2. Η εμφάνιση και ανάπτυξη της χρωματογραφίας

Η εμφάνιση της χρωματογραφίας ως επιστημονικής μεθόδου συνδέεται με το όνομα του εξέχοντος Ρώσου επιστήμονα Mikhail Semenovich Tsvet (1872 - 1919), ο οποίος το 1903 ανακάλυψε τη χρωματογραφία κατά τη διάρκεια έρευνας στον μηχανισμό μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε φυτικές χρωστικές. Φέτος θα πρέπει να θεωρηθεί η ημερομηνία δημιουργίας της χρωματογραφικής μεθόδου.

ΚΥΡΙΑ. Το χρώμα πέρασε ένα διάλυμα αναλυτών και κινητή φάση μέσω μιας στήλης προσροφητικού που περιέχεται σε ένα γυάλινο σωλήνα. Από αυτή την άποψη, η μέθοδός του ονομάστηκε χρωματογραφία στήλης. Το 1938 η Ν.Α. Izmailov και M.S. Ο Schreiber πρότεινε την τροποποίηση της μεθόδου του Tsvet και τον διαχωρισμό ενός μείγματος ουσιών σε μια πλάκα επικαλυμμένη με ένα λεπτό στρώμα προσροφητικού. Έτσι προέκυψε η χρωματογραφία λεπτής στιβάδας, που επιτρέπει την ανάλυση με μικροποσότητες μιας ουσίας.

Το 1947 ο Τ.Β. Gapon, Ε.Ν. Gapon και F.M. Ο Shemyakin ήταν ο πρώτος που πραγματοποίησε χρωματογραφικό διαχωρισμό ενός μείγματος ιόντων σε ένα διάλυμα, εξηγώντας το με την παρουσία μιας αντίδρασης ανταλλαγής μεταξύ των ιόντων του ροφητή και των ιόντων που περιέχονται στο διάλυμα. Έτσι, ανακαλύφθηκε μια άλλη κατεύθυνση χρωματογραφίας - η χρωματογραφία ανταλλαγής ιόντων. Επί του παρόντος, η χρωματογραφία ανταλλαγής ιόντων είναι ένας από τους πιο σημαντικούς τομείς της χρωματογραφικής μεθόδου.

Ο Ε.Ν. και Γ.Β. Ο Gapon το 1948 πραγματοποίησε όσα εξέφρασε ο Μ.Σ. Χρωματίστε την ιδέα της δυνατότητας χρωματογραφικού διαχωρισμού ενός μείγματος ουσιών με βάση τις διαφορές στη διαλυτότητα των ελάχιστα διαλυτών ιζημάτων. Εμφανίστηκε χρωματογραφία ιζήματος.

Το 1957, ο M. Goley πρότεινε την εφαρμογή ενός ροφητικού στα εσωτερικά τοιχώματα ενός τριχοειδούς σωλήνα - τριχοειδούς χρωματογραφίας. Αυτή η επιλογή επιτρέπει την ανάλυση μικροποσοτήτων μιγμάτων πολλαπλών συστατικών.

Στη δεκαετία του '60, κατέστη δυνατή η σύνθεση τόσο ιοντικών όσο και μη φορτισμένων πηκτωμάτων με αυστηρά καθορισμένα μεγέθη πόρων. Αυτό κατέστησε δυνατή την ανάπτυξη μιας έκδοσης χρωματογραφίας, η ουσία της οποίας είναι ο διαχωρισμός ενός μείγματος ουσιών με βάση τη διαφορά στην ικανότητά τους να διεισδύουν στη χρωματογραφία γέλης - γέλης. Αυτή η μέθοδος σας επιτρέπει να διαχωρίσετε μείγματα ουσιών με διαφορετικά μοριακά βάρη.

Επί του παρόντος, η χρωματογραφία έχει λάβει σημαντική ανάπτυξη. Σήμερα, μια ποικιλία μεθόδων χρωματογραφίας, ειδικά σε συνδυασμό με άλλες φυσικές και φυσικοχημικές μεθόδους, βοηθούν τους επιστήμονες και τους μηχανικούς να λύσουν μια μεγάλη ποικιλία, συχνά πολύ περίπλοκων, προβλημάτων στην επιστημονική έρευνα και τεχνολογία.

Dmitry Ivanovich Mendeleev: συμβολή στην ανάπτυξη της χημείας

Ο Ντμίτρι Μεντελέεφ γεννήθηκε στις 27 Ιανουαρίου (8 Φεβρουαρίου 1834) στο Τομπόλσκ στην οικογένεια του διευθυντή του γυμνασίου και του διαχειριστή των δημόσιων σχολείων της επαρχίας Τομπόλσκ Ιβάν Παβλόβιτς Μεντελέεφ και της Μαρίας Ντμίτριεβνα Μεντελέεβα, γέν. Kornilieva...

Λιποδιαλυτές βιταμίνες

Η υποβιταμίνωση είναι μια ασθένεια που σχετίζεται με την έλλειψη βιταμινών στον οργανισμό. Η απουσία ορισμένων βιταμινών είναι ανεπάρκεια βιταμινών. Με την υπερβολική πρόσληψη βιταμινών από τη διατροφή, εμφανίζεται υπερβιταμίνωση, ασθένειες που σχετίζονται με περίσσεια βιταμινών...

Ιστορία της Ρωσικής Χημικής Εταιρείας

Alexander Abramovich Voskresensky (1809-1880) - Ρώσος οργανικός χημικός, ιδρυτής (μαζί με τον Nikolai Nikolaevich Zinin) μεγάλης σχολής Ρώσων χημικών, αντεπιστέλλον μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της Αγίας Πετρούπολης (1864)...

Ιστορική επισκόπηση των κύριων σταδίων στην ανάπτυξη της χημείας

Κολλοειδή συστήματα στο σώμα και οι λειτουργίες τους

Ανάπτυξη ιδεών για τα κολλοειδή συστήματα και τις ιδιότητές τους. Οι κολλοειδείς διαδικασίες όπως η βαφή και η κόλληση έχουν χρησιμοποιηθεί από την αρχαία Αίγυπτο. Η λέξη "κολλοειδές" (από την ελληνική λέξη που σημαίνει "κόλλα") επινοήθηκε από τον T. Graham το 1862...

Παράγωγα πολυαλογόνων αλκανίων

Η ιστορία της χημείας του φθορίου δεν ξεκινά στην αρχαία Αίγυπτο ή τη Φοινίκη, ούτε καν στη μεσαιωνική Αραβία. Η εμφάνιση της χημείας του φθορίου ξεκίνησε με την ανακάλυψη του υδροφθορίου (Scheele, 1771) και στη συνέχεια του στοιχειακού φθορίου (Moissan, 1886)...

Παραδοσιακά, ένα πείραμα σε εργαστήριο εργαστηρίου διαμορφώνει την εμπειρική σκέψη. Οι μαθητές εξετάζουν ένα φαινόμενο, εντοπίζουν δομικά στοιχεία σε αυτό, τα ταξινομούν, περιγράφουν συνδέσεις, αλλά όλα αυτά χωρίζονται στη συνείδηση...

