gel permeation chromatography 膠體滲透層析儀
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Gel Permeation Chromatography 膠體滲透層析儀. 輔仁大學 化學系 化學實驗數位學習平台之建立. 大綱. 儀器原理 ︰ 實驗圖譜分析 、 動畫模擬 儀器操作程序 ︰ 儀器操作步驟 、 影片示範 、 注意事項 參考資料. 儀器原理. 高分子聚合物大多為長鏈且分子量高的物質,但由於碳鏈和碳鏈之間結合的數目不相同,因此高分子分子量有一定的分布。 Gel Permeation Chromatography (膠體滲透層析儀),便是用於測量高分子聚合物的平均分子數、平均分子量,以及分子量的分布。 - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
Gel Permeation Chromatography膠體滲透層析儀輔仁大學 化學系化學實驗數位學習平台之建立
大綱1. 儀器原理︰實驗圖譜分析、動畫模擬2. 儀器操作程序︰儀器操作步驟、影片示範、
注意事項3. 參考資料
儀器原理 高分子聚合物大多為長鏈且分子量高的物質,但由於碳鏈和碳鏈之間結合的數目不相同,因此高分子分子量有一定的分布。 Gel Permeation Chromatography (膠體滲透層析儀),便是用於測量高分子聚合物的平均分子數、平均分子量,以及分子量的分布。 通常 Gel Permeation Chromatography 也被稱為 Size Exclusion Chromatography 。
儀器原理 GPC 是先將聚合物溶於溶劑(通常為溶解度高的溶劑,例如: Tetrahydrofuran 、
Chloroform 、 Toluene 等)中,經動相( Mobile Phase )沖提,藉由不同分子量之間的高分子與靜相( Stationary Phase )的大小顆粒不同,造成在管柱內滯留時間的不同而分離。 較高分子量的聚合物在管柱的滯留時間較短,分子量較低的聚合物則因可通過管柱孔洞而滯留時間較長,藉此得知此聚合物分子量的分布。
儀器原理 GPC 管柱和一般管柱的差異: GPC 所使用之填充物是由具有均勻之孔洞網狀構造,而能讓溶質與溶劑分子擴散進入其中的矽膠或是聚合物顆粒所構成。 一般的管柱通常為 C18或是 Silica Gel 。
← 吸附式管柱
↑ 分離式管柱
← 顆粒式管柱
儀器原理
時間
(A) 樣品注入 (B) 大小分離(C) 大溶質 析出
(D) 小溶質 析出
填充孔洞
當樣品注入管柱時,根據流體力學,高分子通過靜相( Stationary Phase )時,因為大小不一而被分離,分子量較小的高分子會被填充孔洞阻擋而流速變慢。反之,分子量較大的高分子則順利通過,先被偵測。
樣品注入
儀器原理樣品注入
(A) 樣品注入 (B) 大小分離(C) 大溶質 析出
(D) 小溶質 析出
滯留時間樣品注入起始點
偵測器連接點 電腦訊號
儀器原理Mobile Phase ( Solvent ) 動相溶劑
PUMP 加壓幫浦Solvent Delivery System 溶劑沖提系統
Injector注射口
GPC Columns GPC 管柱
Detector(s)偵測器
Recorder記錄器(電腦)Sample樣品
Waste/Collect廢液收集
實驗圖譜分析由此 Peak 可以看出高分子的分布,並可以得知平均分子量。
因為不同的管柱填充物,會造成聚合物在管柱中的滯留時間皆不相同,所以需要基準點,因此得知的數據皆為相對基準點的分子數和分子量。
動畫模擬GPC
GPC Columns GPC 管柱
Waste/Collect廢液收集 Detector(s)偵測器
PUMP 加壓幫浦Solvent Delivery System 溶劑沖提系統
Injector注射口
儀器操作步驟 由於 GPC 為相對莫耳重,所以儀器必須先校正( Calibration )。 公式
[η] 為本質黏度 (intrinsic viscosity)M 為分子量 (molecular weight)Φ 為常數 (universal constant)r0
2 為均方根尾端與尾端距離(root-mean-square end-to-end distance)
一般來說,以 polystyrene 為基準,分子量為103~106 , polydispersity 約 1.15 。
儀器操作步驟1. 配置沖堤溶液及待測高分子聚合物2. 將流速調為 0.1 ml/min ,沖堤管柱一天3. 依序開機4. 使用時將流速調為 1.0 ml/min 並測定
baseline5. 置入樣品6. 圖譜分析7. 關機(與開機順序相反)
影片示範
注意事項1. 為了確保整個系統中沒有多餘的氣泡以及雜質,溶液必須先經過除氣過濾的步驟。且整個系統必須先沖提一天。2. 樣品需先經過過濾後方可使用。3. 若不長時間使用儀器,則可能需先做基準檢量線圖。4. 平常不使用時,流速通常保持在 0.1
ml/min ,使用時在調至 1.0 ml/min 。
參考資料 Daniel C. Harris (2003) Sixth edition Quantitative
Chemical Analysis L. H. Sperling Fourth edition (2006) Introduction
to Physical Polymer Science http://www.perkinelmer.com/
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