Razvoj kromatografije. Kromatografija kao istraživačka metoda

Pionir kromatografije bio je ruski znanstvenik, botaničar i fizikokemičar Mihail Semjonovič Tsvet.

Otkriće kromatografije datira iz vremena kada je Tsvet završio rad na magistarskom radu u Sankt Peterburgu (1900. - 1902.) i prvo razdoblje rada u Varšavi (1902. - 1903.). Istražujući biljne pigmente, Tsvet je propustio otopinu mješavine vrlo malo pigmenata različite boje kroz cijev napunjenu adsorbentom - kalcijev karbonat u prahu, a zatim je isprao adsorbent čistim otapalom. Pojedine komponente smjese odvojile su se i formirale obojene pruge. Prema suvremenoj terminologiji, Tsvet je otkrio razvojnu varijantu kromatografije (razvoj kromatografije s adsorpcijskom tekućinom). Tsvet je predstavio glavne rezultate istraživanja razvoja kromatografske varijante koju je stvorio u knjizi Kromofili u biljnom i životinjskom svijetu (1910.), koja je njegova doktorska disertacija. plinska taložna kromatografija s izmjenom iona

Tsvet je široko koristio kromatografsku metodu ne samo za odvajanje smjese i utvrđivanje njezine višekomponentne, već i za kvantitativnu analizu, u tu je svrhu razbio stakleni stup i izrezao stupac adsorbenta u slojeve. Tsvet je razvio opremu za tekućinsku kromatografiju, po prvi put proveo kromatografske postupke pri smanjenom tlaku (evakuacija) i pri nekom prekomjernom tlaku, razvio preporuke za pripremu učinkovitih stupova. Osim toga, uveo je mnoge osnovne koncepte i pojmove nove metode, poput "kromatografije", "razvoja", "pomaka", "kromatograma" itd.

Kromatografija se u početku koristila vrlo rijetko, njezino je latentno razdoblje trajalo oko 20 godina, tijekom kojih je postojao samo vrlo mali broj izvješća o različitim primjenama metode. I tek 1931. R. Kuhn (Njemačka) A. Winterstein (Njemačka) i E. Lederer (Francuska), koji su radili u kemijskom laboratoriju (na čelu s R. Kuhnom) Instituta za medicinska istraživanja cara Wilhelma u Heidelbergu, uspjeli su izolirati ovom metodom a - i b -karoten iz sirovog karotena i tako pokazati vrijednost otkrića boje.

Važna faza u razvoju kromatografije bilo je otkriće sovjetskih znanstvenika N.A. Izmailov i M.S. Schreiber metodom kromatografije u tankom sloju (1938), što omogućuje analizu s tragovima u tvari.

Sljedeći važan korak bilo je otkriće A. Martina i R. Singa (Engleska) varijante tekućinske razdjelne kromatografije na primjeru odvajanja acetilnih derivata aminokiselina na koloni napunjenoj silikagelom zasićenim vodom pomoću kloroforma kao otapalo (1940). Istodobno je primijećeno da se ne samo tekućina, već i plin može koristiti kao pokretna faza. Nekoliko godina kasnije, ti su znanstvenici predložili da se izvede separacija aminokiselinskih derivata na papiru navlaženom vodom s butanolom kao mobilna faza. Također su implementirali prvi dvodimenzionalni sustav odvajanja. Martin i Sing dobili su Nobelovu nagradu za kemiju za otkriće distribucijske varijante kromatografije. (1952). Zatim su Martin i A. James proveli varijantu kromatografije distribucije plina, odvajajući smjesu na miješanom sorbentu od silikona DS -550 i stearinske kiseline (1952. - 1953.). Od tog vremena najintenzivniji razvoj je metoda plinske kromatografije.

Jedna od mogućnosti plinske kromatografije je kromatografija, u kojoj, radi poboljšanja odvajanja smjese plinova, istodobno s kretanjem pokretne faze - plina, na sorbent i izdvojenu smjesu utječe gibljivo temperaturno polje koje ima određeni gradijent duž duljine (AA Zhukhovitsky i sur., 1951.) ...

Značajan doprinos razvoju kromatografske metode dao je G. Schwab (Njemačka), koji je bio utemeljitelj ionsko -izmjenjivačke kromatografije (1937. - 1940.). Dalje je razvijen u djelima sovjetskih znanstvenika E.N. Gapon i T.B. Gapon, koji je proveo kromatografsko odvajanje mješavine iona u otopini (zajedno s FM Shemyakinom, 1947.), a također je proveo ideju koju je izrazio Tsvet o mogućnosti kromatografskog odvajanja smjese tvari na temelju razlike u topljivosti teško topljivih taloga (sedimentna kromatografija, 1948).

Suvremena faza u razvoju ionsko izmjenjivačke kromatografije započela je 1975. godine nakon rada G. Small -a, T. Stevensa i W. Baumana (SAD), u kojem su predložili novu analitičku metodu pod nazivom ionska kromatografija (varijanta iona visoke učinkovitosti izmjenjivačka kromatografija s konduktometrijskom detekcijom).

Od iznimne važnosti bilo je stvaranje kapilarne varijante kromatografije (1956.) od strane zaposlenika tvrtke Perkin-Elmer M. Golei (SAD), u kojoj se na unutarnje stijenke kapilarne cijevi nanosi sorbent, što omogućuje za analizu tragova količina višekomponentnih smjesa.

Krajem 60 -ih. interes za tekućinsku kromatografiju naglo se povećao. Uvedena je tekućinska kromatografija visokih performansi (HPLC). To je olakšano stvaranjem visoko osjetljivih detektora, novih selektivnih polimernih sorbenata i nove opreme koja omogućuje rad pri visokim tlakovima. Trenutno HPLC zauzima vodeće mjesto među ostalim kromatografskim metodama i provodi se u različitim verzijama.

Kromatografija je metoda odvajanja i određivanja tvari koja se temelji na raspodjeli komponenti između dvije faze - mobilne i stacionarne. Stacionarna (stacionarna) faza porozna je krutina (često se naziva i sorbent) ili tekući film nanesen na krutu tvar. Mobilna faza je tekućina ili plin koji teče kroz stacionarnu fazu, ponekad pod pritiskom. Komponente analizirane smjese (sorbati), zajedno s pokretnom fazom, kreću se duž stacionarne faze. Obično se stavlja u staklenu ili metalnu cijev koja se naziva stupac. Ovisno o jačini interakcije s površinom sorbenta (uslijed adsorpcije ili nekim drugim mehanizmom), komponente će se kretati duž stupa različitim brzinama. Neke će komponente ostati u gornjem sloju sorbenta, druge, u manjoj mjeri u interakciji sa sorbentom, završit će u donjem dijelu kolone, a neke će čak napustiti kolonu zajedno s mobilnom fazom (takve komponente su naziva se zadržano, a njihovo vrijeme zadržavanja određuje "mrtvo vrijeme" stupca) ...

Na ovaj način se složene smjese komponenata brzo odvajaju.

Povijest otkrića:

    Rođenje kromatografije

Navečer ovog dana, na sastanku biološkog odjela Varšavskog društva prirodoslovaca, pomoćnik Odjela za anatomiju i fiziologiju biljaka Mihail Semjonovič Tsvet izvijestio je „O novoj kategoriji fenomena adsorpcije i njihovoj primjeni na biokemiju. analiza."

Nažalost, M. S. Tsvet, budući da je po obrazovanju botaničar, nije pravilno cijenio kemijsko -analitički aspekt svog otkrića i malo je objavljivao svoje radove u kemijskim časopisima. Nakon toga su kemičari procijenili stvarnu ljestvicu predložene M.S. Kromatografska metoda u boji, koja je postala najčešća metoda analitičke kemije.

Treba naglasiti sljedeće prednosti kromatografskih metoda:

1. Odvajanje ima dinamički karakter, a činovi sorpcije-desorpcije odvojenih komponenti ponavljaju se mnogo puta. To je zbog znatno veće učinkovitosti kromatografa

odvajanje u usporedbi sa metodama statičke sorpcije i

izvlačenje.

2. Odvajanje koristi različite vrste interakcija između sorbata i stacionarnih faza: od čisto fizičke do kemisorpcije.

To omogućuje selektivno odvajanje širokog raspona

3. Na tvari koje se odvajaju mogu se primijeniti različita dodatna polja (gravitacijska, električna, magnetska itd.), Koja promjenom uvjeta odvajanja proširuju mogućnosti kromatografije.

4. Kromatografija je hibridna metoda koja kombinira istovremeno odvajanje i određivanje nekoliko komponenti.

5. Kromatografija omogućuje rješavanje i analitičkih problema (odvajanje, identifikacija, određivanje) i preparativnih (pročišćavanje, izoliranje, koncentriranje). Rješenje ovih zadataka može se kombinirati izvođenjem na mreži.

Brojne metode razvrstane su prema agregatnom stanju faza, mehanizmu odvajanja i tehnici odvajanja.

Kromatografske metode razlikuju se u načinu izvođenja

proces razdvajanja na frontalni, pomak i eluent.

    Ionska kromatografija

Ionska kromatografija je tekućinska kromatografija visokih performansi za odvajanje kationa i aniona na ionskim izmjenjivačima

niskog kapaciteta. Rasprostranjena uporaba ionske kromatografije

zbog niza prednosti:

- sposobnost određivanja velikog broja anorganskih i

organskih iona, kao i za istodobno određivanje kationa i

- visoka osjetljivost detekcije (do 1 ng / ml bez

preliminarna koncentracija;

- visoka selektivnost i brzina;

- mali volumen analiziranog uzorka (ne više od 2 ml uzorka);

- širok raspon utvrđenih koncentracija (od 1 ng / ml do

- mogućnost korištenja različitih detektora i njihovih kombinacija, što omogućuje osiguravanje selektivnosti i kratkog vremena određivanja;

- mogućnost potpune automatizacije definicije;

- u mnogim slučajevima potpuni nedostatak prethodne pripreme uzorka.

Istodobno, kao i svaka analitička metoda, ionska kromatografija nije bez nedostataka, koji uključuju:

- složenost sinteze ionskih izmjenjivača, što uvelike komplicira

razvoj metode;

- manja učinkovitost odvajanja u usporedbi s HPLC;

- potreba za visokom otpornošću na koroziju

kromatografskog sustava, osobito pri određivanju

kationi.

2.1 Povijest razvoja:

Proučavanje procesa izmjene iona započelo je početkom 19. stoljeća. iz promatranja utjecaja tla na kemijski sastav otopina soli u dodiru s njom. Krajem 40 -ih G. Thompson je primijetio da tlo upija amonijak iz primijenjenih organskih gnojiva, odgovarajuće pokuse proveo je njihov stručnjak Yorke D. Spence. Prve rezultate eksperimenata D. Spencea objavio je G. Thompson 1850. U članku se napominje da bi "prvo otkriće svojstava tla velike čvrstoće moglo gotovo propasti kao korisno za poljoprivredu", a njegovi posljednji radovi objavljeni su 1852. i 1855. godine.

2.3 Načela separacije iona u sorpcijskim procesima

Ion izmjenjivačka kromatografija odnosi se na kromatografiju u tekućoj i krutoj fazi u kojoj je pokretna faza tekućina (eluens), a stacionarna faza čvrsta tvar (ionski izmjenjivač). Metoda ionsko -izmjenjivačke kromatografije temelji se na dinamičkom procesu zamjene iona povezanih sa stacionarnom fazom s ionima eluenta koji ulazi u kolonu. Do odvajanja dolazi zbog različitog afiniteta prema ionskom izmjenjivaču iona u smjesi, što dovodi do različitih brzina njihovog kretanja po koloni.

Ionska kromatografija je varijanta kolonske kromatografije s izmjenom iona.

Prema preporukama IUPAC -a (1993.), pojmovi ionska izmjena (IOC) i ionska (IC) kromatografija definirani su kako slijedi. "Iona izmjenjivačka kromatografija temelji se na razlici u interakcijama izmjene iona za pojedinačne analite. Ako su ioni odvojeni i mogu se otkriti pomoću konduktometrijskog detektora ili neizravne UV detekcije, naziva se ionska kromatografija."

Trenutna (2005.) formulacija: "Ionska kromatografija uključuje sve separacije iona tekućinskom kromatografijom (HPLC) visokih performansi u kolonama u kombinaciji s izravnom detekcijom u detektoru protoka i kvantitativnom obradom dobivenih analitičkih signala." Ova definicija karakterizira ionsku kromatografiju bez obzira na mehanizam odvajanja i metodu detekcije te ju tako odvaja od klasične ionske izmjene.

U ionskoj kromatografiji primjenjuju se sljedeći principi odvajanja:

    Ionska izmjena.

    Nastanak ionskih parova.

    Isključivanje iona.

Ionska izmjena

Ionska izmjena je reverzibilna heterogena reakcija ekvivalentne izmjene iona u fazi ionskog izmjenjivača (protujoni) s ionima eluenta. Protu-ione drže funkcionalne skupine ionskog izmjenjivača zbog elektrostatičkih sila. Obično su u kationskoj kromatografiji ove skupine skupine sulfonske kiseline; u slučaju anionske kromatografije, baze kvarternih amonijaka. Na sl. 1 prikazuje dijagram razmjene kationa i aniona. Ioni analita označeni su kao A, ioni eluenta koji se s njima natječu za izmjenjivačke centre označeni su kao E.