Ο σχηματισμός της χημείας

1). Προαλχημική περίοδος: έως τον 3ο αι. ΕΝΑ Δ Η Χημεία, η επιστήμη της σύνθεσης των ουσιών και των μετασχηματισμών τους, ξεκινά με την ανακάλυψη από τον άνθρωπο της ικανότητας της φωτιάς να αλλάζει τα φυσικά υλικά. Προφανώς, οι άνθρωποι ήξεραν πώς να μυρίζουν χαλκό και μπρούτζο, να καίνε προϊόντα από πηλό...

Μια συγκεκριμένη ταξινόμηση των χρωματογραφικών μεθόδων μπορεί να βασίζεται σε διάφορα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της διεργασίας...

Φυσικοχημικές βάσεις της χρωματογραφικής διαδικασίας

Το καθήκον της θεωρίας της χρωματογραφίας είναι να καθορίσει τους νόμους της κίνησης και της θολότητας των χρωματογραφικών ζωνών. Οι κύριοι παράγοντες που διέπουν την ταξινόμηση των θεωριών χρωματογραφίας...

Χημεία πετρελαίου και αερίου

Εξαιρετική εικασία του M.V.

Η χρωματογραφία ως μέθοδος διαχωρισμού και ανάλυσης

εκρόφηση ρόφησης μίγματος χρωματογραφίας Η χρωματογραφία είναι μια φυσική και χημική διαδικασία που βασίζεται σε επαναλαμβανόμενη επανάληψη των πράξεων ρόφησης και εκρόφησης μιας ουσίας καθώς κινείται σε μια ροή της κινητής φάσης κατά μήκος ενός ακίνητου ροφητή...

Εξέλιξη της χημείας - άμεσες προοπτικές

Από τι αποτελούνται οι χημικές ενώσεις; Πώς είναι δομημένα τα μικρότερα σωματίδια της ύλης; Πώς βρίσκονται στο διάστημα; Τι ενώνει αυτά τα σωματίδια; Γιατί μερικές ουσίες αντιδρούν μεταξύ τους...

Πολύ λίγα είναι γνωστά για τη διεξαγωγή αναλύσεων στην αρχαία Ρωσία. Φυσικά, ήταν πάντα απαραίτητος ο έλεγχος της σύνθεσης των διαφόρων υλικών, και στη Ρωσία αυτό γινόταν από βοτανολόγους, βαφείς και σιδηρουργούς. υπήρχαν ακόμη και ειδικοί εξερευνητές μεταλλευμάτων...

Στάδια ανάπτυξης της αναλυτικής χημείας στη Ρωσία

Στείλτε την καλή δουλειά σας στη βάση γνώσεων είναι απλή. Χρησιμοποιήστε την παρακάτω φόρμα

Φοιτητές, μεταπτυχιακοί φοιτητές, νέοι επιστήμονες που χρησιμοποιούν τη βάση γνώσεων στις σπουδές και την εργασία τους θα σας είναι πολύ ευγνώμονες.

Δημοσιεύτηκε στις http://www.allbest.ru

1. Ιστορία της ανακάλυψης και ανάπτυξης της χρωματογραφίας

2. Βασικές διατάξεις

3. Ταξινόμηση χρωματογραφικών μεθόδων ανάλυσης

4. Χρωματογραφία προσρόφησης. Χρωματογραφία λεπτής στιβάδας

4.1 Πειραματική τεχνική στη χρωματογραφία λεπτής στιβάδας

5. Αέρια χρωματογραφία

5.1 Χρωματογραφία προσρόφησης αερίου

5.2 Χρωματογραφία αερίου-υγρού

6. Χρωματογραφία καταμερισμού. Χρωματογραφία χαρτιού

7. Ιζηματογενής χρωματογραφία

7.1 Ταξινόμηση μεθόδων χρωματογραφίας ιζήματος σύμφωνα με πειραματική τεχνική

7.2 Χρωματογραφία ιζηματογενούς χαρτιού

8. Χρωματογραφία ανταλλαγής ιόντων

συμπέρασμα

Βιβλιογραφία

1. ΙΣΤΟΡΙΑΑΝΑΚΑΛΥΨΗ ΚΑΙ ΑΝΑΠΤΥΞΗ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑΣ

Ο ανακάλυψες της χρωματογραφίας ήταν ο Ρώσος επιστήμονας, βοτανολόγος και φυσικοχημικός Mikhail Semyonovich Tsvet.

Η ανακάλυψη της χρωματογραφίας χρονολογείται από την εποχή που ο Tsvet ολοκλήρωσε τη μεταπτυχιακή του διατριβή στην Αγία Πετρούπολη (1900 - 1902) και την πρώτη περίοδο εργασίας στη Βαρσοβία (1902 - 1903). Κατά τη μελέτη των φυτικών χρωστικών, ο Tsvet πέρασε ένα διάλυμα ενός μείγματος πολύ ελαφρώς διαφορετικών χρωστικών μέσω ενός σωλήνα γεμάτο με προσροφητικό - ανθρακικό ασβέστιο σε σκόνη, και στη συνέχεια έπλυνε το προσροφητικό με έναν καθαρό διαλύτη. Τα επιμέρους συστατικά του μείγματος διαχωρίστηκαν και σχημάτισαν χρωματιστές ρίγες. Σύμφωνα με τη σύγχρονη ορολογία, ο Tsvet ανακάλυψε μια εξελισσόμενη εκδοχή της χρωματογραφίας (αναπτύσσοντας χρωματογραφία προσρόφησης υγρού). Ο Tsvet περιέγραψε τα κύρια αποτελέσματα της έρευνας για την ανάπτυξη της εκδοχής της χρωματογραφίας που δημιούργησε στο βιβλίο «Chromophylls in the Plant and Animal World» (1910), που είναι η διδακτορική του διατριβή. χρωματογραφία ανταλλαγή ιόντων ιζήματος αερίου

Ο Tsvet χρησιμοποίησε ευρέως τη χρωματογραφική μέθοδο όχι μόνο για να διαχωρίσει ένα μείγμα και να καθορίσει την πολυσυστατική του φύση, αλλά και για ποσοτική ανάλυση· για το σκοπό αυτό, έσπασε μια γυάλινη στήλη και έκοψε την προσροφητική στήλη σε στρώματα. Ο Tsvet ανέπτυξε εξοπλισμό για υγρή χρωματογραφία, ήταν ο πρώτος που πραγματοποίησε χρωματογραφικές διεργασίες σε μειωμένη πίεση (άντληση) και σε κάποια υπερβολική πίεση και ανέπτυξε συστάσεις για την προετοιμασία αποτελεσματικών στηλών. Επιπλέον, εισήγαγε πολλές βασικές έννοιες και όρους της νέας μεθόδου, όπως «χρωματογραφία», «ανάπτυξη», «μετατόπιση», «χρωματογράφημα» κ.λπ.

