone na stabilność przepływu fazy ruchomej. Dokładność wyników w chromatografii wykluczania polimerów zależy w znacznym stopniu od temperatury. Gdy zmienia się o 10°C, błąd wyznaczania średnich mas cząsteczkowych przekracza ±10%. Dlatego w tym wariancie HPLC kontrola temperatury układu rozdzielania jest obowiązkowa. Z reguły wystarczająca jest dokładność utrzymywania temperatury ±1°C w zakresie do 80-100°C. W niektórych przypadkach, np. w analizie polietylenu i polipropylenu, temperatura pracy wynosi 135-150°C. Najpopularniejszym detektorem w chromatografii wykluczania polimerów jest refraktometr różnicowy.

Dobór sorbentów zapewniających optymalne warunki do rozwiązania konkretnego problemu analitycznego odbywa się w kilku etapach. Matryca żelowa musi być chemicznie obojętna, tj. w trakcie chromatografii wykluczania nie powinno dojść do chemicznego wiązania rozdzielonych makrocząsteczek. Podczas oddzielania białek, enzymów, kwasów nukleinowych w kontakcie z matrycą nie powinno dojść do ich denaturacji. Wstępnie na podstawie danych o składzie chemicznym lub rozpuszczalności analizowanych substancji określa się, jaka wersja procesu powinna być zastosowana – chromatografia w układach wodnych czy w rozpuszczalnikach organicznych, co w dużej mierze determinuje rodzaj wymaganego sorbentu. Separację substancji o niskiej i średniej polarności w rozpuszczalnikach organicznych można z powodzeniem prowadzić zarówno na żelach półsztywnych, jak i sztywnych. Badanie MWD polimerów hydrofobowych zawierających grupy polarne częściej prowadzi się na kolumnach z żelami styrenowo-diwinylobenzenowymi, ponieważ w tym przypadku efekty adsorpcji praktycznie nie występują i nie jest wymagane dodawanie modyfikatorów do fazy ruchomej, co znacznie upraszcza przygotowanie i regeneracja rozpuszczalnika.

Do pracy w układach wodnych stosuje się głównie sorbenty sztywne; czasami bardzo dobre rezultaty można uzyskać stosując specjalne rodzaje żeli półsztywnych. Następnie na podstawie krzywych kalibracyjnych lub danych dotyczących zakresu frakcjonowania dobiera się sorbent o żądanej porowatości, biorąc pod uwagę dostępne informacje o masie cząsteczkowej próbki. Jeżeli analizowana mieszanina zawiera substancje różniące się masą cząsteczkową nie więcej niż 2–2,5 rzędów wielkości, to zazwyczaj możliwe jest rozdzielenie ich na kolumny o tej samej wielkości porów. Dla szerszego zakresu mas należy stosować zestawy kilku kolumn z sorbentami o różnej porowatości. Przybliżoną zależność kalibracyjną w tym przypadku uzyskuje się dodając krzywe dla poszczególnych sorbentów.

Rozpuszczalniki stosowane w chromatografii wykluczania rozmiarów muszą spełniać następujące podstawowe wymagania:

1) całkowicie rozpuścić próbkę w temperaturze rozdziału;

2) zwilżyć powierzchnię sorbentu i nie pogorszyć wydajności kolumny;

3) zapobiegać adsorpcji (i innym oddziaływaniom) oddzielanych substancji z powierzchnią sorbentu;

4) zapewnić najwyższą możliwą czułość wykrywania;

5) mają niską lepkość i toksyczność.

Ponadto w analizie polimerów istotna jest jakość termodynamiczna rozpuszczalnika: bardzo pożądane jest, aby był „dobry” w odniesieniu do oddzielanego polimeru i matrycy żelowej, tj. najbardziej wyraźne były efekty koncentracji.

Chromatogram oligomerów glikolu polietylenowego otrzymanych na kolumnie kompozytowej 2(600x7,5) mm z żelem TSK G2000PW, roztworem PF 0,05 M NaCl, przepływ 1 ml/min, ciśnienie 2 MPa, temperatura 40°C, detektor refraktometryczny.

Rozpuszczalność próbki jest zwykle głównym czynnikiem ograniczającym zakres odpowiednich faz ruchomych. Najlepszym rozpuszczalnikiem organicznym do chromatografii wykluczania rozmiarów polimerów syntetycznych pod względem zestawu właściwości jest THF. Ma wyjątkową zdolność rozpuszczania, niską lepkość i toksyczność, jest bardziej kompatybilny z żelami styrenodiwinylobenzenu niż wiele innych rozpuszczalników i z reguły zapewnia wysoką czułość wykrywania przy użyciu refraktometru lub detektora UV w zakresie do 220 nm. Do analizy wysoce polarnych i nierozpuszczalnych w tetrahydrofuranie polimerów (poliamidy, poliakrylonitryl, politereftalan etylenu, poliuretany itp.) stosuje się zwykle dimetyloformamid lub μ-krezol, a także oddzielanie polimerów o niskiej polarności, na przykład różnych kauczuków i polisiloksanów, często przeprowadza się w toluenie lub chloroformie. Ten ostatni jest również jednym z najlepszych rozpuszczalników do pracy z detektorem IR. o-Dichlorobenzen i 1,2,4-trichlorobenzen są używane do wysokotemperaturowej chromatografii poliolefin (zwykle w 135°C), które w przeciwnym razie są nierozpuszczalne. Rozpuszczalniki te mają bardzo wysoki współczynnik załamania i czasami są przydatne zamiast tetrahydrofuranu do analizy polimerów o niskim współczynniku załamania światła, co może poprawić czułość wykrywania refraktometru.