Riža. 1. Ionska izmjena kationa (A +) i aniona (A-) za ione eluenta (E + ili E-) uz sudjelovanje kationskog izmjenjivača koji sadrži funkcionalne sulfo skupine-SO3-, i anionskog izmjenjivača (skupine baza kvartarnog amonija - N + R3).

Formiranje ionskih parova

Za provedbu ovog mehanizma odvajanja koriste se reagensi s ionskim parom, koji se dodaju u otopinu eluenta. Takvi reagensi su anionski ili kationski tenzidi poput alkilsulfonskih kiselina ili tetraalkilamonijevih soli.

Zajedno s suprotno nabijenim detektiranim ionima, ioni ovog reagensa s ionskim parom tvore nenapunjeni ionski par, koji se može zadržati u stacionarnoj fazi zbog međumolekulskih interakcija. Odvajanje se vrši zbog razlike u konstantama formiranja ionskih parova i stupnju njihove adsorpcije na matrici sorbenta. Na sl. 2 prikazuje model statičke izmjene iona u kromatografiji s ionskim parovima nakon adsorpcije reagensa na stacionarnoj fazi. Ovaj princip odvajanja primjenjuje se i na anione i na katione.

Riža. 2. Model ionske izmjene u kromatografiji ionskim parovima.

Ionska isključenost

Ionska kromatografija isključenja (IEC). uglavnom se koristi za odvajanje slabih kiselina ili baza. IEC je od najveće važnosti za određivanje karboksilnih i aminokiselina, fenola, ugljikohidrata.

Na sl. Slika 3 prikazuje princip odvajanja pomoću IEC -a na primjeru kiselina R - COOH.

Riža. 3. Shema odvajanja karboksilnih kiselina R - COOH pomoću ionske isključne kromatografije.

U ionsko -isključnoj kromatografiji, kao stacionarna faza često se koristi potpuno sulfonirani kationski izmjenjivač koji sadrži vodikove ione (protuionice). U vodenoj otopini eluenta, skupine sulfonske kiseline ionskog izmjenjivača su hidratizirane. Hidracijska ljuska je ograničena na zamišljenu negativno nabijenu membranu (Donnanova membrana). Membrana je propusna samo za nedisocirane molekule (npr. Vodu).

Organske karboksilne kiseline mogu se odvojiti ako se kao eluens koriste jake mineralne kiseline. Zbog niskih vrijednosti konstanti kiselosti, karboksilne kiseline prisutne su u takvim otopinama u nedisociranom obliku. Ovi oblici mogu proći kroz Donnanovu membranu i adsorbirati se u stacionarnu fazu.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja je jednostavno. Koristite donji obrazac

Studenti, diplomirani studenti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u studiju i radu bit će vam zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru

1. Povijest otkrića i razvoja kromatografije

2. Osnovne odredbe

3. Klasifikacija kromatografskih metoda analize

4. Adsorpcijska kromatografija. Tankoslojna kromatografija

4.1 Eksperimentalna tehnika u tankoslojnoj kromatografiji

5. Plinska kromatografija

5.1 Plinska adsorpcijska kromatografija

5.2 Plinsko-tekućinska kromatografija

6. Particijska kromatografija. Papirna kromatografija

7. Kromatografija taloga

7.1 Klasifikacija metoda sedimentne kromatografije prema eksperimentalnoj tehnici

7.2 Kromatografija taloga na papiru

8. Iona izmjenjivačka kromatografija

Zaključak

Bibliografija

1. POVIJESTOTKRIĆE I RAZVOJ KROMATOGRAFIJE

Pionir kromatografije bio je ruski znanstvenik, botaničar i fizikokemičar Mihail Semjonovič Tsvet.

Otkriće kromatografije datira iz vremena kada je Tsvet završio rad na magistarskom radu u Sankt Peterburgu (1900. - 1902.) i prvo razdoblje rada u Varšavi (1902. - 1903.). Istražujući biljne pigmente, Tsvet je propustio otopinu mješavine vrlo malo pigmenata različite boje kroz cijev napunjenu adsorbentom - kalcijev karbonat u prahu, a zatim je isprao adsorbent čistim otapalom. Pojedine komponente smjese odvojile su se i formirale obojene pruge. Prema suvremenoj terminologiji, Tsvet je otkrio razvojnu varijantu kromatografije (razvoj kromatografije s adsorpcijskom tekućinom). Tsvet je predstavio glavne rezultate istraživanja razvoja kromatografske varijante koju je stvorio u knjizi Kromofili u biljnom i životinjskom svijetu (1910.), koja je njegova doktorska disertacija. plinska taložna kromatografija s izmjenom iona

Tsvet je široko koristio kromatografsku metodu ne samo za odvajanje smjese i utvrđivanje njezine višekomponentne, već i za kvantitativnu analizu, u tu je svrhu razbio stakleni stup i izrezao stupac adsorbenta u slojeve. Tsvet je razvio opremu za tekućinsku kromatografiju, po prvi put proveo kromatografske postupke pri smanjenom tlaku (evakuacija) i pri nekom prekomjernom tlaku, razvio preporuke za pripremu učinkovitih stupova. Osim toga, uveo je mnoge osnovne koncepte i pojmove nove metode, poput "kromatografije", "razvoja", "pomaka", "kromatograma" itd.

Kromatografija se u početku koristila vrlo rijetko, njezino je latentno razdoblje trajalo oko 20 godina, tijekom kojih je postojao samo vrlo mali broj izvješća o različitim primjenama metode. I tek 1931. R. Kuhn (Njemačka) A. Winterstein (Njemačka) i E. Lederer (Francuska), koji su radili u kemijskom laboratoriju (na čelu s R. Kuhnom) Instituta za medicinska istraživanja cara Wilhelma u Heidelbergu, uspjeli su izolirati ovom metodom a - i b -karoten iz sirovog karotena i tako pokazati vrijednost otkrića boje.

Važna faza u razvoju kromatografije bilo je otkriće sovjetskih znanstvenika N.A. Izmailov i M.S. Schreiber metodom kromatografije u tankom sloju (1938), što omogućuje analizu s tragovima u tvari.

Sljedeći važan korak bilo je otkriće A. Martina i R. Singa (Engleska) varijante tekućinske razdjelne kromatografije na primjeru odvajanja acetilnih derivata aminokiselina na koloni napunjenoj silikagelom zasićenim vodom pomoću kloroforma kao otapalo (1940). Istodobno je primijećeno da se ne samo tekućina, već i plin može koristiti kao pokretna faza. Nekoliko godina kasnije, ti su znanstvenici predložili da se izvede separacija aminokiselinskih derivata na papiru navlaženom vodom s butanolom kao mobilna faza. Također su implementirali prvi dvodimenzionalni sustav odvajanja. Martin i Sing dobili su Nobelovu nagradu za kemiju za otkriće distribucijske varijante kromatografije. (1952). Zatim su Martin i A. James proveli varijantu kromatografije distribucije plina, odvajajući smjesu na miješanom sorbentu od silikona DS -550 i stearinske kiseline (1952. - 1953.). Od tog vremena najintenzivniji razvoj je metoda plinske kromatografije.

Jedna od mogućnosti plinske kromatografije je kromatografija, u kojoj, radi poboljšanja odvajanja smjese plinova, istodobno s kretanjem pokretne faze - plina, na sorbent i izdvojenu smjesu utječe gibljivo temperaturno polje koje ima određeni gradijent duž duljine (AA Zhukhovitsky i sur., 1951.) ...

Značajan doprinos razvoju kromatografske metode dao je G. Schwab (Njemačka), koji je bio utemeljitelj ionsko -izmjenjivačke kromatografije (1937. - 1940.). Dalje je razvijen u djelima sovjetskih znanstvenika E.N. Gapon i T.B. Gapon, koji je proveo kromatografsko odvajanje mješavine iona u otopini (zajedno s FM Shemyakinom, 1947.), a također je proveo ideju koju je izrazio Tsvet o mogućnosti kromatografskog odvajanja smjese tvari na temelju razlike u topljivosti teško topljivih taloga (sedimentna kromatografija, 1948).

Suvremena faza u razvoju ionsko izmjenjivačke kromatografije započela je 1975. godine nakon rada G. Small -a, T. Stevensa i W. Baumana (SAD), u kojem su predložili novu analitičku metodu pod nazivom ionska kromatografija (varijanta iona visoke učinkovitosti izmjenjivačka kromatografija s konduktometrijskom detekcijom).

Od iznimne važnosti bilo je stvaranje kapilarne varijante kromatografije (1956.) od strane zaposlenika tvrtke Perkin-Elmer M. Golei (SAD), u kojoj se na unutarnje stijenke kapilarne cijevi nanosi sorbent, što omogućuje za analizu tragova količina višekomponentnih smjesa.

Krajem 60 -ih. interes za tekućinsku kromatografiju naglo se povećao. Uvedena je tekućinska kromatografija visokih performansi (HPLC). To je olakšano stvaranjem visoko osjetljivih detektora, novih selektivnih polimernih sorbenata i nove opreme koja omogućuje rad pri visokim tlakovima. Trenutno HPLC zauzima vodeće mjesto među ostalim kromatografskim metodama i provodi se u različitim verzijama.

2. OSNOVNE ODREDBE

Kromatografija je metoda za odvajanje i određivanje tvari na temelju raspodjele komponenti između dvije faze - mobilne i stacionarne. Stacionarna (stacionarna) faza porozna je krutina (često se naziva i sorbent) ili tekući film nanesen na krutu tvar. Mobilna faza je tekućina ili plin koji teče kroz stacionarnu fazu, ponekad pod pritiskom. Komponente analizirane smjese (sorbati), zajedno s pokretnom fazom, kreću se duž stacionarne faze. Obično se stavlja u staklenu ili metalnu cijev koja se naziva stupac. Ovisno o jačini interakcije s površinom sorbenta (uslijed adsorpcije ili nekim drugim mehanizmom), komponente će se kretati duž stupa različitim brzinama. Neke će komponente ostati u gornjem sloju sorbenta, druge, u manjoj mjeri u interakciji sa sorbentom, završit će u donjem dijelu kolone, a neke će čak napustiti kolonu zajedno s mobilnom fazom (takve komponente su naziva se zadržano, a njihovo vrijeme zadržavanja određuje "mrtvo vrijeme" stupca) ... Na ovaj način se složene smjese komponenata brzo odvajaju. Treba naglasiti sljedeće prednosti kromatografskih metoda:

1. Odvajanje ima dinamički karakter, a činovi sorpcije-desorpcije odvojenih komponenti ponavljaju se mnogo puta. To je razlog značajno veće učinkovitosti kromatografskog odvajanja u usporedbi sa statičkim metodama sorpcije i ekstrakcije.

2. Pri odvajanju koriste se različite vrste interakcija između sorbata i stacionarne faze: od čisto fizičke do kemisorpcijske. To omogućuje selektivno odvajanje širokog raspona tvari.

3. Na tvari koje se odvajaju mogu se primijeniti različita dodatna polja (gravitacijska, električna, magnetska itd.), Koja promjenom uvjeta odvajanja proširuju mogućnosti kromatografije.

4. Kromatografija je hibridna metoda koja kombinira istovremeno odvajanje i određivanje nekoliko komponenti.

5. Kromatografija omogućuje rješavanje i analitičkih problema (odvajanje, identifikacija, određivanje) i preparativnih (pročišćavanje, izolacija, koncentracija). Rješenje ovih zadataka može se kombinirati izvođenjem u "on-line" načinu rada.

6. Brojne metode razvrstane su prema agregatnom stanju faza, mehanizmu razdvajanja i tehnici odvajanja. Kromatografske metode također se razlikuju u načinu na koji se proces razdvajanja provodi na frontalni, pomak i eluent.

3. KLASIFIKACIJA METODA KROMATOGRAFSKE ANALIZE

Klasifikacije kromatografskih metoda temelje se na načelima koja uzimaju u obzir sljedeće različite značajke procesa odvajanja:

* razlike u agregatnom stanju faza korištenog kromatografskog sustava;

* razlike u prirodi međudjelovanja tvari koje treba odvojiti sa stacionarnom fazom;

* eksperimentalne razlike u metodama provođenja procesa kromatografskog odvajanja.

Tablice 1–3 prikazuju glavne mogućnosti klasifikacije za poznate kromatografske metode.

Budući da priroda međudjelovanja spojeva koje treba odvojiti s fazama različitih kromatografskih sustava može biti vrlo različita, gotovo da nema objekata za čije razdvajanje ne bi bilo moguće pronaći odgovarajuću stacionarnu fazu (krutu ili tekuću) i sustavi mobilnih otapala. Područja primjene glavnih varijanti kromatografije, ovisno o molekulskoj masi ispitivanih spojeva, dana su u tablici. 4.

4. ADSORPCIJSKA KROMATOGRAFIJA. Tanka slojevita kromatografija

Jedna od najčešćih metoda adsorpcijske kromatografije je tankoslojna kromatografija (TLC), vrsta ravninske kromatografije u kojoj se adsorbent koristi kao tanki sloj na ploči.

Načela i osnovni pojmovi TLC metode. Na čistu ravnu površinu (ploča od stakla, metala, plastike) na ovaj ili onaj način nanosi se tanki sloj sorbenta koji se najčešće učvršćuje na površinu ploče. Veličina ploče može biti različita (duljina i širina - od 5 do 50 cm, iako to nije potrebno). Na površini ploče pažljivo, kako ne biste oštetili sloj sorbenta, označite (na primjer, olovkom) početnu liniju (na udaljenosti 2-3 cm od donjeg ruba ploče) i završni sloj linija otapala.