Η χρωματογραφία χρησιμοποιήθηκε αρχικά πολύ σπάνια, η λανθάνουσα περίοδος της διήρκεσε περίπου 20 χρόνια, κατά τη διάρκεια των οποίων εμφανίστηκε μόνο ένας πολύ μικρός αριθμός αναφορών για διάφορες εφαρμογές της μεθόδου. Και μόνο το 1931, οι R. Kuhn (Γερμανία), A. Winterstein (Γερμανία) και E. Lederer (Γαλλία), που εργάζονταν στο χημικό εργαστήριο (με επικεφαλής τον R. Kuhn) του Emperor Wilhelm Institute for Medical Research στη Χαϊδελβέργη, διαχειρίστηκαν να απομονώσει το α - και το β-καροτένιο από το ακατέργαστο καροτένιο και έτσι να αποδείξει την αξία της ανακάλυψης χρώματος.

Ένα σημαντικό στάδιο στην ανάπτυξη της χρωματογραφίας ήταν η ανακάλυψη από τους Σοβιετικούς επιστήμονες N.A. Izmailov και M.S. Schreiber της μεθόδου χρωματογραφίας λεπτής στιβάδας (1938), που επιτρέπει την ανάλυση με μικροποσότητες μιας ουσίας.

Το επόμενο σημαντικό βήμα ήταν η ανακάλυψη από τους A. Martin και R. Synge (Αγγλία) μιας παραλλαγής υγρής χρωματογραφίας κατανομής χρησιμοποιώντας το παράδειγμα του διαχωρισμού παραγώγων ακετυλίου αμινοξέων σε στήλη γεμάτη με πυριτική γέλη κορεσμένη με νερό, χρησιμοποιώντας χλωροφόρμιο ως διαλύτης (1940). Ταυτόχρονα, σημειώθηκε ότι όχι μόνο υγρό, αλλά και αέριο μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως κινητή φάση. Λίγα χρόνια αργότερα, αυτοί οι επιστήμονες πρότειναν να πραγματοποιηθεί ο διαχωρισμός των παραγώγων αμινοξέων σε χαρτί εμποτισμένο με νερό με βουτανόλη ως κινητή φάση. Εφάρμοσαν επίσης το πρώτο δισδιάστατο σύστημα διαχωρισμού. Ο Μάρτιν και ο Σινγκ έλαβαν το Νόμπελ Χημείας για την ανακάλυψη της χρωματογραφίας διαμερισμάτων. (1952). Στη συνέχεια, οι Martin και A. James πραγματοποίησαν μια έκδοση χρωματογραφίας κατανομής αερίων, διαχωρίζοντας μίγματα σε μικτό ροφητικό σιλικόνης DS-550 και στεατικού οξέος (1952 - 1953). Από τότε, η μέθοδος της αέριας χρωματογραφίας έχει λάβει την πιο εντατική ανάπτυξη.

Μία από τις παραλλαγές της αέριας χρωματογραφίας είναι η χρωματογραφία, στην οποία, για να βελτιωθεί ο διαχωρισμός ενός μείγματος αερίων, ταυτόχρονα με την κίνηση της κινητής φάσης - αερίου, ο ροφητής και το μείγμα που διαχωρίζεται επηρεάζονται από ένα κινούμενο πεδίο θερμοκρασίας που έχει ορισμένη κλίση κατά μήκος (A.A. Zhukhovitsky et al., 1951).

Σημαντική συμβολή στην ανάπτυξη της χρωματογραφικής μεθόδου είχε ο G. Schwab (Γερμανία), ο οποίος ήταν ο ιδρυτής της ιοντοανταλλακτικής χρωματογραφίας (1937 - 1940). Αναπτύχθηκε περαιτέρω στα έργα των σοβιετικών επιστημόνων E.N. Gapon και T.B. Gapon, ο οποίος πραγματοποίησε τον χρωματογραφικό διαχωρισμό ενός μείγματος ιόντων σε διάλυμα (μαζί με τον F.M. Shemyakin, 1947), και υλοποίησε επίσης την ιδέα που εξέφρασε ο Tsvet σχετικά με τη δυνατότητα χρωματογραφικού διαχωρισμού ενός μείγματος ουσιών με βάση τη διαφορά στη διαλυτότητα του ελάχιστα διαλυτά ιζήματα (ιζηματογενής χρωματογραφία, 1948).

Το σύγχρονο στάδιο στην ανάπτυξη της ιοντοανταλλακτικής χρωματογραφίας ξεκίνησε το 1975 μετά την εργασία των G. Small, T. Stevens και W. Bauman (ΗΠΑ), στην οποία πρότειναν μια νέα αναλυτική μέθοδο που ονομάζεται χρωματογραφία ιόντων (μια παραλλαγή υψηλής απόδοσης ιοντοανταλλακτική χρωματογραφία με αγωγομετρική ανίχνευση).

Εξαιρετικής σημασίας ήταν η δημιουργία από έναν υπάλληλο της εταιρείας Perkin-Elmer, M. Golay (ΗΠΑ), μιας τριχοειδούς εκδοχής χρωματογραφίας (1956), στην οποία εφαρμόζεται ροφητής στα εσωτερικά τοιχώματα ενός τριχοειδούς σωλήνα, που κάνει είναι δυνατή η ανάλυση μικροποσοτήτων μιγμάτων πολλαπλών συστατικών.

Στα τέλη της δεκαετίας του '60. Το ενδιαφέρον για την υγρή χρωματογραφία έχει αυξηθεί απότομα. Εμφανίστηκε υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC). Αυτό διευκολύνθηκε από τη δημιουργία ανιχνευτών υψηλής ευαισθησίας, νέων επιλεκτικών πολυμερών ροφητών και νέου εξοπλισμού που επιτρέπει τη λειτουργία σε υψηλές πιέσεις. Επί του παρόντος, η HPLC κατέχει ηγετική θέση μεταξύ άλλων μεθόδων χρωματογραφίας και εφαρμόζεται σε διάφορες εκδόσεις.

2. ΒΑΣΙΚΑ ΣΗΜΕΙΑ

Η χρωματογραφία είναι μια μέθοδος διαχωρισμού και προσδιορισμού ουσιών που βασίζεται στην κατανομή των συστατικών μεταξύ δύο φάσεων - κινητής και σταθερής. Η στατική φάση είναι μια στερεή πορώδης ουσία (συχνά αποκαλούμενη ροφητική ουσία) ή μια υγρή μεμβράνη που εναποτίθεται σε μια στερεή ουσία. Η κινητή φάση είναι ένα υγρό ή αέριο που ρέει μέσα από μια στατική φάση, μερικές φορές υπό πίεση. Τα συστατικά του αναλυόμενου μίγματος (σορβικά) μαζί με την κινητή φάση κινούνται κατά μήκος της στατικής φάσης. Συνήθως τοποθετείται σε γυάλινο ή μεταλλικό σωλήνα που ονομάζεται στήλη. Ανάλογα με την ισχύ αλληλεπίδρασης με την επιφάνεια του ροφητή (λόγω προσρόφησης ή κάποιου άλλου μηχανισμού), τα εξαρτήματα θα κινούνται κατά μήκος της στήλης με διαφορετικές ταχύτητες. Ορισμένα συστατικά θα παραμείνουν στο ανώτερο στρώμα του ροφητή, άλλα, αλληλεπιδρώντας με το ροφητικό σε μικρότερο βαθμό, θα καταλήξουν στο κάτω μέρος της στήλης και μερικά θα εγκαταλείψουν εντελώς τη στήλη μαζί με την κινητή φάση (τέτοια συστατικά είναι ονομάζεται unretained, και ο χρόνος διατήρησής τους καθορίζει τον "νεκρό χρόνο" της στήλης). Αυτό επιτρέπει τον γρήγορο διαχωρισμό πολύπλοκων μιγμάτων συστατικών. Πρέπει να τονιστούν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα των χρωματογραφικών μεθόδων:

