Last update: prof. RNDr. Pavel Coufal, Ph.D. (05.02.2024)
The course of separation methods gives compendium on modern separation methods from the theoretical and practical point of view. The course explains the general theory of separation and a summary of physico-chemical principles such as transport phenomena, solubility, adsorption, ion exchange, exclusion effect, biological recognition. Theory of chromatography and of electromigration. Systematic description of important separation techniques. The course ends through a written exam.
Learning outcomes: After completing the course, the student will be able to define basic terms, clarify the theory of separation processes, differentiate interaction forces in separation methods, perform extraction, explain solid phase extraction, clarify supercritical fluid extraction, define affinity chromatography, define ion exchange chromatography, define gel permeation chromatography, perform gas chromatography, explain supercritical fluid chromatography, perform liquid chromatography, perform paper chromatography, perform thin-layer chromatography, explain electromigration, explain the overview and division of electromigration methods and perform capillary electrophoresis.
Last update: prof. RNDr. Pavel Coufal, Ph.D. (05.02.2024)
Předmět je určen pro studenty bakalářského studia. Separační metody podávají ucelený přehled o moderních analytických separačních metodách z teoretického i praktického hlediska. Zabývají se obecnou teorií separace a souhrnem fyzikálně chemických principů jako jsou transportní jevy, rozpustnost, adsorpce, iontová výměna, vylučovací efekt, biologické rozpoznávání. Teorie chromatografie a elektromigrace. Systematický popis důležitých separačních technik. Separační metody jsou zakončeny písemnou zkouškou.
Výsledky učení: Po absolvování předmětu posluchač vymezí základní termíny, objasní teorie rozdělovacích procesů, rozliší interakční síly v separačních metodách, provede extrakci, vysvětlí extrakci na pevné fázi, objasní superkritickou fluidní extrakci, vymezí afinitní chromatografii, vymezí iontově výměnou chromatografii, vymezí gelovou permeační chromatografii, provede plynovou chromatografii, objasní seperkritickou fluidní chromatografii, provede kapalinovou chromatografii, provede papírovou chromatografii, provede tenkovrstevnou chromatografii, objasní elektromigraci, vysvětlí přehled a rozdělení elektromigračních metod a provede kapilární elektroforézu.
Literature -
Last update: prof. RNDr. Pavel Coufal, Ph.D. (05.02.2024)
2. Analytické separační metody, K. Štulík a kol., Karolinum, Praha, 2005
3. Teoretické základy a separační principy kapilárních elekromigračních metod, V. Kašička, Chemické listy, 91 (1997) 320-329
4. Analytická chemie, Z. Holzbecher, J. Churáček a kol., SNTL, Praha, 1987
5. Instrumentální analýza, F. Čůta, M. Popl a kol., SNTL, Praha, 1986
6. Plynová chromatografie I, II, III, E. Smolková, V. Pacáková, L. Feltl, K. Štulík, skripta PřF UK, Praha, 1976
7. Vysokoúčinná kapalinová chromatografie, V. Pacáková, K. Štulík, skripta PřF UK, Praha, 1986
8. Chromatography today, C.F. Poole, S.K. Poole, Elsevier, Amsterdam, 1991
Requirements to the exam -
Last update: prof. RNDr. Pavel Coufal, Ph.D. (05.02.2024)
Examination of separation methods is written. The requirements for the exam are given by the extent of the lecture. At least 59% success rate is required to pass the exam.
Last update: prof. RNDr. Pavel Coufal, Ph.D. (05.02.2024)
Zkouška ze separačních metod je písemná. Požadavky ke zkoušce jsou dány rozsahem přednášky. Pro úspěšné absolvování zkoušky je požadována minimálně 59% úspěšnost.
Zkoušku ze separačních metod je možné konat i elektronicky, a to prostřednictvím e-learningového nástroje Moodle. Detailní informace o průběhu elektronické zkoušky jsou vždy s předstihem zaslány studentům, kteří se na vypsaný elektronický termín přihlásí v SIS.
Syllabus -
Last update: prof. RNDr. Pavel Coufal, Ph.D. (05.02.2024)
1. Introduction into separation methods, basic terms and theory of separation processes, classification of separation methods, interaction forces in separations processes.
2. Extraction, classification of extraction methods, extraction of inorganic, organic substances and ionic chelates, reextraction.