Aby zapobiec utlenianiu rozpuszczalników i żeli półsztywnych w warunkach wysokotemperaturowej chromatografii wykluczania, o-dichlorobenzen i 1,2,4-trichlorobenzen dodają przeciwutleniacze (jonol, santonox R, itp.).

Sorbenty sztywne są kompatybilne z dowolnymi fazami ruchomymi o pH<8-8.5. При более высоких значениях рН силикагель начинает растворяться и колонка необратимо теряет эффективность. Стиролдивинилбензольные гели совместимы в основном с элюентами умеренной полярности. Для работы на колонках с μ-стирогелем (от 1000Å и выше) пригодны тетрагидрофуран, ароматические и хлорированные углеводороды, гексан, циклогексан, диоксан, трифторэтанол, гексафторпропанол и диметилформамид.

Stopień pęcznienia cząstek żelu w różnych rozpuszczalnikach nie jest taki sam, więc zastąpienie eluentu w kolumnach tymi sorbentami może prowadzić do spadku wydajności ze względu na zmianę objętości żelu i powstawanie pustych przestrzeni. Przy stosowaniu nieodpowiednich rozpuszczalników (aceton, alkohole) żel kurczy się tak mocno, że kolumna ulega beznadziejnemu uszkodzeniu. W przypadku sorbentów o małej wielkości porów (np. μ-styrogel 100E i 500E) skurcz taki obserwuje się zarówno w rozpuszczalnikach polarnych, jak i niepolarnych, dlatego nie można ich stosować również w węglowodorach nasyconych, alkoholach fluorowanych i dimetyloformamidzie. Wygodnym, choć bardzo kosztownym wyjściem jest zastosowanie oddzielnych zestawów kolumn dla każdego użytego rozpuszczalnika. W tym celu niektóre firmy produkują kolumny o tej samej wielkości porów wypełnione różnymi rozpuszczalnikami – tetrahydrofuranem, toluenem, chloroformem i DMF.

Podczas separacji makrocząsteczek główny udział w rozmazywaniu pasma ma utrudniony transfer masy. Niestety wiele stosowanych eluentów ma wysoką lepkość. Aby zmniejszyć lepkość (jak również poprawić rozpuszczalność), chromatografię wykluczania rozmiarów często przeprowadza się w podwyższonych temperaturach, co znacznie poprawia wydajność układu chromatograficznego.

Analizę większości polimerów na sztywnych żelach często komplikuje ich adsorpcja. W celu stłumienia adsorpcji zwykle stosuje się rozpuszczalniki, które są adsorbowane na wypełnieniu kolumny silniej niż anality. Jeżeli z jakiegoś powodu nie jest to możliwe, faza ruchoma jest modyfikowana przez dodanie 0,1-2% modyfikatora polarnego, takiego jak tetrahydrofuran. Znacznie silniejszymi modyfikatorami są glikol etylenowy i poliglikole o różnej masie cząsteczkowej (PEG-200, PEG-400, carbovax 20 M). Niekiedy np. w analizie polikwasów w dimetyloformamidzie wymagane jest dodanie odpowiednio mocnych kwasów. Należy zauważyć, że nie zawsze możliwe jest całkowite wyeliminowanie adsorpcji poprzez dodanie modyfikatorów. W takich przypadkach należy stosować żele półsztywne. Niektóre polimery dobrze rozpuszczają się tylko w silnie polarnych rozpuszczalnikach (aceton, dimetylosulfotlenek itp.), które są niezgodne z żelami styrenowo-diwinylobenzenowymi. Przy rozdzielaniu ich na sztywnych sorbentach doboru rozpuszczalnika dokonuje się zgodnie z przedstawionymi powyżej ogólnymi zasadami.