1. Ο διαχωρισμός είναι δυναμικής φύσης και οι πράξεις ρόφησης-εκρόφησης των διαχωρισμένων συστατικών επαναλαμβάνονται πολλές φορές. Αυτό οφείλεται στη σημαντικά μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα του χρωματογραφικού διαχωρισμού σε σύγκριση με τις στατικές μεθόδους ρόφησης και εκχύλισης.

2. Κατά τον διαχωρισμό, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι αλληλεπίδρασης μεταξύ σορβικών και στατικής φάσης: από καθαρά φυσική έως χημική απορρόφηση. Αυτό καθιστά δυνατό τον επιλεκτικό διαχωρισμό ενός ευρέος φάσματος ουσιών.

3. Στις ουσίες που διαχωρίζονται μπορούν να εφαρμοστούν διάφορα πρόσθετα πεδία (βαρυτικά, ηλεκτρικά, μαγνητικά κ.λπ.), τα οποία αλλάζοντας τις συνθήκες διαχωρισμού διευρύνουν τις δυνατότητες της χρωματογραφίας.

4. Η χρωματογραφία είναι μια υβριδική μέθοδος που συνδυάζει τον ταυτόχρονο διαχωρισμό και τον προσδιορισμό πολλών συστατικών.

5. Η χρωματογραφία σάς επιτρέπει να λύσετε τόσο αναλυτικά προβλήματα (διαχωρισμός, ταυτοποίηση, προσδιορισμός) όσο και προπαρασκευαστικά (καθαρισμός, απομόνωση, συγκέντρωση). Η λύση σε αυτά τα προβλήματα μπορεί να συνδυαστεί εκτελώντας τα σε λειτουργία "on line".

6. Πολυάριθμες μέθοδοι ταξινομούνται ανάλογα με την κατάσταση συνάθροισης των φάσεων, τον μηχανισμό διαχωρισμού και την τεχνική διαχωρισμού. Οι χρωματογραφικές μέθοδοι διαφέρουν επίσης ως προς τη μέθοδο διεξαγωγής της διαδικασίας διαχωρισμού σε μετωπική, μετατόπιση και έκλουση.

3. ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΜΕΘΟΔΩΝ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΚΗΣ ΑΝΑΛΥΣΗΣ

Οι ταξινομήσεις των χρωματογραφικών μεθόδων βασίζονται σε αρχές που λαμβάνουν υπόψη τα ακόλουθα διάφορα χαρακτηριστικά της διαδικασίας διαχωρισμού:

* διαφορές στην κατάσταση συσσωμάτωσης των φάσεων του χρησιμοποιούμενου χρωματογραφικού συστήματος.

* διαφορές στη φύση των αλληλεπιδράσεων των διαχωρισμένων ουσιών με τη στατική φάση.

* πειραματικές διαφορές στις μεθόδους διεξαγωγής της διαδικασίας χρωματογραφικού διαχωρισμού.

Οι πίνακες 1-3 δείχνουν τις κύριες επιλογές ταξινόμησης για γνωστές χρωματογραφικές μεθόδους.

Δεδομένου ότι η φύση των αλληλεπιδράσεων των ενώσεων που διαχωρίζονται με τις φάσεις διαφορετικών χρωματογραφικών συστημάτων μπορεί να ποικίλλει πολύ, δεν υπάρχουν σχεδόν αντικείμενα για τον διαχωρισμό των οποίων δεν θα ήταν δυνατό να βρεθεί μια κατάλληλη στατική φάση (στερεή ή υγρή) και κινητή συστήματα διαλυτών. Οι περιοχές εφαρμογής των κύριων παραλλαγών της χρωματογραφίας, ανάλογα με το μοριακό βάρος των υπό μελέτη ενώσεων, δίνονται στον Πίνακα. 4.

4. ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΑΠΟΡΡΟΦΗΣΗΣ. ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΛΕΠΗΣ ΣΤΡΩΣΗΣ

Μία από τις πιο κοινές μεθόδους χρωματογραφίας προσρόφησης είναι η χρωματογραφία λεπτής στιβάδας (TLC), ένας τύπος επίπεδης χρωματογραφίας στην οποία το προσροφητικό χρησιμοποιείται ως λεπτή στιβάδα σε μια πλάκα.

Αρχή και βασικές έννοιες της μεθόδου TLC. Ένα λεπτό στρώμα ροφητικού εφαρμόζεται με τον ένα ή τον άλλο τρόπο σε μια καθαρή επίπεδη επιφάνεια (μια πλάκα από γυαλί, μέταλλο, πλαστικό), η οποία στερεώνεται συχνότερα στην επιφάνεια της πλάκας. Οι διαστάσεις της πλάκας μπορεί να είναι διαφορετικές (μήκος και πλάτος - από 5 έως 50 cm, αν και αυτό δεν είναι απαραίτητο). Στην επιφάνεια της πλάκας, προσεκτικά, για να μην καταστρέψετε το απορροφητικό στρώμα, σημειώστε (για παράδειγμα, με μολύβι) τη γραμμή έναρξης (σε απόσταση 2-3 cm από την κάτω άκρη της πλάκας) και το φινίρισμα γραμμή του διαλύτη.