Shema razdvajanja komponenata A i B pomoću TLC

Na početnu liniju ploče nanosi se uzorak (mikroštrcaljkom, kapilarom) - mala količina tekućine koja sadrži smjesu tvari koje treba odvojiti, na primjer, dvije tvari A i B u prikladnom otapalu. Otapalo se pusti ispariti, nakon čega se ploča uroni u kromatografsku komoru u tekućoj fazi PF, koja je otapalo posebno odabrano za ovaj slučaj ili mješavinu otapala. Pod djelovanjem kapilarnih sila, PF se spontano kreće duž NF -a od početne crte do prednje crte otapala, noseći sa sobom komponente A i B uzorka, koje se kreću različitim brzinama. U razmatranom slučaju, afinitet komponente A za NF manji je od afiniteta za istu fazu komponente B, pa se komponenta A kreće brže od komponente B. Nakon što mobilna faza (otapalo) dosegne liniju otapala u vremenu t , kromatografija se prekida, ploča se uklanja iz kromatografske komore, suši na zraku i određuje se položaj mrlja tvari A i B na površini ploče. Mjesta (zone) su obično ovalnog ili okruglog oblika. U slučaju koji se razmatra, mjesto komponente A premjestilo se s startne crte na udaljenost l A , komponenta B točka - na daljinu l U, a otapalo je prošlo kroz daljinu L.

Ponekad se, istodobno s primjenom uzorka tvari koje se odvajaju, male količine standardne tvari primjenjuju na početnu liniju, kao i tvari svjedoci (one koje se vjerojatno nalaze u analiziranom uzorku).

Za karakterizaciju odvojenih komponenti u sustav uvodi se koeficijent mobilnosti Rf (ili Rf-faktor):

R f= V 1 / V E= (l 1 / t) / (L / t) = l 1 / L ,

gdje V. 1 = l 1 / t i V. E= L/ t - prema brzini kretanja i- komponenta i otapalo E; l 1 iL - put prešao i- m komponente i otapala, t je vrijeme potrebno za premještanje otapala s početne crte na prednju liniju otapala. Udaljenosti l 1 brojati od početne crte do središta mjesta odgovarajuće komponente.

Obično koeficijent mobilnosti leži u preraspodjeli R f =0 - 1. Optimalna vrijednost je 0,3-0,7, kromatografski uvjeti su odabrani tako da se vrijednost R f razlikuje od nule i jedan.

Koeficijent pokretljivosti važna je karakteristika sustava sorbent-sorbat. Za ponovljive i strogo konstantne kromatografske uvjete R f = konst.

Koeficijent pokretljivosti Rf ovisi o nizu čimbenika: prirodi i kakvoći otapala, njegovoj čistoći; prirodu i kvalitetu sorbenta (tanki sloj), ujednačenost njegove granulacije, debljinu sloja; aktivnost sorbenta (sadržaj vlage u njemu); eksperimentalne tehnike (mase uzoraka, duljina protoka otapala L); vještina eksperimentatora itd. Dosljednost reprodukcije svih ovih parametara u praksi ponekad je teška. Kako bi se izjednačio utjecaj uvjeta procesa, uvodi se relativni koeficijent pokretljivosti Rs.

Rs = l / l sv= R f/ R f ( sv ) ,

gdje R f = l/ L; R f (st)= l sv/ L; l cm - udaljenost od startne crte do središta standardne točke.

Relativni koeficijent pokretljivosti Rs objektivnija je karakteristika pokretljivosti tvari od koeficijenta pokretljivosti R f.

Kao standard često se bira tvar za koju pod zadanim uvjetima Rf? 0,5. Po svojoj kemijskoj prirodi standard se bira blizu tvari koje se odvajaju. Koristeći standard, vrijednost Rs obično se nalazi u rasponu Rs = 0,1-10, optimalni raspon je oko 0,5-2.

Za pouzdaniju identifikaciju odvojenih komponenti koriste se "svjedoci" - referentne tvari čija se prisutnost pretpostavlja u analiziranom uzorku. Ako je R f = R f (svid), gdje su R f i R f (svid) koeficijenti pokretljivosti date komponente, odnosno svjedoka, veća je vjerojatnost da se pretpostavi da je svjedočna tvar prisutna u kromatografiranoj smjesi .

Kako bi se okarakteriziralo razdvajanje dviju komponenti A i B pod ovim uvjetima, uvodi se stupanj (kriterij) razdvajanja R (A / B):

R (A / B) = D l(= 2D l ,

gdje je D. l- udaljenost između središta točaka komponenata A i B; a (A) i a (B) su promjeri mjesta A i B na kromatogramu.

Što je veća vrijednost R (A / B), to su točke komponente A i B jasnije razdvojene na kromatogramu.

Za procjenu selektivnosti razdvajanja dviju tvari A i B upotrijebite faktor odvajanja ali:

a =l B / l A.

Ako a = 1, tada se komponente A i B ne odvajaju.

Za određivanje stupnja razdvajanja R (A / B) komponenti A i B.

4.1 Eksperimentalna tehnika u tankoslojnoj kromatografiji:

ali) Uzorak prijave. Analizirani uzorak tekućine nanosi se na početnu liniju pomoću kapilare, mikrošprice, mikropipete, nježno dodirujući sloj sorbenta (promjer mjesta na početnoj liniji obično je od jednog do nekoliko milimetara). Ako se na početnu liniju nanese nekoliko uzoraka, udaljenost između mjesta uzoraka na početnoj liniji ne smije biti manja od 2 cm. Ako je moguće, upotrijebite koncentrirane otopine. Mjesta se suše zrakom, a zatim kromatografiraju.

b) Razvoj kromatograma (kromatografija). Postupak se provodi u zatvorenim kromatografskim komorama zasićenim parama otapala koje se koristi kao PF, na primjer, u staklenoj posudi prekrivenoj poklopcem na vrhu.

Ovisno o smjeru kretanja PF -a, postoje uzlazno, silazno i vodoravno kromatografija.

U slučaju uzlazne kromatografije koriste se samo ploče s fiksnim slojem sorbenta. PF se izlije na dno komore (kao potonja se može koristiti staklena posuda odgovarajuće veličine sa staklenim poklopcem), kromatografska ploča postavlja se okomito ili koso u komoru tako da se sloj PF na dnu komora navlaži donji dio ploče (ispod početne crte za ~ 1,5 - 2 cm). PF se relativno sporo kreće zbog djelovanja kapilarnih sila odozdo prema gore (protiv gravitacije).

U slučaju silazne kromatografije također se koriste samo ploče s nepomičnim slojem. PF se dovodi odozgo i pomiče se prema dolje duž sloja sorbenta ploče. Sila gravitacije ubrzava kretanje PF -a. Ova se opcija primjenjuje pri analizi smjesa koje sadrže komponente koje se sporo kreću od PF -a.

Za horizontalnu kromatografiju ploča se postavlja vodoravno. Možete koristiti pravokutne ili okrugle ploče. Kada se koriste okrugle ploče (kružna verzija horizontalne kromatografije), početna linija označena je kao krug odgovarajućeg radijusa (~ 1,5-2 cm), na koji se nanose uzorci. U sredini okrugle ploče izrezana je rupa u koju je umetnut fitilj za napajanje PF -a. Potonji se kreće duž sloja sorbenta od središta kruga do njegove periferije. Kromatografija se provodi u zatvorenoj komori - eksikatoru ili u Petrijevoj zdjelici. S kružnom verzijom, može se istovremeno analizirati do nekoliko desetaka uzoraka.

TLC metode koriste jednodimenzionalnu, dvodimenzionalnu, višestruku (ponovljenu), korak kromatografiju.

Jednom kromatografijom analiza se provodi bez promjene smjera kretanja PF -a. Ova metoda je najčešća.

Za analizu složenih smjesa (proteini, aminokiseline itd.) Obično se koristi dvodimenzionalna kromatografija. Prvo se prethodno odvajanje smjese provodi pomoću prvog IF 1. Na kromatogramu se ne dobivaju mrlje od pojedinačnih tvari, već od smjesa nekoliko nerazdvojenih komponenti. Zatim se kroz ta mjesta povlači nova početna linija, ploča se okreće za 90 ° i ponovno kromatografira, ali s drugim PF 2, pokušavajući konačno podijeliti mrlje smjesa na mjesta pojedinačnih komponenti.

Ako je ploča kvadratna, tada se uzorak nanosi na dijagonalu tog kvadrata blizu njegova donjeg kuta. Ponekad se dvodimenzionalna kromatografija izvodi s istim FP-om na četvrtastoj ploči.

Dijagram koji ilustrira princip dvodimenzionalne kromatografije:

a - kromatogram dobiven s PF1;

b - kromatogram dobiven s PF2

U višekratnoj (ponovljenoj) kromatografiji, postupak se provodi nekoliko puta uzastopno s istim PF (svaki put - nakon drugog sušenja) sve dok se ne postigne željeno odvajanje mrlja komponenti smjese (obično ne više od tri puta).

U slučaju koračne kromatografije, postupak se provodi s istom pločom uzastopno, svaki put koristeći novi PF, sve dok se ne postigne izrazito razdvajanje pjega.

u) Tumačenje kromatograma... Ako su mrlje na kromatogramu obojene, nakon sušenja ploča određuje se udaljenost od početne crte do središta svake mrlje i izračunavaju koeficijenti pokretljivosti. Ako analizirani uzorak sadrži bezbojne tvari koje daju neobojenu t.j. vizualno ne prepoznatljiva mjesta na kromatogramu, potrebno je provesti otkrivanje ta mjesta, za koje kromatogrami pokazati.

U nastavku su opisane najčešće metode otkrivanja.

Zračenje ultraljubičastim svjetlom. Koristi se za otkrivanje fluorescentnih spojeva (mrlje svijetle kada je ploča ozračena UV svjetlom) ili nefluorescentnih tvari, ali pomoću sorbenta s fluorescentnim indikatorom (sorbent svijetli, mrlje ne svijetle). Tako se, primjerice, otkrivaju alkaloidi, antibiotici, vitamini i druge ljekovite tvari.

Toplinska obrada. Ploča osušena nakon kromatografije pažljivo se zagrijava (do ~ 200 ° C), izbjegavajući zamračivanje samog sloja sorbenta (na primjer, kada tanki sloj sorbenta sadrži škrob). U tom slučaju mrlje se obično pojavljuju u obliku smeđih zona (zbog djelomične termolize organskih komponenti).

Kemijska obrada. Kromatogrami se često razvijaju tretiranjem reagensima koji tvore obojene spojeve s odvojenim komponentama smjesa. U te se svrhe koriste različiti reagensi: pare joda, amonijaka, broma, sumpor dioksida, sumporovodika, posebno pripremljene otopine kojima se ploče obrađuju. Koriste se univerzalni i selektivni reagensi (koncept "univerzalnog" prilično je proizvoljan).

Univerzalni reagensi mogu biti, na primjer, koncentrirana sumporna kiselina (tamnjenje mrlja organskih spojeva uočava se pri zagrijavanju), kisela vodena otopina kalijevog permanganata (zone se opažaju u obliku smeđih mrlja na ljubičastoj podlozi sorbenta), otopina fosforno-molibdinske kiseline pri zagrijavanju (na žutoj podlozi pojavljuju se plave mrlje) itd.

Kao selektivni se koristi, na primjer, Dragendorffov reagens; Zimmermannov reagens; vodena otopina amonijaka bakrenog sulfata (10% za CuSO 4, 2% za amonijak); smjesa ninhidrina C 9 H 4 O 3 H 2 O s etanolom i octenom kiselinom.

Dragendorffov reagens je otopina bazičnog bizmutovog nitrata BiONO 3, kalijevog jodida KJ i octene kiseline u vodi. Koristi se za određivanje amina, alkaloida, steroida.

Zimmermannov reagens pripravljen je tretiranjem 2% -tne etanolne otopine dinitrobenzena s otopinom KOH lužine, nakon čega je smjesa zagrijana na ~ 70-100 ° C. Koristi se za otkrivanje steroida.

Korištenjem ninhidrina otkrivaju se mrlje amina, aminokiselina, proteina i drugih spojeva.

Također se koristi nekoliko drugih metoda za otkrivanje mrlja. Na primjer, njihova se radioaktivnost mjeri ako su neke od odvojenih komponenti radioaktivne, ili se dodaju radioaktivni izotopi elemenata koji čine odvojene komponente smjese.

Nakon otkrivanja mrlja na kromatogramu, identificiraju se, tj. odrediti kojem spoju odgovara ovo ili ono mjesto. U tu se svrhu najčešće koriste referentne točke "svjedoka". Ponekad se mrlje identificiraju prema vrijednosti koeficijenata mobilnosti R f, uspoređujući ih s vrijednostima R f poznatim za dane uvjete. Međutim, takva identifikacija prema vrijednosti R f često je preliminarna.

Bojanje fluorescentnih mrlja također se koristi za potrebe identifikacije, budući da različiti spojevi fluoresciraju na različitim valnim duljinama (različite boje).

U kemijskoj detekciji mrlja, selektivni reagensi proizvode obojene mrlje sa spojevima određene prirode, što se također koristi u svrhe identifikacije.