3. Solid phase extraction (SPE) and solid phase microextraction (SPME), principles, instrumentation and utilisation.
4. Supercritical fluid chromatography (SFE), supercritical medium, choice of supercritical fluid and modificator, types of analyte collection.
5. Affinity chromatography (AC), principles, affinity of ligands to macromolecules, binding of affinants to solid substrates, solid substrates and their selection, elution techniques.
6. Ion exchange chromatography (IEC), ionex types and their characterisation, application to inorganic and organic substances.
7. Gel permeation chromatography (GPC), molecular size exclusion effect, types of gels, separation of group of substances and desalination, fractionation and determination of relative molecular weight.
8. Gas chromatography (GC), adsorption and absorption, sorption isotherms, dissolution, rate and plate theories of GC, efficiency of GC, detectors, packed and capillary columns, injection techniques, stationary phases, qualitative and quantitative analysis, calibration procedures.
9. Chromatograph for high performance liquid chromatography (HPLC). Stationary and mobile phases, affinity, distribution and retardation. Thermodynamics and kinetics of separation. Retention quantities. General equation of chromatography. Zone broadening causes. Separation efficiency and resolution. Analytical information in chromatogram. Pumps, injection valves, columns and detectors. Stationary and mobile phases in LSC, LLC, IEC and GPC. Applications in HPLC.
10. Paper chromatography (PC). Thin layer chromatography (TLC). Development techniques. Detection and identification. Retardation factor. Densitometer. HPTLC. Applications in PC a TLC.
11. Electromigration methods. Electrophoretic migration and mobility. Electroosmotic flow and mobility. Electrical double layer and zeta-potencial. Velocity and temperature profile. Equipment for capillary zone electrophoresis (CZE). Separation mechanism in CZE. Electropherogram. Calculation of mobilities. Weak electrolytes. Sample injection. Detection. Analytical information in electropherogram. Applications in CZE.
Last update: prof. RNDr. Pavel Coufal, Ph.D. (05.02.2024)
1. Úvod do separačních metod, základní termíny a teorie rozdělovacích procesů, klasifikace separačních metod, interakční síly v separačních dějích.
2. Extrakce, klasifikace extrakčních metod, extrakce anorganických, organických látek a iontových chelátů, reextrakce.
3. Extrakce (SPE) a mikroextrakce (SPME) pevnou fází, principy, provedení, instrumentace a využití.
5. Afinitní chromatografie (AC), principy, afinita ligandu k makromolekule, vazba afinantu na nosič, pevné nosiče afinantů a jejich volba, techniky eluce.
6. Iontově výměnná chromatografie (IEC), druhy ionexů a jejich charakteristiky, aplikace u anorganických a organických látek.
7. Gelová permeační chromatografie (GPC), molekulově sítový efekt, druhy gelů, skupinové dělení a odsolování, frakcionace a stanovení rel. mol.hmotnosti.
8. Plynová chromatografie (GC), adsorpce a absorbce, sorpční izotermy, rozpouštění, rychlostní teorie a teorie pater v GC, účinnost v GC, detektory, náplňové a kapilární kolony, nástřikové techniky, stacionární fáze, kvalitativní a kvantitativní analýza v GC, kalibrační metody.
9. Chromatograf pro vysokoúčinnou kapalinovou chromatografii (HPLC). Stacionární a mobilní fáze, afinita, distribuce a retardace. Termodynamika a kinetika separace. Retenční veličiny. Základní rovnice chromatografie. Příčiny rozšiřování zón. Účinnost separace a rozlišení. Analytická informace z chromatogramu. Pumpy, dávkovací ventily, kolony a detektory. Stacionární a mobilní fáze pro LSC, LLC, IEC a GPC. Aplikace v HPLC.
10. Papírová chromatografie (PC). Tenkovrstvá chromatografie (TLC). Druhy vyvíjení. Detekce a identifikace. Retardační faktor. Denzitometr. HPTLC. Aplikace v PC a TLC.
11. Přehled elektromigračních metod. Elektroforetická migrace a pohyblivost. Elektroosmotický tok a pohyblivost. Elektrická dvojvrstva a zeta potenciál. Rychlostní a teplotní profil. Přístroj pro kapilární zónovou elektroforézu (CZE). Separační mechanismus v CZE. Elektroferogram. Počítání pohyblivostí. Slabé elektrolyty. Dávkování vzorku. Detekce. Analytická informace z elektroferogramu. Aplikace v CZE.