Σχέδιο διαχωρισμού εξαρτημάτων Α και Β με TLC

Ένα δείγμα εφαρμόζεται στη γραμμή έναρξης της πλάκας (με μια μικροσύριγγα, τριχοειδές) - μια μικρή ποσότητα υγρού που περιέχει ένα μείγμα των ουσιών που πρόκειται να διαχωριστούν, για παράδειγμα, δύο ουσίες Α και Β σε κατάλληλο διαλύτη. Ο διαλύτης αφήνεται να εξατμιστεί και στη συνέχεια η πλάκα βυθίζεται σε χρωματογραφικό θάλαμο στην υγρή φάση του PF, που είναι ένας διαλύτης ή μείγμα διαλυτών ειδικά επιλεγμένων για αυτήν την περίπτωση. Υπό τη δράση των τριχοειδών δυνάμεων, το PF κινείται αυθόρμητα κατά μήκος του NP από τη γραμμή εκκίνησης προς την πρώτη γραμμή του διαλύτη, μεταφέροντας μαζί του τα συστατικά Α και Β του δείγματος, τα οποία κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες. Στην υπό εξέταση περίπτωση, η συγγένεια του συστατικού Α για το NP είναι μικρότερη από τη συγγένεια για την ίδια φάση του συστατικού Β, επομένως το συστατικό Α κινείται ταχύτερα από το συστατικό Β. Αφού η κινητή φάση (διαλύτης) φτάσει στην πρώτη γραμμή του διαλύτη σε χρόνο t , η χρωματογραφία διακόπτεται, η πλάκα αφαιρείται από τον χρωματογραφικό θάλαμο και ξηραίνεται στον αέρα και προσδιορίζεται η θέση των κηλίδων των ουσιών Α και Β στην επιφάνεια της πλάκας. Οι κηλίδες (ζώνες) έχουν συνήθως ωοειδές ή στρογγυλό σχήμα. Στην υπό εξέταση περίπτωση, το σημείο του στοιχείου Α μετακινήθηκε από τη γραμμή εκκίνησης σε απόσταση μεγάλο ΕΝΑ , σημείο Β συστατικού - σε απόσταση μεγάλο ΣΕ, και ο διαλύτης πέρασε από την απόσταση μεγάλο.

Μερικές φορές, ταυτόχρονα με την εφαρμογή ενός δείγματος των προς διαχωρισμό ουσιών, μικρές ποσότητες μιας τυπικής ουσίας, καθώς και ουσιών μάρτυρα (αυτές που υποτίθεται ότι περιέχονται στο αναλυόμενο δείγμα), εφαρμόζονται στη γραμμή εκκίνησης.

Για να χαρακτηριστούν τα διαχωρισμένα εξαρτήματα στο σύστημα, εισάγεται ο συντελεστής κινητικότητας Rf (ή παράγοντας Rf):

R φά= V 1 /V μι= (λ 1 /t)/ (L/t) =l 1 /ΜΕΓΑΛΟ ,

Οπου V 1 = μεγάλο 1 / tΚαι V μι= μεγάλο/ t - ανάλογα με την ταχύτητα κίνησης Εγώ- ου συστατικό και διαλύτης Ε; μεγάλο 1 Καιμεγάλο - το μονοπάτι που ταξίδεψε Εγώ- m συστατικό και διαλύτης, αντίστοιχα, t είναι ο χρόνος που απαιτείται για τη μετακίνηση του διαλύτη από τη γραμμή εκκίνησης στην πρώτη γραμμή του διαλύτη. Αποστάσεις μεγάλο 1 μετρήστε από τη γραμμή εκκίνησης μέχρι το κέντρο του σημείου του αντίστοιχου εξαρτήματος.

Συνήθως, ο συντελεστής κινητικότητας βρίσκεται εντός του εύρους R φά =0 - 1. Η βέλτιστη τιμή είναι 0,3-0,7 Οι χρωματογραφικές συνθήκες επιλέγονται έτσι ώστε η τιμή Rf να διαφέρει από μηδέν και ένα.

Ο συντελεστής κινητικότητας είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του συστήματος ροφητή-σορβικού. Για αναπαραγώγιμες και αυστηρά σταθερές χρωματογραφικές συνθήκες R φά = συνθ.

Ο συντελεστής κινητικότητας Rf εξαρτάται από διάφορους παράγοντες: τη φύση και την ποιότητα του διαλύτη, την καθαρότητά του. τη φύση και την ποιότητα του ροφητικού (λεπτό στρώμα), την ομοιομορφία των κόκκων του, το πάχος του στρώματος. ροφητική δραστηριότητα (περιεκτικότητα σε υγρασία). πειραματικές τεχνικές (μάζες δειγμάτων, μήκος διαδρομής διαλύτη L). ικανότητα του πειραματιστή κ.λπ. Η συνεχής αναπαραγωγή όλων αυτών των παραμέτρων στην πράξη είναι μερικές φορές δύσκολη. Για να εξομαλυνθεί η επίδραση των συνθηκών της διαδικασίας, εισάγεται ένας συντελεστής σχετικής κινητικότητας Rs.

Rs=l/l αγ=R φά/R φά( αγ ) ,

Οπου R φά = μεγάλο/ μεγάλο; R φά (st)= μεγάλο αγ/ μεγάλο; μεγάλο εκ - απόσταση από τη γραμμή εκκίνησης μέχρι το κέντρο του τυπικού σημείου.

Ο συντελεστής σχετικής κινητικότητας Rs είναι πιο αντικειμενικό χαρακτηριστικό της κινητικότητας μιας ουσίας από τον συντελεστή κινητικότητας Rf.

Συχνά επιλέγεται μια ουσία ως πρότυπο για την οποία, υπό δεδομένες συνθήκες, το Rf? 0,5. Με βάση τη χημική του φύση, το πρότυπο επιλέγεται να είναι κοντά στις ουσίες που διαχωρίζονται. Χρησιμοποιώντας το πρότυπο, η τιμή του Rs βρίσκεται συνήθως στην περιοχή Rs=0,1--10, τα βέλτιστα όρια είναι περίπου 0,5--2.

Για πιο αξιόπιστη αναγνώριση των διαχωρισμένων συστατικών, χρησιμοποιούνται «μάρτυρες» - τυπικές ουσίες, η παρουσία των οποίων θεωρείται στο αναλυόμενο δείγμα. Εάν R f = R f (πλάτος), όπου R f και R f (πλάτος) είναι οι συντελεστές κινητικότητας ενός δεδομένου συστατικού και μάρτυρα, αντίστοιχα, τότε μπορεί να είναι πιο πιθανό να υποτεθεί ότι η ουσία μάρτυρας υπάρχει στο χρωματογραφημένο μίγμα.

Για να χαρακτηριστεί ο διαχωρισμός δύο συστατικών Α και Β υπό αυτές τις συνθήκες, εισάγεται ο βαθμός (κριτήριο) διαχωρισμού R(A/B):

R (A/B) = D μεγάλο( = 2Δ μεγάλο ,

όπου ο Δ μεγάλο- την απόσταση μεταξύ των κέντρων των κηλίδων των συστατικών Α και Β. Τα α(Α) και α(Β) είναι οι διάμετροι των κηλίδων Α και Β στο χρωματογράφημα, αντίστοιχα.

Όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του R (A/B), τόσο πιο καθαρά διαχωρίζονται οι κηλίδες των συστατικών Α και Β στο χρωματογράφημα.

Για την αξιολόγηση της επιλεκτικότητας του διαχωρισμού δύο ουσιών Α και Β, χρησιμοποιείται ο συντελεστής διαχωρισμού ΕΝΑ:

α=μεγάλοσι / μεγάλοΕΝΑ.

Αν a=1,τότε τα συστατικά Α και Β δεν διαχωρίζονται.

Για τον προσδιορισμό του βαθμού διαχωρισμού R (A/B) των συστατικών Α και Β.