Pomoću TLC metode moguće je ne samo otkriti, već i kvantitativno odrediti sadržaj komponenata u smjesama. Da bi se to učinilo, analiziraju se ili same mrlje na kromatogramu, ili se odvojene komponente na ovaj ili onaj način ekstrahiraju iz kromatograma (ekstrakcija, elucija s odgovarajućim otapalima).

Prilikom analize mrlja pretpostavlja se da postoji određeni odnos između površine mrlje i sadržaja određene tvari (na primjer, prisutnost proporcionalnog ili linearnog odnosa), što se utvrđuje izgradnjom kalibracijskog grafa mjerenjem površina spotova "svjedoka" - standardi s poznatim sadržajem analizirane komponente.

Ponekad uspoređuju intenzitet boje mrlja, pretpostavljajući da je intenzitet boje mrlje proporcionalan količini određene obojene komponente. Za mjerenje intenziteta boje koriste se različite tehnike.

Kad se odvojene komponente uklone s kromatograma, dobiva se otopina koja sadrži tu komponentu. Potonji se tada određuje jednom ili drugom analitičkom metodom.

Relativna pogreška u kvantitativnom određivanju tvari TLC-om je 5-10%.

TLC je farmakopejska metoda i naširoko se koristi za analizu i kontrolu kvalitete različitih lijekova.

5. PLINSKA KROMATOGRAFIJA

U plinskoj kromatografiji (GC) kao pokretna faza koristi se inertni plin (dušik, helij, vodik) koji se naziva plin nosilac. Uzorak se poslužuje u obliku para, stacionarna faza je ili kruta tvar-sorbent (plinsko-adsorpcijska kromatografija) ili tekućina visokog ključanja taložena u tankom sloju na krutom nosaču (plinsko-tekućinska kromatografija). Razmotrimo varijantu plinsko-tekućinske kromatografije (GLC). Kieselguhr (diatomit), vrsta hidratiziranog silika gela, koristi se kao nosač; često se tretira reagensima koji pretvaraju Si-OH skupine u Si-O-Si (CH 3) 3 skupine, što povećava inertnost nosača s obzirom na otapala. To su, na primjer, nosači “kromosorb W” i “plinski krom Q”. Osim toga, koriste se staklene mikrosfere, teflon i drugi materijali.

5.1 Plin- adsorpcijska kromatografija

Značajka metode plinsko adsorpcijske kromatografije (GAC) je da se kao stacionarna faza koriste adsorbenti velike specifične površine (10-1000 m2 g -1), a raspodjela tvari između stacionarne i mobilne faze određuje se prema proces adsorpcije. Adsorpcija molekula iz plinske faze, t.j. koncentrirane na sučelju između krute i plinovite faze, nastaju zbog međumolekulskih interakcija (disperzija, orijentacija, indukcija), koje su elektrostatičke prirode. Možda nastanak vodikove veze i doprinos ove vrste interakcije u ograničenim količinama značajno opada s porastom temperature.

Za analitičku praksu važno je da je pri konstantnoj temperaturi količina adsorbirane tvari na površini C s proporcionalna koncentraciji te tvari u plinskoj fazi C m:

C s = kc m (1)

oni. tako da se raspodjela događa u skladu s izotermom linearne adsorpcije (Do je konstanta). U tom se slučaju svaka komponenta kreće uz stupac konstantnom brzinom, neovisno o njezinoj koncentraciji. Odvajanje tvari posljedica je različite brzine njihovog kretanja. Stoga je u HAC -u odabir adsorbenta iznimno važan čija površina i priroda površine određuju selektivnost (odvajanje) na određenoj temperaturi.

Kako temperatura raste, toplina adsorpcije se smanjuje. DH / T, o čemu ovisi zadržavanje, i, prema tome, t R . To se koristi u praksi analize. Ako se odvoje spojevi koji se jako razlikuju po hlapljivosti na konstantnoj temperaturi, tada tvari s niskim vrelištem brzo eluiraju, one s visokim vrelištem imaju dulje vrijeme zadržavanja, njihovi vrhovi na kromatogramu bit će niži i širi, a analiza traje dugo . Ako se tijekom kromatografije temperatura stupca povećava konstantnom brzinom (programiranje temperature), tada će se vrhovi bliski po širini na kromatogramu ravnomjerno nalaziti.

Aktivni ugljen, silicij gelovi, porozno staklo i aluminijev oksid uglavnom se koriste kao adsorbensi za HAC. Nehomogenost površine aktivnih adsorbenata odgovorna je za glavne nedostatke HAC metode i nemogućnost određivanja jako adsorbiranih polarnih molekula. Međutim, moguće je analizirati smjese visoko polarnih tvari na geometrijski i kemijski homogenim makroporoznim adsorbensima. Posljednjih godina proizvedeni su adsorbenti s manje ili više ujednačenom površinom, poput poroznih polimera, makroporoznih silika gela (silokrom, porozil, sferosil), poroznih stakala i zeolita.

Metoda plinsko adsorpcijske kromatografije najšire se koristi za analizu smjesa plinova i nisko vrelišnih ugljikovodika koji ne sadrže aktivne funkcionalne skupine. Izoterme adsorpcije takvih molekula bliske su linearnim. Na primjer, za odvajanje O 2, N 2, CO, CH 4, CO 2, glina se uspješno koristi. Temperatura stupca programirana je za skraćivanje vremena analize smanjenjem t R plinova visokog ključanja. Na molekularnim sitima - visoko poroznim prirodnim ili sintetičkim kristalnim materijalima, čije su sve pore približno iste veličine (0,4-1,5 nm) - mogu se odvojiti vodikovi izotopi. Sorbenti, nazvani prapak, koriste se za odvajanje metalnih hidrida (Ge, As, Sn, Sb). GAC metoda na kolonama sa poroznim polimernim sorbentima ili ugljikovim molekularnim sitima najbrža je i najprikladnija metoda za određivanje vode u anorganskim i organskim materijalima, poput otapala.

5.2 Plin- tekućinska kromatografija

U analitičkoj se praksi češće koristi metoda plinsko -tekućinske kromatografije (GLC). To je zbog iznimne raznolikosti tekućih stacionarnih faza, što olakšava odabir faze selektivne za datu analizu, s linearnošću distribucijske izoterme u širem rasponu koncentracija, što omogućuje rad s velikim uzorcima i jednostavnost dobivanja stupova s ​​ponovljivom učinkovitošću.

Mehanizam raspodjele komponenata između nosača i stacionarne tekuće faze temelji se na njihovom otapanju u tekućoj fazi. Selektivnost ovisi o dva čimbenika: tlaku pare analita i njegovu koeficijentu aktivnosti u tekućoj fazi. Prema Raoultovom zakonu, pri otapanju, tlak pare tvari nad otopinom str i izravno je proporcionalan njegovom koeficijentu aktivnosti g molarni udio N i u otopini i tlaku pare čiste tvari P ° i na zadanoj temperaturi:

p i = N i P ° I (2)

Budući da je koncentracija i -te komponente u ravnotežnoj parnoj fazi određena njezinim parcijalnim tlakom, može se pretpostaviti da,

P i ~ c m, i N i ~ c s tada

i koeficijent selektivnosti:

Dakle, što je niže vrelište tvari (veći P 0 i), to se slabije zadržava u kromatografskom stupcu.

Ako su vrelišta tvari ista, tada se razlike u interakciji sa stacionarnom tekućom fazom koriste za njihovo razdvajanje: što je jača interakcija, manji je koeficijent aktivnosti i veće zadržavanje.

Stacionarne tekuće faze . Važno je odabrati ispravnu stacionarnu tekuću fazu kako bi se osigurala selektivnost kolone. Ova faza mora biti dobro otapalo za komponente smjese (ako je topljivost niska, komponente vrlo brzo napuštaju kolonu), nehlapno (tako da ne isparava pri radnoj temperaturi kolone), kemijski inertno , mora imati nisku viskoznost (u protivnom se proces difuzije usporava) i kada se nanese na nosač tvori jednoliki film čvrsto vezan za njega. Snaga odvajanja stacionarne faze za komponente datog uzorka treba biti povećana.

Postoje tri vrste tekućih faza: nepolarne (zasićeni ugljikovodici itd.), Umjereno polarne (esteri, nitrili itd.) I polarne (poliglikoli, hidroksilamin itd.).

Poznavajući svojstva stacionarne tekuće faze i prirodu tvari koje treba odvojiti, na primjer, klasu, strukturu, moguće je brzo odabrati selektivnu tekuću fazu prikladnu za odvajanje date smjese. Treba imati na umu da će vrijeme zadržavanja komponenti biti prihvatljivo za analizu ako su polariteti stacionarne faze i tvari analiziranog uzorka bliski. Za otopljene tvari bliskog polariteta, redoslijed ispiranja obično korelira s vrelištima, a ako je temperaturna razlika dovoljno velika, moguće je potpuno odvajanje. Za odvajanje blisko ključajućih tvari različitog polariteta koristi se stacionarna faza koja selektivno drži jednu ili više komponenti zbog interakcije dipol -dipol. S povećanjem polariteta tekuće faze, vrijeme zadržavanja polarnih spojeva se povećava.

Za jednoličnu primjenu tekuće faze na čvrstom nosaču, pomiješa se s visoko hlapljivim otapalom, poput etera. Ovoj otopini dodaje se čvrsta podloga. Smjesa se zagrijava, otapalo ispari, a tekuća faza ostaje na nosaču. Stupac je ispunjen suhim nosačem s ovako nanesenom stacionarnom tekućom fazom, pokušavajući izbjeći stvaranje praznina. Za jednoliko pakiranje, struja plina prolazi kroz kolonu i istovremeno lupka po stupu kako bi zabrtvila ambalažu. Zatim se prije pričvršćivanja na detektor stupac zagrije na temperaturu od 50 ° C iznad one na kojoj se namjerava koristiti. U tom slučaju može doći do gubitaka tekuće faze, ali kolona ulazi u stabilan način rada.

Nosioci stacionarnih tekućih faza. Čvrsti nosači za raspršivanje stacionarne tekuće faze u obliku jednolikog tankog filma trebaju biti mehanički jaki s umjerenom specifičnom površinom (20 m2 / g), male i ujednačene veličine čestica, a također moraju biti dovoljno inertni da omoguće adsorpciju na krutoj tvari -plinsko sučelje. faze bila minimalna. Najniža adsorpcija opaža se na nosačima silaniziranog kromosorba, staklenih zrnaca i fluoropakiranja (fluorougljikov polimer). Osim toga, čvrsti nosači ne bi trebali reagirati na povećanje temperature i trebali bi ih lako navlažiti tekuća faza. U plinskoj kromatografiji kelata, silanizirane bijele dijatomejske zemlje - dijatomejski silicijev dioksid ili dijatomejska zemlja - najčešće se koriste kao čvrsti nosač. Diatomit je mikroamorfni silicijev dioksid koji sadrži vodu. Takvi nosači uključuju kromosorb W, plinski krom Q, kromaton N itd. Osim toga, koriste se staklene perle i teflon.

Kemijski povezane faze. Često se koriste modificirani nosači kovalentno vezani za tekuću fazu. U tom slučaju se nepomična tekuća faza čvršće zadržava na površini čak i pri najvišim temperaturama stupa. Na primjer, nosač od dijatomejske zemlje tretira se dugolančanim supstituiranim klorosilanom specifičnog polariteta. Kemijski vezana stacionarna faza učinkovitija je.

6. DISTRIBUCIJSKA KROMATOGRAFIJA. KROMATOGRAFIJA PAPIRA (KROMATOGRAFIJA NA PAPIRU)

Razdjelna kromatografija temelji se na korištenju razlika u topljivosti tvari koja se distribuira u dvije tekuće faze koje se međusobno ne miješaju. Obje faze - PF i NF - su tekuće faze. Kad se tekući PP kreće po tekućem NP, kromatografirane tvari se kontinuirano preraspodjeljuju između obje tekuće faze.

Particijska kromatografija uključuje papirni kromatografika (ili kromatografija na papiru) u svojim uobičajenim verzijama. U ovoj metodi, umjesto ploča s tankim slojem sorbenta koji se koriste u TLC -u, koristi se poseban kromatografski papir na kojem se, impregnirajući, tekući PF pomiče tijekom kromatografije od početne crte do cilja otapala.

Razlikovati normalna faza i obrnuta faza papirna kromatografija.

U opciji normalna faza papirna kromatografska tekućina NF je voda sorbirana u obliku tankog sloja na vlaknima i nalazi se u porama hidrofilni papir (do 25% težine). Ova vezana voda jako se razlikuje po strukturi i fizičkom stanju od obične tekuće vode. U njemu se otapaju komponente smjesa koje treba odvojiti.

Ulogu PF -a koji se kreće po papiru igra još jedna tekuća faza, na primjer, organska tekućina s dodatkom kiselina i vode. Tekući organski PP zasićen je vodom prije kromatografije tako da PP ne otapa u sebi vodu sorbiranu na vlaknima hidrofilnog kromatografskog papira.

Kromatografski papir komercijalno je dostupan. Mora ispunjavati niz zahtjeva: biti pripremljen od visokokvalitetnih vlaknastih sorti pamuka, biti ujednačen po gustoći i debljini, u smjeru orijentacije vlakana, kemijski čist i inertan u odnosu na NF i komponente koje se mogu odvojiti.