Chromatografia wykluczania w środowisku wodnym ma swoje własne charakterystyczne cechy. Ze względu na specyfikę wielu możliwych do oddzielenia układów (białka, enzymy, polisacharydy, polielektrolity itp.) oraz różnorodność stosowanych sorbentów, istnieje wiele odmian składu PF w celu tłumienia różnych działań niepożądanych. Jako sorbenty stosuje się żele dekstranowe (sefadeksy), żele poliakrylamidowe, hydroksyakrylowe, żele agarozowe itp. siła jonowa roztworu. Im niższa wartość pH i siła jonowa roztworu, tym korzystniejsze stają się rozwinięte konformacje makrocząsteczek (tzw. pęcznienie polielektrolitu). W tym przypadku średnie rozmiary wzrastają, co prowadzi do zmniejszenia objętości retencji w trybie chromatografii z wykluczeniem rozmiarów. Ogólne metody modyfikacji to dodawanie różnych soli i stosowanie roztworów buforowych o określonej wartości pH. W szczególności utrzymanie pH<4 дает возможность подавить слабую ионообменную активность силикагелей, обусловленную присутствием на их поверхности кислых силанольных групп. Требуемая ионная сила подвижной фазы достигается при концентрации буферного раствора 0,05-0,6М; оптимальную концентрацию подбирают экспериментально. Для предотвращения ионообменной сорбции катионных соединений наиболее часто используют такой активный модификатор, как тетраметиламмонийфосфат при рН=3. Однако при разделении некоторых белков могут проявляться гидрофобные взаимодействия, в свою очередь осложняющие эксклюзионный механизм разделения. Те же эффекты иногда проявляются и при работе с дезактивированными гидрофильными сорбентами. Для их устранения к растворителю добавляют метанол. Иногда в водную подвижную фазу вводят полярные органические растворители, полигликоли, кислоты, основания и поверхностно-активные вещества.

Najważniejszą dziedziną zastosowania chromatografii wykluczania rozmiarów jest badanie związków wielkocząsteczkowych. Metoda ta, zastosowana do polimerów syntetycznych, w krótkim czasie zajęła wiodącą pozycję w określaniu ich charakterystyki masy cząsteczkowej i jest intensywnie wykorzystywana do badania innych rodzajów niejednorodności. W chemii biopolimerów chromatografia wykluczania jest szeroko stosowana do frakcjonowania makrocząsteczek i określania ich masy cząsteczkowej.

Podstawową cechą chromatografii wykluczania wielkocząsteczkowego polimerów syntetycznych o dużej masie cząsteczkowej jest niemożność rozdzielenia mieszaniny na poszczególne związki. Substancje te są mieszaniną homologów polimerowych o różnym stopniu polimeryzacji i odpowiednio o różnych masach cząsteczkowych M i. Masę cząsteczkową takich mieszanin można oszacować za pomocą pewnej średniej wartości, która zależy od metody uśredniania. Zawartość cząsteczek o każdej masie cząsteczkowej M i określone albo przez ich udział liczbowy w całkowitej liczbie cząsteczek polimeru, albo przez udział masowy w ich całkowitej masie. Zazwyczaj polimer charakteryzuje się średnimi wartościami uzyskanymi tymi metodami, które nazywane są odpowiednio średnią liczbową M n i średnia masowa M w waga molekularna. M wartości n podać na przykład krioskopię, osmometrię, ebullioskopię i wartości M w- rozpraszanie światła i ultrawirowanie.

Jeśli oznaczymy liczbę cząsteczek o masie cząsteczkowej M i przez N i, to całkowitą masę polimeru można wyrazić w postaci Σ m i n i , ułamek liczbowy cząsteczek o masie M i przez N i / Σ n i , oraz ułamek masowy cząsteczek o masie M i- w poprzek F i=M i n i / Σ m i n i . Aby określić część całkowitej masy polimeru odpowiadającą tym frakcjom, mnoży się je przez M i .

Sumując otrzymane wartości dla wszystkich wielkości uzyskuje się średnie masy cząsteczkowe:

m n = Σ 1 /( fi/M i ) = (Σ m i n i )/(Σ n i )

m w = Σ m i fi = (Σ m i 2 n i )/(Σ m i n i )

Stosunek M w>/M n charakteryzuje polidyspersyjność polimeru.

W praktyce masę cząsteczkową polimerów często określa się za pomocą wiskozymetrii. Średnia masa cząsteczkowa lepkości jest wyznaczana zgodnie z równaniem Marka-Kuhna-Houwinka:

[η ] = K η / M η a

gdzie [η] - lepkość graniczna; K η i są stałymi dla danego układu polimer-rozpuszczalnik w danej temperaturze.

Wartość M η opisana jest równaniem

M η = ( Σ m i a fi ) 1/a

Z reguły średnie masy cząsteczkowe spełniają nierówność

m w> M η > M n

Zazwyczaj próbka polimeru charakteryzuje się zestawem wartości M w, M η , M n oraz m w/M η , ale to może nie wystarczyć. Krzywe MWD dostarczają najbardziej kompletnych informacji o niejednorodności masy cząsteczkowej próbki. Typowy chromatogram uzyskany podczas rozdzielania wykluczającego jest dość gładką krzywą z jednym lub większą liczbą maksimów. Z tej krzywej, wykorzystując zależność kalibracyjną i odpowiednie obliczenia, wyznacza się wartości średnich charakterystyk molekularnych i MWD polimeru w postaci różniczkowej lub całkowej.