4.1 Πειραματική τεχνική στη χρωματογραφία λεπτής στιβάδας:

ΕΝΑ) Δείγμα εφαρμογής. Το αναλυόμενο υγρό δείγμα εφαρμόζεται στη γραμμή εκκίνησης χρησιμοποιώντας τριχοειδές, μικροσύριγγα, μικροσιφώνιο, αγγίζοντας προσεκτικά το απορροφητικό στρώμα (η διάμετρος του σημείου στη γραμμή εκκίνησης είναι συνήθως από ένα έως αρκετά χιλιοστά). Εάν εφαρμοστούν πολλά δείγματα στη γραμμή εκκίνησης, τότε η απόσταση μεταξύ των σημείων δείγματος στη γραμμή εκκίνησης δεν πρέπει να είναι μικρότερη από 2 εκ. Εάν είναι δυνατόν, χρησιμοποιήστε συμπυκνωμένα διαλύματα. Οι κηλίδες ξηραίνονται στον αέρα και στη συνέχεια πραγματοποιείται χρωματογραφία.

σι) Ανάπτυξη του χρωματογράμματος (χρωματογραφία).Η διαδικασία πραγματοποιείται σε κλειστούς χρωματογραφικούς θαλάμους κορεσμένους με ατμούς του διαλύτη που χρησιμοποιείται ως PF, για παράδειγμα, σε ένα γυάλινο δοχείο καλυμμένο με ένα καπάκι.

Ανάλογα με την κατεύθυνση κίνησης του PF διακρίνονται ανεβαίνοντας, κατεβαίνοντας Και οριζόντιος χρωματογραφία.

Στην έκδοση ανιούσας χρωματογραφίας, χρησιμοποιούνται μόνο πλάκες με προσαρτημένη ροφητική στιβάδα. Το PF χύνεται στον πυθμένα του θαλάμου (ένα γυάλινο ποτήρι ζέσεως κατάλληλου μεγέθους με γυάλινο καπάκι μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως τελευταίο), η χρωματογραφική πλάκα τοποθετείται κατακόρυφα ή λοξά μέσα στο θάλαμο έτσι ώστε το στρώμα PF στο κάτω μέρος του ο θάλαμος βρέχει το κάτω μέρος της πλάκας (κάτω από τη γραμμή εκκίνησης κατά ~1,5 - 2 cm). Το PF κινείται λόγω της δράσης των τριχοειδών δυνάμεων από κάτω προς τα πάνω (έναντι της βαρύτητας) σχετικά αργά.

Στην παραλλαγή της φθίνουσας χρωματογραφίας χρησιμοποιούνται επίσης μόνο πλάκες με σταθερό στρώμα. Το PF τροφοδοτείται από πάνω και κινείται προς τα κάτω κατά μήκος του απορροφητικού στρώματος της πλάκας. Η βαρύτητα επιταχύνει την κίνηση του PF. Αυτή η επιλογή εφαρμόζεται κατά την ανάλυση μειγμάτων που περιέχουν συστατικά που κινούνται αργά με το PF.

Σε μια έκδοση οριζόντιας χρωματογραφίας, η πλάκα τοποθετείται οριζόντια. Μπορείτε να χρησιμοποιήσετε ορθογώνια ή στρογγυλά πιάτα. Όταν χρησιμοποιούνται στρογγυλές πλάκες (κυκλική έκδοση οριζόντιας χρωματογραφίας), η γραμμή εκκίνησης ορίζεται ως κύκλος κατάλληλης ακτίνας (~1,5-2 cm), στον οποίο εφαρμόζονται τα δείγματα. Στο κέντρο της στρογγυλής πλάκας ανοίγεται μια τρύπα στην οποία εισάγεται ένα φυτίλι για την παροχή PF. Το τελευταίο κινείται κατά μήκος του ροφητικού στρώματος από το κέντρο του κύκλου προς την περιφέρειά του. Η χρωματογραφία πραγματοποιείται σε κλειστό θάλαμο - ξηραντήρα ή σε τρυβλίο Petri. Με την κυκλική επιλογή, έως και πολλές δεκάδες δείγματα μπορούν να αναλυθούν ταυτόχρονα.

Οι μέθοδοι TLC χρησιμοποιούν μονοδιάστατη, δισδιάστατη, πολλαπλή (επαναλαμβανόμενη), σταδιακή χρωματογραφία.

Με απλή χρωματογραφία, η ανάλυση πραγματοποιείται χωρίς αλλαγή της κατεύθυνσης κίνησης του PF. Αυτή η μέθοδος είναι η πιο κοινή.

Η δισδιάστατη χρωματογραφία χρησιμοποιείται συνήθως για την ανάλυση πολύπλοκων μιγμάτων (πρωτεΐνες, αμινοξέα κ.λπ.) Αρχικά, πραγματοποιείται ένας προκαταρκτικός διαχωρισμός του μείγματος χρησιμοποιώντας το πρώτο PF 1. Το χρωματογράφημα παράγει κηλίδες όχι μεμονωμένων ουσιών, αλλά μειγμάτων πολλών μη διαχωρισμένων συστατικών. Στη συνέχεια χαράσσεται μια νέα γραμμή εκκίνησης μέσω αυτών των κηλίδων, η πλάκα στρέφεται κατά 90° και χρωματογραφείται ξανά, αλλά με ένα δεύτερο PF 2, προσπαθώντας τελικά να διαχωρίσει τις κηλίδες μίγματος σε κηλίδες μεμονωμένων συστατικών.

Εάν η πλάκα είναι τετράγωνη, τότε το δείγμα εφαρμόζεται στη διαγώνιο αυτού του τετραγώνου κοντά στην κάτω γωνία του. Μερικές φορές η δισδιάστατη χρωματογραφία πραγματοποιείται με το ίδιο PF σε μια τετράγωνη πλάκα.

Διάγραμμα που απεικονίζει την αρχή της δισδιάστατης χρωματογραφίας:

α - χρωματογράφημα που ελήφθη με PF1.

b - χρωματογράφημα που ελήφθη με PF2

Σε πολλαπλή (επαναλαμβανόμενη) χρωματογραφία, η διαδικασία πραγματοποιείται πολλές φορές διαδοχικά με το ίδιο PF (κάθε φορά μετά την επόμενη ξήρανση) μέχρι να επιτευχθεί ο επιθυμητός διαχωρισμός των κηλίδων των συστατικών του μείγματος (συνήθως όχι περισσότερο από τρεις φορές).

Στην περίπτωση της σταδιακής χρωματογραφίας, η διαδικασία πραγματοποιείται με την ίδια πλάκα διαδοχικά, χρησιμοποιώντας ένα νέο PF κάθε φορά, μέχρι να επιτευχθεί σαφής διαχωρισμός των κηλίδων.