U varijanti normalne faze, tekuće smjese sastavljene od različitih otapala najčešće se koriste kao PF. Klasičan primjer takvog PP-a je mješavina octene kiseline, n-butanola i vode u zapreminskom omjeru 1: 4: 5. Također se koriste otapala poput etil acetata, kloroforma, benzena itd.

U opciji obrnuta faza U papirnoj kromatografiji, tekući NP je organsko otapalo, dok voda, vodene ili alkoholne otopine i mješavine kiselina i alkohola djeluju kao tekući PP. Postupak se provodi pomoću hidrofobni hromatografski papir. Dobiva se obradom (impregnacijom) papira s naftalenom, silikonskim uljima, parafinom itd. Nepolarna i niskopolarna organska otapala sorbiraju se na vlaknima hidrofobnog papira i prodiru u njegove pore tvoreći tanki sloj tekućeg NP. Voda se ne lijepi za takav papir niti ga vlaži.

Tehnika kromatografije na papiru uglavnom je ista kao i za TLC metodu. Obično se posude analizirane otopine koje sadrže smjesu tvari koje treba odvojiti nanose na traku kromatografskog papira na početnoj liniji. Nakon isparavanja otapala, papir ispod početne crte uronjen je u PF, stavljajući papir okomito (vješajući ga). Zatvorite komoru poklopcem i kromatografirajte dok PF ne dosegne prednju liniju otapala naznačenu na papiru. Nakon toga proces se prekida, papir se suši na zraku te se provodi otkrivanje mrlja i identifikacija komponenata smjese.

Papirna kromatografija, poput TLC, koristi se u kvalitativnoj i kvantitativnoj analizi.

Za kvantitativno određivanje sadržaja određene komponente smjese koriste se različite metode:

1) polazi od prisutnosti određenog odnosa (proporcionalnog, linearnog) između količine tvari u mrlji i površine mrlje (često se u ovom slučaju prethodno gradi kalibracijski graf);

2) izmjerite izrezano mjesto sa supstancom i čistim papirom iste površine, a zatim pronađite masu tvari koju treba odrediti razlikom;

3) uzeti u obzir odnos intenziteta boje mrlje i sadržaja određene komponente u njoj, koja boji daje mrlju.

U nekim slučajevima tvari sadržane u mrljama ekstrahiraju se s nekim otapalom, a zatim se ekstrakt analizira.

Papirna kromatografija je farmakopejska metoda koja se koristi za odvajanje smjesa koje sadrže i anorganske i organske tvari. Metoda je pristupačna, jednostavna za izvođenje, ali općenito je inferiorna u odnosu na suvremeniju TLC metodu koja koristi tanki sloj sorbenta.

7. SEDIMENTARNA KROMATOGRAFIJA

Metoda taložne kromatografije koristi se prvenstveno za odvajanje i identifikaciju anorganskih iona uključenih u smjese.

Bit metode. Taložna kromatografija temelji se na upotrebi kemijskih reakcija taloženja odvojenih komponenti smjese s taložnim reagensom koji je dio NF. Odvajanje se provodi zbog nejednake topljivosti dobivenih spojeva, koji se mobilnom fazom prenose različitim brzinama: manje topljive tvari prenose se iz PP sporije nego one topljivije.

Primjenu metode možemo ilustrirati primjerom razdvajanja halogenidnih iona: kloridnih iona Cl -, bromidnih iona Br -i jodidnih iona I -, koji se istovremeno nalaze u analiziranoj vodenoj otopini. Da biste to učinili, upotrijebite kromatografski stupac (koji je staklena cijev s slavinom na dnu) napunjen sorbentom. Potonji se sastoji od nosača - aluminijevog oksida Al 2 O 3 ili silicijevog SiO 2 impregniranog otopinom srebrovog nitrata AgNO 3 (sadržaj srebrnog nitrata je oko 10% težinski prema težini nosača sorbenta).

Vodena otopina koja sadrži smjesu aniona za odvajanje prolazi kroz kromatografsku kolonu. Ovi anioni stupaju u interakciju s kationima srebra Ag +, tvoreći slabo topive taloge srebrenih halida:

Ag + + I -> AgIv (žuto)

Ag + + Br -> AgBrv (vrhnje)

Ag + + Cl -> AgClv (bijelo)

Topljivost srebrnih halogenida u vodi raste u slijedu:

Agl (K ° = 8,3 * 10 -17)< АgВг (К° = 5,3*10 -13) < AgCl (K°= 1,78*10 -10),

gdje su vrijednosti proizvoda topljivosti na sobnoj temperaturi navedene u zagradama. Stoga će se u početku stvarati žuti talog srebrovog jodida jer će se na kromatogramu uočiti najmanje topiva žuta (gornja) zona. Tada nastaje zona taloga srebrnog bromida krem ​​boje (srednja zona). U posljednjem zavoju nastaje bijeli talog srebrnog klorida - donja bijela zona, koja na svjetlu potamni zbog fotokemijskog razlaganja srebrovog klorida s oslobađanjem fino raspršenog metalnog srebra.

Rezultat je primarni taložni kromatogram.

Za jasnije razdvajanje zona, nakon dobivanja primarnog kromatograma, čisto otapalo se propušta kroz kolonu kako bi se dobio sekundarni taložni kromatogram s jasnim odvajanjem taložnih zona.

U opisanom primjeru talog je uključen u NF, a kroz kolonu je propuštena otopina koja sadrži smjesu odvojenih iona. Obrnuto, otopinu taloga je moguće propustiti kroz kolonu u kojoj se nalaze ioni za kromatografiju. U ovom slučaju, međutim, nastaju mješovite zone.

Shema razdvajanja iona Cl-, Br- i I- u kromatografskoj koloni taložnom kromatografijom.

7.1 Klasifikacija metoda sedimentne kromatografije prema eksperimentalnoj tehnici

Obično razlikujem stupast taložna kromatografija provedena u kromatografskim stupcima, i ravan kromatografija taloga, provedena na papiru ili u tankom sloju sorbenta.

Kao sorbenti u taložnoj kromatografiji koriste se mješavine inertnih nosača s taložnim sredstvom; sorbenti koji zadržavaju taloge u obliku iona (smole za izmjenu iona) ili u obliku molekula (aktivni ugljen); papir impregniran otopinom taloga.

Kao nosači najčešće se biraju silika gel, škrob, oksidi aluminija, kalcijevi oksidi, barijev sulfat, smole za izmjenu iona itd. Nosač se koristi u fino raspršenom stanju s veličinom čestica od oko 0,02-0,10 mm.

Kao taložnici koriste se takvi reagensi koji tvore slabo topive taloge s kromatografiranim ionima, na primjer, natrijev jodid NaI, natrijev sulfid Na 2 S, srebrni sulfat Ag 2 SO 4, kalijev ferocijanid K 4, oksikinolin, piridin itd.

Obično se, uporabom metode taložne kromatografije na koloni, nakon prolaska kroz kolonu čistog otapala dobivaju jasno razdvojene zone, od kojih svaka sadrži samo jednu komponentu (u slučaju kada se topljivost taloga razlikuje najmanje tri puta) ). Metodu karakterizira dobra ponovljivost rezultata.

U slučaju stvaranja bezbojnih zona taloženja, kromatogram se razvija ili prolaskom otopine razvijača kroz kolonu, koja daje obojene produkte reakcije s taloženjem, ili neposrednim uvođenjem razvijača u PF ili u NF.

7.2 Kromatografija taloga na papiru

Razmotrimo bit ove metode na primjeru analize vodene otopine koja sadrži smjesu kationa bakra Cu 2+? željezo Fe 3+ i aluminij Al 3+.

U središte lista papira impregniranog otopinom taloga - kalijevog ferocijanida K 4, kapilarno se nanosi analizirana vodena otopina. Bakarni ioni Cu 2+ i željezo Fe 2+ stupaju u interakciju s ionima ferocijanida stvarajući slabo topive taloge:

2Cu 2+ + 4-> Cu 2 (smeđa)

4Fe 3+ + 3 4-> Fe4 (plavo)

Budući da je bakar (II) ferocijanid manje topljiv od željeza (III) ferocijanida, prvo se taloži bakar (II) ferocijanid talog, tvoreći središnju smeđu zonu. Tada nastaje plavi talog željeznog (III) ferocijanida koji daje plavu zonu. Aluminijski ioni prelaze na periferiju, dajući bezbojnu zonu, budući da ne tvore obojeni aluminijski ferocijanid.

Shema odvajanja Cu2 +, Fe3 + i Al3 + taložnom kromatografijom.

Na taj način dobiva se primarni kromatogram u kojem se zone taloženja djelomično preklapaju.

Zatim se dobije sekundarni kromatogram. Za to se prikladno otapalo (u ovom slučaju vodena otopina amonijaka) kapilarno nanosi na središte primarnog kromatograma. Otapalo se spontano pomiče od središta papira prema obodu, noseći sa sobom sedimente, koji se kreću različitim brzinama: zona topljivijeg taloga željeznog ferocijanida kreće se brže od zone manje topivog taloga bakrovog ferocijanida. U ovoj fazi, zbog razlike u brzinama kretanja zona, dolazi do njihovog jasnijeg odvajanja.

Za otvaranje iona aluminija, koji tvore bezbojnu perifernu zonu, razvijen je sekundarni kromatogram - raspršen (iz boce s raspršivačem) otopinom alizarina, organskog reagensa koji s ionima aluminija tvori ružičaste produkte reakcije. Nabavite vanjski ružičasti prsten.

8. IROMJENIČKA KROMATOGRAFIJA

U ionsko-izmjenjivačkoj kromatografiji odvajanje komponenti smjese postiže se zbog reverzibilne interakcije ionizirajućih tvari s ionskim skupinama sorbenta. Zadržavanje elektroneutralnosti sorbenta osigurano je prisutnošću protujona sposobnih za ionsku izmjenu, koji se nalaze u neposrednoj blizini površine. Ion uvedenog uzorka, u interakciji s fiksnim nabojem sorbenta, mijenja se s protuionu. Tvari s različitim afinitetom prema fiksnom naboju odvajaju se na anionskim ili kationskim izmjenjivačima. Anioniti imaju pozitivno nabijene skupine na površini i sorbiraju anione iz pokretne faze. Kationiti, redom, sadrže skupine s negativnim nabojem koje stupaju u interakciju s kationima.

Kao pokretna faza koriste se vodene otopine soli kiselina, baza i otapala poput tekućeg amonijaka, t.j. sustavi otapala s visokom dielektričnom konstantom i velikom sklonošću ioniziranju spojeva. Obično rade s puferskim otopinama koje omogućuju podešavanje pH vrijednosti.

Pri kromatografskom razdvajanju ioni analita natječu se s ionima sadržanim u eluentu, nastojeći stupiti u interakciju s suprotno nabijenim skupinama sorbenta. Iz toga slijedi da se ionsko -izmjenjivačkom kromatografijom može odvojiti bilo koji spoj koji se može ionizirati na bilo koji način. Moguće je analizirati čak i neutralne molekule šećera u obliku njihovih kompleksa s boratnim ionom.

Ion izmjenjivačka kromatografija neophodna je za odvajanje visoko polarnih tvari, koje se ne mogu analizirati GLC -om bez pretvorbe u derivate. Takvi spojevi uključuju aminokiseline, peptide, šećere.

Ion izmjenjivačka kromatografija naširoko se koristi u medicini, biologiji, biokemiji, za kontrolu okoliša, u analizi sadržaja lijekova i njihovih metabolita u krvi i urinu, pesticida u prehrambenim sirovinama, kao i za odvajanje anorganskih spojeva, uključujući radioizotopi, lantanidi, aktinidi itd. Analiza biopolimera (proteini, nukleinske kiseline itd.), za koju je obično trebalo nekoliko sati ili dana, pomoću ionsko izmjenjivačke kromatografije provodi se za 20-40 minuta uz bolje odvajanje. Korištenje ionsko izmjenjivačke kromatografije u biologiji omogućilo je promatranje uzoraka izravno u biološkim medijima, smanjujući mogućnost preuređenja ili izomerizacije, što može dovesti do pogrešnog tumačenja konačnog rezultata. Zanimljivo je koristiti ovu metodu za kontrolu promjena u biološkim tekućinama. Korištenje poroznih izmjenjivača slabih aniona na bazi silika gela omogućilo je odvajanje peptida. Mehanizam ionske izmjene može se predstaviti u obliku sljedećih jednadžbi:

za izmjenu aniona X - + R + Y - - Y - + R + X -

za izmjenu kationa X + + R - Y + - Y + + R - X +

U prvom slučaju ion uzorka X - konkurira ionu pokretne faze Y - za ionske centre R + ionskog izmjenjivača, a u drugom kationi uzorka X + stupaju u konkurenciju s ioni pokretne faze Y + za ionske centre R -.

Prirodno, ioni uzorka, koji slabo stupaju u interakciju s ionskim izmjenjivačem, s tim će se natjecanjem slabo zadržati na koloni i prvi će se isprati iz nje, i obrnuto, jače zadržani ioni bit će posljednji eluirati iz kolone. Sekundarne interakcije neionske prirode obično nastaju zbog adsorpcijske ili vodikove veze uzorka s neionskim dijelom matrice ili zbog ograničene topljivosti uzorka u pokretnoj fazi.