V) Ερμηνεία χρωματογραφημάτων. Εάν οι κηλίδες στο χρωματογράφημα είναι έγχρωμες, αφού στεγνώσουν οι πλάκες, προσδιορίστε την απόσταση από τη γραμμή εκκίνησης έως το κέντρο κάθε κηλίδας και υπολογίστε τους συντελεστές κινητικότητας. Εάν το αναλυόμενο δείγμα περιέχει άχρωμες ουσίες που δίνουν άχρωμες ουσίες, π.χ. σημεία που δεν είναι οπτικά αναγνωρίσιμα στο χρωματογράφημα, είναι απαραίτητο να ανίχνευση αυτά τα σημεία, γιατί είναι χρωματογραφήματα δηλωτικό.

Οι πιο συνηθισμένες μέθοδοι ανίχνευσης περιγράφονται παρακάτω.

Ακτινοβολία με υπεριώδες φως.Χρησιμοποιείται για την ανίχνευση φθοριζουσών ενώσεων (τα σημεία λάμπουν όταν η πλάκα ακτινοβολείται με υπεριώδη ακτινοβολία) ή μη φθορίζουσες ουσίες, αλλά με τη χρήση ροφητικού με δείκτη φθορισμού (το ροφητικό λάμπει, οι κηλίδες δεν λάμπουν). Με αυτόν τον τρόπο, για παράδειγμα, ανιχνεύονται αλκαλοειδή, αντιβιοτικά, βιταμίνες και άλλες φαρμακευτικές ουσίες.

Θερμική επεξεργασία.Η πλάκα, που ξηραίνεται μετά από χρωματογραφία, θερμαίνεται προσεκτικά (έως ~200 °C), αποφεύγοντας το σκουρόχρωμο στρώμα του ίδιου του ροφητικού (για παράδειγμα, όταν ένα λεπτό στρώμα του ροφητικού περιέχει άμυλο). Σε αυτή την περίπτωση, οι κηλίδες εμφανίζονται συνήθως με τη μορφή καφέ ζωνών (λόγω μερικής θερμόλυσης οργανικών συστατικών).

Χημική επεξεργασία.Συχνά, τα χρωματογραφήματα αναπτύσσονται με την επεξεργασία τους με αντιδραστήρια που σχηματίζουν έγχρωμες ενώσεις με τα διαχωρισμένα συστατικά των μειγμάτων. Για τους σκοπούς αυτούς, χρησιμοποιούνται διάφορα αντιδραστήρια: ατμοί ιωδίου, αμμωνία, βρώμιο, διοξείδιο του θείου, υδρόθειο, ειδικά παρασκευασμένα διαλύματα με τα οποία υποβάλλονται σε επεξεργασία οι πλάκες. Χρησιμοποιούνται τόσο γενικά όσο και επιλεκτικά αντιδραστήρια (η έννοια του «καθολικού» είναι αρκετά αυθαίρετη).

Τα γενικά αντιδραστήρια μπορούν να χρησιμεύσουν, για παράδειγμα, συμπυκνωμένο θειικό οξύ (όταν θερμαίνεται, παρατηρείται σκουρόχρωμα σημεία των οργανικών ενώσεων), ένα όξινο υδατικό διάλυμα υπερμαγγανικού καλίου (οι ζώνες παρατηρούνται με τη μορφή καφέ κηλίδων στο μωβ φόντο του ροφητικό), ένα διάλυμα φωσφομολυβδικού οξέος όταν θερμαίνεται (εμφανίζονται μπλε κηλίδες στο κίτρινο φόντο) κ.λπ.

Ως εκλεκτικά, για παράδειγμα, χρησιμοποιείται το αντιδραστήριο Dragendorff. Αντιδραστήριο Zimmerman; υδατικό διάλυμα αμμωνίας θειικού χαλκού (10% CuSO 4, 2% αμμωνία). μίγμα νινυδρίνης C 9 H 4 O 3 H 2 O με αιθανόλη και οξικό οξύ.

Το αντιδραστήριο Dragendorff είναι ένα διάλυμα βασικού νιτρικού βισμούθιου BiONO 3, ιωδιούχου καλίου KJ και οξικού οξέος σε νερό. Χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό αμινών, αλκαλοειδών, στεροειδών.

Το αντιδραστήριο Zimmermann παρασκευάζεται με επεξεργασία ενός διαλύματος αιθανόλης 2% δινιτροβενζολίου με ένα διάλυμα αλκαλίου ΚΟΗ, που ακολουθείται από θέρμανση του μίγματος στους ~70-100 °C. Χρησιμοποιείται για την ανίχνευση στεροειδών.

Η νινυδρίνη χρησιμοποιείται για την ανίχνευση λεκέδων από αμίνες, αμινοξέα, πρωτεΐνες και άλλες ενώσεις.

Χρησιμοποιούνται επίσης ορισμένες άλλες μέθοδοι ανίχνευσης κηλίδων. Για παράδειγμα, η ραδιενέργεια τους μετράται εάν ορισμένα από τα διαχωρισμένα συστατικά είναι ραδιενεργά ή εισάγονται ειδικές προσθήκες ραδιενεργών ισοτόπων των στοιχείων που περιλαμβάνονται στα διαχωρισμένα συστατικά του μείγματος.

Μετά την ανίχνευση κηλίδων στο χρωματογράφημα, αναγνωρίζονται, δηλ. προσδιορίστε ποια ένωση αντιστοιχεί σε ένα συγκεκριμένο σημείο. Για το σκοπό αυτό, χρησιμοποιούνται συχνότερα σημεία αναφοράς «μαρτύρων». Μερικές φορές τα σημεία προσδιορίζονται από το μέγεθος των συντελεστών κινητικότητας Rf, συγκρίνοντάς τα με τις τιμές του Rf που είναι γνωστές για δεδομένες συνθήκες. Ωστόσο, μια τέτοια αναγνώριση με βάση την τιμή Rf είναι συχνά προκαταρκτική.

Το χρώμα των φθοριζόντων κηλίδων χρησιμοποιείται επίσης για σκοπούς αναγνώρισης, καθώς διαφορετικές ενώσεις φθορίζουν σε διαφορετικά μήκη κύματος (διαφορετικά χρώματα).

Στη χημική ανίχνευση λεκέδων, εκλεκτικά αντιδραστήρια παράγουν έγχρωμες κηλίδες με ενώσεις συγκεκριμένης φύσης, οι οποίες χρησιμοποιούνται επίσης για σκοπούς ταυτοποίησης.

Χρησιμοποιώντας τη μέθοδο TLC, είναι δυνατό όχι μόνο να ανακαλυφθεί, αλλά και να ποσοτικοποιηθεί η περιεκτικότητα των συστατικών σε μείγματα. Για να γίνει αυτό, είτε αναλύστε τις ίδιες τις κηλίδες στο χρωματογράφημα, είτε εξάγετε τα διαχωρισμένα συστατικά από το χρωματογράφημα με τον ένα ή τον άλλο τρόπο (εκχύλιση, έκλουση με κατάλληλους διαλύτες).

Κατά την ανάλυση των κηλίδων, θεωρείται ότι υπάρχει μια ορισμένη σχέση μεταξύ της περιοχής κηλίδας και του περιεχομένου μιας δεδομένης ουσίας (για παράδειγμα, η παρουσία μιας αναλογικής ή γραμμικής σχέσης), η οποία καθορίζεται με την κατασκευή ενός γραφήματος βαθμονόμησης μετρώντας τις περιοχές σποτ «μάρτυρα» - πρότυπα με γνωστό περιεχόμενο του αναλυόμενου συστατικού.