Odvajanje posebnih tvari ovisi prvenstveno o izboru najpogodnijeg sorbenta i pokretne faze. Ionsko izmjenjivačke smole i silika gelovi s cijepljenim jonogenim skupinama koriste se kao stacionarne faze u ionsko izmjenjivačkoj kromatografiji.

Polistirenske smole za izmjenu iona za HPLC s veličinom zrna 10 μm ili manjom imaju selektivnost i stabilnost, ali njihovu mrežnu strukturu karakterizira udaljenost između čvorova mreže od 1,5 nm, što je znatno manje od veličine pora silikagela koji se koristi za adsorpcijskom kromatografijom (10 nm), usporava prijenos mase i stoga uvelike smanjuje učinkovitost. Smole za izmjenu iona koje se koriste u HPLC uglavnom su kopolimeri stirena i divinilbenzena. Obično se dodaje 8-12% potonjeg. Što je veći sadržaj di-vinilbenzena, veća je krutost i čvrstoća polimera, veći je kapacitet i, u pravilu, selektivnost te manje bubrenje.

Slični dokumenti

    Opće karakteristike procesa kromatografije. Fizikalno -kemijski temelji tankoslojne kromatografije, klasifikacija metoda analize. Mogućnosti kromatografije za fazna stanja. Kontrola kvalitete hrane pomoću TLC metode, opreme.

    seminarski rad, dodan 27.12.2009

    Fenomeni koji se javljaju tijekom kromatografije. Dva pristupa objašnjenju su teorijska teorija ploča i kinetička teorija. Plinska, tekuća, papirna kromatografija. Metoda ionske izmjene. Slučajevi primjene ionsko izmjenjivačke kromatografije. Gel kromatografija.

    sažetak, dodano 24.01.2009

    Pojam i struktura polimernih sorbenata, povijest njihovog nastanka i razvoja, značaj u procesu particijske kromatografije. Vrste polimernih sorbenata, mogućnost njihove uporabe u kromatografiji s isključivanjem po veličini. Značajke uporabe tvrdih gelova.

    sažetak, dodano 01.07.2010

    Pojava i razvoj kromatografije. Razvrstavanje kromatografskih metoda. Kromatografija na čvrstoj stacionarnoj fazi: plin, tekućina (apsorpcija tekućine). Tekuća stacionarna fazna kromatografija: plinsko-tekućinska i gel kromatografija.

    sažetak, dodano 01.05.2009

    Bit metode kromatografije, povijest njezina razvoja i vrste. Područja primjene kromatografije, instrumenata ili instalacija za kromatografsko odvajanje i analizu smjesa tvari. Dijagram plinskog kromatografa, njegovi glavni sustavi i princip rada.

    sažetak, dodano 25.09.2010

    Osnove metode inverzne plinske kromatografije. Plinska kromatografija univerzalna je metoda za kvalitativnu i kvantitativnu analizu složenih smjesa i metoda za dobivanje pojedinačnih komponenti u čistom obliku. Primjena invertirane plinske kromatografije.

    seminarski rad, dodan 01.09.2010

    Bit i sadržaj kromatografije s ionskim parovima, njezina uporaba u tekućinskoj kromatografiji i ekstrakciji za ekstrakciju lijekova i njihovih metabolita iz bioloških tekućina u organsku fazu. Mogućnosti kromatografije s ionskim parovima, prepoznatljive značajke.

    sažetak, dodano 01.07.2010

    Plinska kromatografija jedna je od najperspektivnijih fizikalno -kemijskih metoda istraživanja, koja se u današnje vrijeme brzo razvija. Razvrstavanje kromatografskih metoda. Različite karakteristične značajke procesa. Bit metoda kromatografije.

    sažetak, dodano 25.01.2010

    Suština tekućinske kromatografije visokih performansi (HPLC) kao metode za analizu i odvajanje složenih nečistoća. Sorbenti, koordinacijski zasićeni kelati; zakonitosti utjecaja strukture liganda na ponašanje kelata u uvjetima kromatografije sa obrnutom fazom.

    sažetak, dodano 11.10.2011

    Koncept i glavne faze SEC metode, njezina glavna značajka i opseg primjene, sorte i njihove prepoznatljive značajke. Karakterizacija opreme koja se koristi u postupku kromatografije s isključivanjem veličine.

Mnoga otkrića prošlog stoljeća zaslužna su za ruskog znanstvenika Mihaila Tsveta i njegovu metodu kromatografske analize. Veliki broj izvanrednih istraživača duguje mu za svoje uspjehe, a mnogi su dužni i Nobelove nagrade!

"... Bez djela Michaela Colora, mi, svi" pigmenti ", ne bismo imali što raditi ..." - mišljenje je jednog poznatog engleskog znanstvenika.

Mihail Semenovič Tsvet (1872-1919) - sin Talijanke i ruski intelektualac. Rođen je u Italiji u gradu Asti, u blizini Torina. 1891. Mihail je završio Ženevsku gimnaziju i upisao Fizičko -matematički fakultet Sveučilišta u Ženevi. Nakon izlaganja teze "Istraživanje fiziologije stanice. Materijali za poznavanje kretanja protoplazme, plazma membrana i kloroplasta" Tsvet je u listopadu 1896. doktorirao prirodne znanosti. U prosincu iste godine stiže u Sankt Peterburg.

Mihail nije znao da diploma u Ženevi nije priznata u Rusiji. Stoga je morao surađivati ​​s poznatim botaničarom Andrejem Sergejevičem Famintsinom, koji je također proučavao klorofil, moglo bi se reći, na temelju prava ptica. U Sankt Peterburgu Tsvet je upoznao druge izvanredne botaničare i fiziologe biljaka: I.P. Borodin, M.S. Voronin, A.N. Beketov. Bilo je to briljantno društvo izvornih mislilaca bogatih ideja i vještih eksperimentatora. Tsvet je nastavio istraživanje kloroplasta, pripremajući se istovremeno za nove magistarske ispite i za obranu disertacije. Ispite je položio 1899., a magistarski rad obranio je na Kazanskom sveučilištu 23. rujna 1901. godine.

Od studenog 1901. Tsvet radi kao asistent na Odsjeku za anatomiju i fiziologiju biljaka Sveučilišta u Varšavi. Na XI kongresu prirodoslovaca i liječnika Mihail Semenovič napravio je izvješće "Metode i zadaci fiziološkog proučavanja klorofila", u kojem je prvi put izvijestio o metodi adsorpcijske kromatografije.

Mihail Semenovič dugo je rješavao problem odvajanja pigmenata zelenog lišća, a oni su vrlo slični po svojstvima. Osim toga, lišće sadrži i druge, vrlo svijetle, pigmente - karotenoide. Zahvaljujući karotenoidima u jesen se pojavljuju žuti, narančasti, grimizni listovi. Međutim, sve dok klorofili nisu uništeni, bilo ih je gotovo nemoguće odvojiti od karotenoida.

Kako je primijetio Yu.G. Chirkov, "Očigledno, otkriće Boje bilo je reakcija na tada sirove i smrtonosne za pigmente metode njihovog odvajanja. Evo jedne od tehnika.

Najprije se vadio alkoholni ekstrakt klorofila, zatim se kuhao tri sata uz dodavanje jake lužine (kaustični kalij) u otopinu. Kao rezultat toga, klorofil se raspada na sastavne dijelove - zelene i žute pigmente.

No, uostalom, u procesu stvaranja ovog napitka (gotovo alkemijske manipulacije), prirodni klorofil mogao bi biti uništen. Tada bi se istraživač morao pozabaviti komadima pigmenata, pa čak i proizvodima njihove kemijske transformacije. "

O tome kako se veliko otkriće ostvarilo, piše S.E. Schnol: "Uzeo je staklenu cijev, napunio je kredom u prahu i izlio malo alkoholnog ekstrakta lišća na gornji sloj. Ekstrakt je bio smeđe-zelen, a gornji sloj stupca krede postao je iste boje. Cijev s kreda čisti alkohol. Kap po kap sljedeći dio otapala eluirao je pigmente iz zrna krede koja su se pomaknula niz cijev. Tamo su svježa zrnca krede adsorbirala pigmente i davala ih novim dijelovima otapala. na malo drugačiju snagu adsorpcije (lakoća ispiranja) koju je odnijelo mobilno otapalo, različiti pigmenti kretali su se duž stupca krede različitim brzinama i formirali jednolične obojene pruge čistih tvari u koloni krede. Bilo je lijepo: svijetlo zelena pruga, nešto žutija zelena pruga - to su dvije vrste klorofila - i svijetla žuto -narančasta pruga od karotenoida. MS je ovu sliku nazvao kromatogramom ".

"Boja je pokazala", piše Chirkov, "da kada biljni pigmenti otopljeni u tekućini prođu kroz sloj bezbojnog poroznog sorbenta, pojedinačni pigmenti raspoređeni su u obliku obojenih zona - svaki pigment ima svoju boju ili barem prah sorbenta (može biti kreda, šećer u prahu ...) adsorbira (upija površno: latinski adsorbere znači "progutati") različite pigmente s nejednakom jakošću: neki mogu "skliznuti" s daljnjim protokom otopine, drugi će biti zadržani bliže. - kromatografija ".

Tako je naizgled nerješiv problem riješen. Metoda se pokazala genijalno jednostavnom. Uopće nije sličan glomaznim, složenim postupcima koji su zahtijevali veliki broj prethodno korištenih reagensa.

Možda je ta jednostavnost bila razlog što većina suvremenika ili nije prihvatila ovo nevjerojatno otkriće, ili se, što je još žalosnije, oštro pobunila protiv njegovog autora.

Ali vrijeme je sve stavilo na svoje mjesto. Boja je izumila kromatografiju za istraživanje klorofila. Prvo je izolirao tvar koju je nazvao klorofil alfa i klorofil beta. Pokazalo se da je prikladan za istraživanje ne samo pigmenata, već i bezbojnih, neobojenih smjesa - proteina, ugljikohidrata. Šezdesetih godina dvadesetog stoljeća, nekoliko tisuća studija već je bilo posvećeno kromatografiji. Kromatografija je postala univerzalna metoda.

"... Načelo kromatografskog odvajanja tvari, koje je otkrio M. Tsvet, temelji se na mnogim različitim metodama kromatografske analize. Bez njegove uporabe, većina postignuća u znanosti i tehnologiji 20. stoljeća bila bi nemoguća ...

Sve se to temelji na jednoj općoj ideji. Jednostavno je. Ovo je, u biti, ideja geometrijske progresije. Neka postoje dvije tvari koje su po svim svojim svojstvima vrlo bliske. Niti taloženje, niti ekstrakcija, niti adsorpcija ne uspijevaju ih u značajnoj mjeri odvojiti. Neka se jedna tvar adsorbira na površini, na primjer, kalcijev karbonat (tj. Manje od 1 posto).

Drugim riječima, njegov sadržaj na adsorbentu bit će 0,99 sadržaja onog drugog. Adsorbent tretiramo bilo kojim otapalom, tako da dolazi do desorpcije (odvajanje) i ispiranja (ispiranja) obje tvari i obje prelaze iz adsorbenta u otapalo, a ovu rezultirajuću otopinu premještamo u svježi dio adsorbenta. Tada će udio prve tvari na površini adsorbenta ponovno biti jednak 0,99 sadržaja drugog, tj. Dio jednak 0,99 x 0,99 = 0,98 početne količine. Još jednom ćemo provesti eluciju i ponovno adsorpciju - sada će udio prve tvari biti 0,98 x 0,99 = 0,97 sadržaja druge. Kako bi sadržaj prve tvari na sljedećoj dozi adsorbenta bio samo 1 posto sadržaja druge, bit će potrebno ponoviti ciklus adsorpcije-eluiranja oko 200 puta ...

Ideja višestruke ponovne adsorpcije na odvojene tvari može se promijeniti u višestruku preraspodjelu smjese tvari u sustavu otapala koji se ne miješaju. To je osnova particijske kromatografije. Ista ideja temelji se na suvremenim metodama elektroforeze, kada se smjesa tvari kreće različitim brzinama duž različitih adsorbenata u električnom polju.

1. UVOD.

2. Pojava i razvoj kromatografije.

3. Razvrstavanje kromatografskih metoda.

4. Kromatografija na čvrstoj stacionarnoj fazi:

a) plinska (plinska adsorpcijska) kromatografija;

b) kromatografija na tekućini (apsorpcija tekućine).

5. Kromatografija na tekućoj stacionarnoj fazi:

a) plinsko-tekućinska kromatografija;

b) gel kromatografija.

6. Zaključak.

Kako se zrake spektra, u koloni kalcijevog karbonata, redovito raspoređuju različite komponente mješavine pigmenata, što omogućuje određivanje njihovog kvalitativnog i kvantitativnog određivanja. Ovako dobiven pripravak nazivam kromatogramom, a predloženu tehniku ​​- kromatografskom.

M.S.Tsvet, 1906

UVOD

Potreba za odvajanjem i analizom mješavine tvari ne suočava se samo s kemičarom, već i sa mnogim drugim stručnjacima.

U moćnom arsenalu kemijskih i fizikalno -kemijskih metoda razdvajanja, analize, proučavanja strukture i svojstava pojedinih kemijskih spojeva i njihovih složenih smjesa jedno od vodećih mjesta zauzima kromatografija.

Kromatografija je fizikalno -kemijska metoda za odvajanje i analizu smjesa plinova, para, tekućina ili otopljenih tvari i određivanje fizikalno -kemijskih svojstava pojedinih tvari, na temelju raspodjele odvojenih komponenti smjesa između dvije faze: pokretne i stacionarne. Tvari koje čine stacionarnu fazu nazivaju se sorbenti. Stacionarna faza može biti čvrsta ili tekuća. Mobilna faza je protok tekućine ili plina koji se filtrira kroz sloj sorbenta. Pokretna faza djeluje kao otapalo i nosač za analiziranu smjesu tvari, pretvorenu u plinovito ili tekuće stanje.

Postoje dvije vrste sorpcije: adsorpcija - apsorpcija tvari čvrstom površinom i apsorpcija - otapanje plinova i tekućina u tekućim otapalima.

2. Ustaorazvoj i razvoj kromatografije

Pojava kromatografije kao znanstvene metode povezana je s imenom izvanrednog ruskog znanstvenika Mihaila Semenoviča Cveta (1872. - 1919.), koji je 1903. godine otkrio kromatografiju tijekom istraživanja mehanizma pretvorbe sunčeve energije u biljnim pigmentima. Ovo je godina i treba je smatrati datumom stvaranja kromatografske metode.

M.S. Boja je propustila otopinu analita i mobilnu fazu kroz stupac adsorbenta u staklenoj cijevi. S tim u vezi njegova se metoda naziva kolonska kromatografija. Godine 1938. N.A. Izmailov i M.S. Schreiber je predložio izmjenu Tsvet metode i odvajanje smjese tvari na ploču prekrivenu tankim slojem adsorbenta. Tako se pojavila tankoslojna kromatografija koja omogućuje analizu s tragovima u tvari.

Godine 1947. T.B. Gapon, E.N. Gapon i F.M. Šemjakin je prvi proveo kromatografsko odvajanje mješavine iona u otopini, objašnjavajući to prisutnošću reakcije izmjene između iona sorbenta i iona sadržanih u otopini. Tako je otkriven još jedan smjer kromatografije - ionsko izmjenjivačka kromatografija. Trenutno je iona izmjenjivačka kromatografija jedno od najvažnijih područja kromatografske metode.

E.N. i G.B. Gapon je 1948. godine implementirao ono što je M.S. Ideja u boji mogućnosti kromatografskog odvajanja mješavine tvari na temelju razlike u topljivosti teško topljivih taloga. Pojavila se kromatografija taloga.

Godine 1957. M. Golay je predložio primjenu sorbenta na unutarnje stijenke kapilarne cijevi - kapilarna kromatografija. Ova vam opcija omogućuje analizu tragova višekomponentnih smjesa.

Šezdesetih godina prošlog stoljeća postalo je moguće sintetizirati ionske i nenabijene gelove sa strogo definiranim veličinama pora. To je omogućilo razvoj varijante kromatografije čija je bit odvajanje smjese tvari na temelju razlike u njihovoj sposobnosti prodiranja u gel -gel kromatografiju. Ova metoda omogućuje odvajanje smjesa tvari različite molekulske mase.

Trenutno je kromatografija doživjela značajan razvoj. Danas razne kromatografske metode, osobito u kombinaciji s drugim fizikalnim i fizikalno -kemijskim metodama, pomažu znanstvenicima i inženjerima u rješavanju različitih, često vrlo složenih problema u znanstvenim istraživanjima i tehnologiji.

3. Klasičnaacija kromatografskih metoda

Raznolikost modifikacija i varijanti kromatografske metode zahtijeva njihovu sistematizaciju ili klasifikaciju.

Klasifikacija se može temeljiti na različitim značajkama, naime:

1. agregatno stanje faza;

2. mehanizam odvajanja;

3. način provođenja procesa;

4. svrha procesa.

Klasifikacija prema agregatnom stanju faza:

plinska (pokretna faza - plin), plinsko -tekućinska (pokretna faza - plin, stacionarna faza - tekućina), tekuća (pokretna faza - tekućina) kromatografija.

Razvrstavanje prema mehanizmu odvajanja.

Adsorpcijska kromatografija temelji se na selektivnoj adsorpciji (apsorpciji) pojedinih komponenti analizirane smjese odgovarajućim adsorbensom. Adsorpcijsku kromatografiju dijelimo na tekućinu (tekućinsko-adsorpcijska kromatografija) i plin (plinsko-adsorpcijsku kromatografiju).

Ion izmjenjivačka kromatografija temelji se na korištenju procesa izmjene iona koji se javljaju između pokretnih iona adsorbenta i iona elektrolita pri prolasku otopine analita kroz kolonu ispunjenu ionskim izmjenjivačem (ionski izmjenjivač). Ionski izmjenjivači su netopljivi anorganski i organski spojevi velike molekularne mase. Kao izmjenjivači iona koriste se glinica, permutit, sulfokarbon i razne sintetičke organske tvari za izmjenu iona-smole za izmjenu iona.

Kromatografija taloga temelji se na različitoj topljivosti precipitata koje tvore komponente analizirane smjese s posebnim reagensima. Na primjer, kada otopina mješavine soli Hg (II) i Pb prođe kroz kolonu s nosačem koji je prethodno impregniran otopinom KI, nastaju 2 obojena sloja: gornji, obojen u narančasto-crvenu (HgI 2) , a donji, žuto obojen (PbI 2).

Klasifikacija prema načinu izvođenja procesa.

Kolonska kromatografija je vrsta kromatografije u kojoj se kolona koristi kao nosač za stacionarno otapalo.

Papirna kromatografija je vrsta kromatografije u kojoj se umjesto kolone koriste nosači za stacionarno otapalo trake ili listovi filtriranog papira koji ne sadrže mineralne nečistoće. U tom slučaju, kap ispitne otopine, na primjer mješavine otopina soli Fe (III) i Co (II), nanosi se na rub papirnate trake. Papir se suspendira u zatvorenoj komori (slika 1) ispuštanjem njegova ruba kapljicom ispitne otopine nanesene na njega u posudu s pokretnim otapalom, na primjer, s n-butil alkoholom. Pokretno otapalo, krećući se duž papira, smoči ga. U tom se slučaju svaka tvar sadržana u analiziranoj smjesi kreće svojstvenom brzinom u istom smjeru kao otapalo. Na kraju odvajanja iona, papir se osuši i zatim raspršuje reagensom, u ovom slučaju otopinom K 4, koja tvori obojene spojeve sa tvarima koje treba odvojiti (plavo - s ionima željeza, zeleno - s kobaltom ioni). Dobivena područja u obliku mrlja u boji omogućuju utvrđivanje prisutnosti pojedinih komponenti.

Papirna kromatografija u kombinaciji s uporabom organskih reagensa omogućuje kvalitativnu analizu složenih smjesa kationa i aniona. Na jednom se kromatogramu pomoću jednog reagensa može otkriti niz tvari budući da svaku tvar karakterizira ne samo odgovarajuća boja, već i određeno mjesto lokalizacije na kromatogramu.

Tankoslojna kromatografija je vrsta kromatografije koja je po mehanizmu odvajanja slična papirnoj. Njihova je razlika u tome što se umjesto listova papira odvajanje vrši na pločama premazanim tankim slojem sorbenta od glinice u prahu, celuloze, zeolita, silikagela, dijatomejske zemlje itd. i zadržavanje nepokretnog otapala. Glavna prednost tankoslojne kromatografije je jednostavnost aparata, jednostavnost i velika brzina pokusa, dovoljna jasnoća odvajanja smjese tvari i mogućnost analize ultramikrokoličina tvari.

Razvrstavanje prema namjeni kromatografskog postupka.

Kromatografija je od najveće važnosti kao metoda za kvalitativnu i kvantitativnu analizu smjesa tvari (analitička kromatografija).

Pripremna kromatografija je vrsta kromatografije u kojoj se odvajanje smjese tvari provodi u pripremne svrhe, tj. za dobivanje manje ili više značajnih količina tvari u čistom obliku, bez nečistoća. Zadatak preparativne kromatografije također može biti koncentriranje i naknadna izolacija iz mješavine tvari sadržanih u obliku nečistoća u tragovima do osnovne tvari.

Neanalitička kromatografija je vrsta kromatografije koja se koristi kao metoda znanstvenog istraživanja. Koristi se za proučavanje svojstava sustava, poput otopina, kinetike kemijskih procesa, svojstava katalizatora i adsorbenata.

Dakle, kromatografija je univerzalna metoda za analizu smjesa tvari, dobivanje tvari u čistom obliku, kao i metoda za proučavanje svojstava sustava.

4. Kromatografijafia na čvrstoj stacionarnoj fazi

ali)Plin (gazo-adsorbiratitionalne) kromatografija

Plinska kromatografija je kromatografska metoda u kojoj je pokretna faza plin. Plinska kromatografija našla je najveću primjenu za odvajanje, analizu i proučavanje tvari i njihovih smjesa koje prolaze bez raspadanja u stanje pare.

Jedna od mogućnosti plinske kromatografije je plinska adsorpcijska kromatografija - metoda u kojoj je stacionarna faza kruti adsorbent.

U plinskoj kromatografiji koristi se inertni plin kao pokretna faza (nosivi plin): helij, dušik, argon, mnogo rjeđe vodik i ugljikov dioksid. Ponekad je nosivi par par visoko hlapljivih tekućina.

Plinski kromatografski postupak obično se provodi u posebnim uređajima koji se nazivaju plinski kromatografi (slika 3). Svaki od njih ima sustav za opskrbu protokom nosivog plina, sustav za pripremu i ubrizgavanje mješavine koja se proučava, kromatografski stup sa sustavom za regulaciju njegove temperature, sustav za analizu (detektor) i sustav za snimanje odvajanja i rezultati analize (snimač).

Temperatura je od velike važnosti u plinsko adsorpcijskoj kromatografiji. Njegova uloga prvenstveno leži u promjeni sorpcijske ravnoteže u sustavu plin -krutina. Točan odabir temperature stupca određuje i stupanj odvajanja komponenti smjese, i učinkovitost stupca, i ukupnu brzinu analize. Postoji određeni temperaturni raspon stupca u kojem je kromatografska analiza optimalna. Tipično, ovaj temperaturni raspon je u području blizu vrelišta određenog kemijskog spoja. Kad se vrelišta komponenti smjese međusobno uvelike razlikuju, koristi se programiranje temperature stupca.

Odvajanje u kromatografskom stupcu najvažniji je, ali preliminarni, postupak cijelog procesa plinsko -kromatografske analize. Binarne smjese (nosivi plin - komponenta) koje napuštaju kolonu u pravilu ulaze u uređaj za detekciju. Ovdje se promjene koncentracija komponenata tijekom vremena pretvaraju u električni signal, koji se bilježi pomoću posebnog sustava u obliku krivulje, koji se naziva kromatogram. Rezultati cijelog pokusa uvelike ovise o ispravnom izboru vrste detektora i njegove izvedbe. Postoji nekoliko klasifikacija detektora. Razlikovati diferencijalne i integralne detektore. Diferencijalni detektori bilježe trenutnu vrijednost jedne od karakteristika (koncentracija ili protok) tijekom vremena. Integralni detektori zbrajaju količinu tvari u određenom vremenskom razdoblju. Također koriste detektore različitih vrsta, osjetljivosti i namjene: termokonduktometrijski, ionizacijski, spektroskopski, maseni spektrometrijski, kulometrijski i mnogi drugi.

Primjena plinske adsorpcijske kromatografije

Plinska adsorpcijska kromatografija koristi se u kemijskoj i petrokemijskoj industriji za analizu proizvoda kemijske i petrokemijske sinteze, sastava uljnih frakcija, za određivanje čistoće reagensa i sadržaja ključnih proizvoda u različitim fazama tehnoloških procesa itd.

Analiza trajnih plinova i lakih ugljikovodika, uključujući izomere, plinskom kromatografijom traje 5 - 6 minuta. Ranije je na tradicionalnim analizatorima plina ova analiza trajala 5-6 sati. Sve je to dovelo do činjenice da se plinska kromatografija počela široko koristiti ne samo u istraživačkim institutima i kontrolnim i mjernim laboratorijima, već je ušla i u sustave složene automatizacije industrijskih poduzeća.

Danas se plinska kromatografija također koristi u potrazi za naftnim i plinskim poljima, što omogućuje određivanje sadržaja organske tvari u uzorcima uzetim iz tla, što ukazuje na blizinu naftnih i plinskih polja.

Plinska kromatografija uspješno se koristi u forenzičkoj znanosti, gdje se koristi za utvrđivanje identiteta uzoraka krvnih mrlja, benzina, ulja, lažnih skupih prehrambenih proizvoda itd. Plinska kromatografija vrlo se često koristi za određivanje sadržaja alkohola u krvi vozača automobila. Nekoliko kapi krvi iz prsta dovoljno je da saznate koliko je, kada i kakvo alkoholno piće popio.

Plinska kromatografija omogućuje nam dobivanje vrijednih i jedinstvenih informacija o sastavu mirisa prehrambenih proizvoda, poput sira, kave, kavijara, konjaka itd. Ponekad nam podaci dobiveni plinskom kromatografskom analizom ne odgovaraju. Na primjer, često se prekomjerne količine pesticida nalaze u hrani ili voćni sok sadrži trikloretilen, koji se, suprotno zabranama, koristio za povećanje stupnja ekstrakcije karotena iz voća itd. No, ti podaci štite ljudsko zdravlje.

Međutim, nije neuobičajeno da ljudi jednostavno ignoriraju informacije koje dobiju. To se prije svega odnosi na pušenje. Detaljna plinska kromatografska analiza odavno je pokazala da dim cigareta i cigareta sadrži do 250 različitih ugljikovodika i njihovih derivata, od kojih oko 50 ima kancerogeni učinak. Zato se rak pluća javlja kod pušača 10 puta češće, ali ipak milijuni ljudi nastavljaju trovati sebe, svoje kolege i rodbinu.

Plinska kromatografija široko se koristi u medicini za određivanje sadržaja brojnih lijekova, za određivanje razine masnih kiselina, kolesterola, steroida itd. u tijelu pacijenta. Takve analize daju iznimno važne podatke o stanju ljudskog zdravlja, tijeku njegove bolesti, učinkovitosti uporabe određenih lijekova.

Znanstvena istraživanja u metalurgiji, mikrobiologiji, biokemiji, u razvoju sredstava za zaštitu bilja i novih lijekova, u stvaranju novih polimera, građevinskog materijala i u mnogim drugim vrlo različitim područjima ljudske prakse ne mogu se zamisliti bez tako moćne analitičke metode kao što je plin kromatografija.

Plinska kromatografija uspješno se koristi za određivanje sadržaja policikličkih aromatskih spojeva opasnih po zdravlje ljudi u vodi i zraku, razinu benzina u zraku benzinskih postaja, sastav ispušnih plinova automobila u zraku itd.

Ova se metoda naširoko koristi kao jedna od glavnih metoda kontrole čistoće okoliša.

Plinska kromatografija igra važnu ulogu u našim životima, pružajući nam ogromnu količinu informacija. U nacionalnoj ekonomiji i u istraživačkim organizacijama koristi se više od 20 tisuća najrazličitijih plinskih kromatografa koji su neizostavni pomagači u rješavanju mnogih složenih problema s kojima se svakodnevno susreću istraživači i inženjeri.

b)Tekućina (adsorpcija tekućine)kromatografija

Tekuća kromatografija je skupina kromatografskih varijanti u kojima je pokretna faza tekućina.

Jedna od mogućnosti za tekućinsku kromatografiju je kromatografija na tekućoj adsorpciji - metoda u kojoj je stacionarna faza kruti adsorbent.

Iako je tekuća kromatografija otkrivena prije plinske kromatografije, ušla je u razdoblje iznimno intenzivnog razvoja tek u drugoj polovici dvadesetog stoljeća. Trenutno, po stupnju razvijenosti teorije kromatografskog procesa i tehnici instrumentalnog projektiranja, po učinkovitosti i brzini odvajanja teško da je inferiorna u odnosu na metodu plinsko -kromatografske separacije. Štoviše, svaka od ove dvije glavne vrste kromatografije ima svoje primarno područje primjene. Ako je plinska kromatografija prikladna uglavnom za analizu, odvajanje i proučavanje kemikalija molekulske mase 500 - 600, tada se tekućinska kromatografija može koristiti za tvari molekulske mase od nekoliko stotina do nekoliko milijuna, uključujući iznimno složene makromolekule polimera, proteina i nukleinske kiseline. Istodobno, suprotstavljanje različitih kromatografskih metoda inherentno je lišeno zdravog razuma, budući da se kromatografske metode uspješno nadopunjuju, pa se i samom zadatku određene studije mora pristupiti na drugačiji način, naime, koja kromatografska metoda omogućuje njegovo rješavanje s većom brzinom, sadržajem informacija i po nižoj cijeni.

Kao i u plinskoj kromatografiji, suvremena tekućinska kromatografija koristi detektore za kontinuirano bilježenje koncentracije analita u protoku tekućine iz kolone.

Ne postoji jedinstveni univerzalni detektor za tekućinsku kromatografiju. Stoga bi u svakom slučaju trebalo odabrati najprikladniji detektor. Najviše se koriste ultraljubičasti, refraktometrijski, mikroadsorpcijski i transportni plameno -ionizacijski detektori.

Spektrometrijski detektori. Detektori ovog tipa su visoko osjetljivi selektivni uređaji koji omogućuju određivanje vrlo malih koncentracija tvari u protoku tekuće faze. Njihova očitanja malo ovise o temperaturnim fluktuacijama i drugim slučajnim promjenama u okolišu. Jedna od važnih značajki spektrometrijskih detektora je transparentnost većine otapala koja se koriste u tekućinskoj adsorpcijskoj kromatografiji u radnom rasponu valnih duljina.

Najčešće se koristi UV apsorpcija, rjeđe u IR području. U UV području koriste se uređaji koji rade u širokom rasponu - od 200 nm do vidljivog dijela spektra ili na određenim valnim duljinama, najčešće na 280 i 254 nm. Kao izvori zračenja koriste se živinske žarulje niskog tlaka (254 nm), srednjeg tlaka (280 nm) i odgovarajući filtri.

Mikroadsorpcijski detektori. Djelovanje mikroadsorpcijskih detektora temelji se na oslobađanju topline tijekom adsorpcije tvari na adsorbentu, koja je ispunjena ćelijom detektora. Međutim, ne mjeri se toplina, već temperatura adsorbenta na koji se zagrijava uslijed adsorpcije.

Mikroadsorpcijski detektor prilično je osjetljiv instrument. Njegova osjetljivost ovisi prvenstveno o toplini adsorpcije.

Mikroadsorpcijski detektori su svestrani, prikladni za otkrivanje i organskih i anorganskih tvari. Istodobno, teško je dobiti dovoljno jasne kromatograme na njima, osobito s nepotpunim odvajanjem komponenata smjese.

5. Chromatografija na tekućoj stacionarnoj fazi

a) Plinsko-tekućinska kromatografija

Plinsko-tekućinska kromatografija je plinska kromatografska metoda u kojoj je stacionarna faza nisko hlapljiva tekućina taložena na čvrstom nosaču.

Ova vrsta kromatografije koristi se za odvajanje plinova i para tekućina.

Glavna razlika između plinsko-tekućinske kromatografije i plinsko-adsorpcijske kromatografije je ta što se u prvom slučaju metoda temelji na upotrebi procesa otapanja i naknadnom isparavanju plina ili pare iz tekućeg filma koji drži čvrsti inertni nosač; u drugom slučaju, postupak odvajanja temelji se na adsorpciji i naknadnoj desorpciji plina ili pare na površini krute tvari - adsorbensa.

Postupak kromatografije može se shematski prikazati na sljedeći način. Mješavina plinova ili para hlapljivih tekućina uvodi se strujanjem plina nositelja u kolonu ispunjenu stacionarnim inertnim nosačem, na kojem se distribuira nehlapljiva tekućina (stacionarna faza). Ova tekućina apsorbira plinove i pare koje se ispituju. Zatim se komponente smjese koju treba odvojiti selektivno istiskuju određenim redoslijedom iz kolone.

U plinsko-tekućinskoj kromatografiji koristi se niz detektora koji specifično reagiraju na bilo koje organske tvari ili na organske tvari s određenom funkcionalnom skupinom. To uključuje ionizacijske detektore, detektore hvatanja elektrona, termionske, spektrofotometrijske i neke druge detektore.

Detektor plamena ionizacije (FID). Rad FID -a temelji se na činjenici da organske tvari, ušavši u plamen vodikovog plamenika, podliježu ionizaciji, uslijed čega nastaje ionizacijska struja u komori detektora, koja je ujedno i ionizacijska komora, snage što je proporcionalno broju nabijenih čestica.

PID je osjetljiv samo na organske spojeve te je neosjetljiv ili vrlo slabo osjetljiv na plinove kao što su zrak, sumpor i ugljikovi oksidi, sumporovodik, amonijak, ugljikov disulfid, vodena para i niz drugih anorganskih spojeva. Neosjetljivost FID -a na zrak omogućuje da se koristi za određivanje onečišćenja zraka raznim organskim tvarima.

Pri radu s FID -om koriste se 3 plina: plin -nosilac (helij ili dušik), vodik i zrak. Sva 3 plina moraju biti visoke čistoće.

Detektor argona. U detektoru argona ionizacija je uzrokovana sudarom molekula analita s metastabilnim atomima argona nastalim kao posljedica izloženosti radioaktivnom B zračenju.

Termoionski detektor. Princip rada detektora toplinskih iona je da soli alkalnih metala, isparavajući u plamenu plamenika, selektivno reagiraju sa spojevima koji sadrže halogene ili fosfor. U nedostatku takvih spojeva, u ionizacijskoj komori detektora uspostavlja se ravnoteža atoma alkalnih metala. Prisutnost atoma fosfora, zbog njihove reakcije s atomima alkalnih metala, narušava ovu ravnotežu i uzrokuje pojavu ionske struje u komori.

Budući da termički detektor ima najveću osjetljivost na spojeve koji sadrže fosfor, naziva se fosforni. Ovaj detektor se koristi uglavnom za analizu organofosfatnih pesticida, insekticida i niza biološki aktivnih spojeva.

b)Gel kromatograffia

Gel kromatografija (gel filtracija) je metoda odvajanja smjesa tvari različite molekulske mase filtriranjem analizirane otopine kroz umrežene stanične gelove.

Odvajanje mješavine tvari događa se ako su veličine molekula tih tvari različite, a promjer pora zrna gela konstantan i samo one molekule čija je veličina manja od promjera rupa pora gela može proći. Prilikom filtriranja otopine analizirane smjese, manje molekule, prodirući u pore gela, zadržavaju se u otapalu koje se nalazi u tim porama, te se kreću duž sloja gela sporije od velikih molekula koje ne mogu prodrijeti u pore. Dakle, gel kromatografija omogućuje odvajanje smjese tvari ovisno o veličini i molekulskoj težini čestica tih tvari. Ova metoda odvajanja vrlo je jednostavna, brza i, što je najvažnije, omogućuje odvajanje smjesa tvari u blažim uvjetima od ostalih kromatografskih metoda.

Ako kolonu napunite granulama gela, a zatim u nju ulijete otopinu različitih tvari različite molekulske mase, tada će se, kad se otopina pomakne uz sloj gela u koloni, ta smjesa odvojiti.

Početno razdoblje pokusa: nanošenje otopine analizirane smjese na sloj gela u koloni. Druga faza - gel ne ometa difuziju malih molekula u pore, dok velike molekule ostaju u otopini koja okružuje granule gela. Kad se sloj gela ispere čistim otapalom, velike molekule počinju se kretati brzinom bliskom brzini kretanja otapala, dok se male molekule prvo moraju raspršiti iz unutarnjih pora gela u volumen između zrna i, kao rezultat toga, otapalo se zadržava i ispire kasnije. Smjesa tvari se odvaja prema njihovoj molekularnoj težini. Tvari se ispiru iz kolone prema reduciranju molekularne mase.

Primjena gel kromatografije.

Glavna svrha gel kromatografije je odvajanje smjesa spojeva velike molekulske mase i određivanje raspodjele molekularne mase polimera.

Istodobno, gel kromatografija jednako se koristi za odvajanje mješavine tvari prosječne molekulske mase, pa čak i spojeva niske molekulske mase. U ovom slučaju, od velike je važnosti da gel kromatografija omogućuje odvajanje na sobnoj temperaturi, što je povoljnije u usporedbi s plinsko-tekućinskom kromatografijom, koja zahtijeva zagrijavanje za pretvaranje analita u parnu fazu.

Odvajanje smjese tvari gel kromatografijom moguće je i kada su molekularne težine analiziranih tvari vrlo blizu ili čak jednake. U tom se slučaju koristi interakcija otopljenih tvari s gelom. Ta interakcija može biti toliko značajna da poništava razlike u veličinama molekula. Ako priroda interakcije s gelom nije ista za različite tvari, ta se razlika može upotrijebiti za odvajanje mješavine od interesa.

Primjer je upotreba gel kromatografije za dijagnosticiranje bolesti štitnjače. Dijagnoza se postavlja količinom joda određenom tijekom analize.

Gore navedeni primjeri uporabe gel kromatografije pokazuju njene široke sposobnosti za rješavanje širokog spektra analitičkih problema.

Zaključak

Kao znanstvena metoda spoznaje svijeta oko nas, kromatografija se stalno razvija i usavršava. Danas se koristi toliko često i toliko široko u znanstvenim istraživanjima, medicini, molekularnoj biologiji, biokemiji, tehnologiji i nacionalnoj ekonomiji da je vrlo teško pronaći polje znanja u kojem se kromatografija ne bi koristila.

Kromatografija kao istraživačka metoda sa svojim iznimnim sposobnostima snažan je faktor spoznaje i transformacije sve složenijeg svijeta u interesu stvaranja prihvatljivih uvjeta života za ljude na našem planetu.

POPISL I T E R A T U R S

1. Aivazov B.V. UVOD u kromatografiju. - M.: Viša škola, 1983. - str. 8-18, 48-68, 88-233.

2. Kreshkov A.P. Osnove analitičke kemije. Teorijske osnove. Kvalitativna analiza, knjiga prva, 4. izdanje, rev. M., "Kemija", 1976. - str. 119-125 (prikaz, stručni).

3. Sakodynsky K.I., Orekhov B.I. Kromatografija u znanosti i tehnologiji. - M.: Znanje, 1982. - str. 3-20, 28-38, 58-59.

Podijelite sa svojim prijateljima ili spremite za sebe:

Učitavam...