Μερικές φορές η χρωματική ένταση των κηλίδων συγκρίνεται, υποθέτοντας ότι η ένταση χρώματος μιας κηλίδας είναι ανάλογη με την ποσότητα ενός δεδομένου έγχρωμου συστατικού. Για τη μέτρηση της έντασης του χρώματος χρησιμοποιούνται διάφορες τεχνικές.

Όταν τα διαχωρισμένα συστατικά εκχυλίζονται από το χρωματογράφημα, λαμβάνεται ένα διάλυμα που περιέχει αυτό το συστατικό. Το τελευταίο στη συνέχεια προσδιορίζεται με τη μία ή την άλλη αναλυτική μέθοδο.

Το σχετικό σφάλμα στον ποσοτικό προσδιορισμό μιας ουσίας με TLC είναι 5-10%.

Η TLC είναι μια μέθοδος φαρμακοποιίας και χρησιμοποιείται ευρέως για την ανάλυση και τον ποιοτικό έλεγχο μιας ποικιλίας φαρμάκων.

5. ΑΕΡΙΟΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ

Στην αέρια χρωματογραφία (GC), ένα αδρανές αέριο (άζωτο, ήλιο, υδρογόνο), που ονομάζεται αέριο φορέας, χρησιμοποιείται ως κινητή φάση. Το δείγμα παρέχεται με τη μορφή ατμού· η στατική φάση είναι είτε μια στερεή ουσία - ένα ροφητικό (χρωματογραφία προσρόφησης αερίου) ή ένα υγρό υψηλού βρασμού που εφαρμόζεται σε ένα λεπτό στρώμα σε έναν στερεό φορέα (χρωματογραφία αερίου-υγρού). Ας εξετάσουμε την επιλογή της χρωματογραφίας αερίου-υγρού (GLC). Το Kieselguhr (διατομίτης), ένας τύπος ενυδατωμένης γέλης πυριτίου, χρησιμοποιείται ως φορέας· συχνά επεξεργάζεται με αντιδραστήρια που μετατρέπουν τις ομάδες Si-OH σε ομάδες Si-O-Si(CH 3) 3, γεγονός που αυξάνει την αδράνεια του φορέα σε σχέση με τους διαλύτες. Αυτοί είναι, για παράδειγμα, οι φορείς «chromosorb W» και «gazochrome Q». Επιπλέον, χρησιμοποιούνται μικροσφαιρίδια από γυαλί, τεφλόν και άλλα υλικά.

5.1 Γκάζο- χρωματογραφία προσρόφησης

Η ιδιαιτερότητα της μεθόδου της χρωματογραφίας προσρόφησης αερίου (GAC) είναι ότι ως στατική φάση χρησιμοποιούνται προσροφητικά με υψηλή ειδική επιφάνεια (10-1000 m 2 g -1) και προσδιορίζεται η κατανομή των ουσιών μεταξύ της στατικής και της κινητής φάσης. με τη διαδικασία προσρόφησης. Προσρόφηση μορίων από την αέρια φάση, δηλ. συγκεντρωμένο στη διεπιφάνεια μεταξύ της στερεάς και της αέριας φάσης, συμβαίνει λόγω διαμοριακών αλληλεπιδράσεων (διασπορά, προσανατολισμός, επαγωγή) ηλεκτροστατικής φύσης. Ο σχηματισμός δεσμού υδρογόνου είναι δυνατός και η συμβολή αυτού του τύπου αλληλεπίδρασης στους συγκρατούμενους όγκους μειώνεται σημαντικά με την αύξηση της θερμοκρασίας.

Για την αναλυτική πρακτική, είναι σημαντικό σε σταθερή θερμοκρασία η ποσότητα της προσροφημένης ουσίας στην επιφάνεια C s να είναι ανάλογη με τη συγκέντρωση αυτής της ουσίας στην αέρια φάση C m:

ντο μικρό = ks Μ (1)

εκείνοι. ώστε η κατανομή να γίνεται σύμφωνα με τη γραμμική ισόθερμη προσρόφησης (Προς την -- σταθερά). Σε αυτή την περίπτωση, κάθε στοιχείο κινείται κατά μήκος της στήλης με σταθερή ταχύτητα, ανεξάρτητα από τη συγκέντρωσή του. Ο διαχωρισμός των ουσιών οφείλεται σε διαφορετικές ταχύτητες κίνησης τους. Επομένως, στο GAS, η επιλογή ενός προσροφητικού είναι εξαιρετικά σημαντική, η περιοχή και η φύση της επιφάνειας του οποίου καθορίζουν την επιλεκτικότητα (διαχωρισμό) σε μια δεδομένη θερμοκρασία.

Καθώς η θερμοκρασία αυξάνεται, η θερμότητα της προσρόφησης μειώνεται DH/T, από την οποία εξαρτάται η διατήρηση και ανάλογα t R . Αυτό χρησιμοποιείται στην πρακτική ανάλυσης. Εάν οι ενώσεις που διαφέρουν πολύ σε πτητότητα σε σταθερή θερμοκρασία διαχωριστούν, τότε οι ουσίες χαμηλού βρασμού εκλούονται γρήγορα, οι με υψηλό βρασμό έχουν μεγαλύτερο χρόνο κατακράτησης, οι κορυφές τους στο χρωματογράφημα θα είναι χαμηλότερες και ευρύτερες και η ανάλυση απαιτεί πολύ χρόνο . Εάν, κατά τη διαδικασία της χρωματογραφίας, η θερμοκρασία της στήλης αυξάνεται με σταθερό ρυθμό (προγραμματισμός θερμοκρασίας), τότε κορυφές παρόμοιου πλάτους στο χρωματογράφημα θα εντοπιστούν ομοιόμορφα.

Οι ενεργοί άνθρακες, τα πηκτώματα πυριτίας, το πορώδες γυαλί και το οξείδιο του αλουμινίου χρησιμοποιούνται κυρίως ως προσροφητικά για το GAS. Η ετερογένεια της επιφάνειας των ενεργών προσροφητικών είναι υπεύθυνη για τα κύρια μειονεκτήματα της μεθόδου GAC και την αδυναμία προσδιορισμού ισχυρά προσροφημένων πολικών μορίων. Ωστόσο, μίγματα υψηλά πολικών ουσιών μπορούν να αναλυθούν σε γεωμετρικά και χημικά ομοιογενή μακροπορώδη προσροφητικά. Τα τελευταία χρόνια έχουν παραχθεί προσροφητικά με λίγο πολύ ομοιόμορφη επιφάνεια, όπως πορώδη πολυμερή, μακροπορώδη πυριτικά τζελ (Silochrome, Porasil, Spherosil), πορώδη γυαλιά και ζεόλιθοι.

Η μέθοδος της χρωματογραφίας προσρόφησης αερίου χρησιμοποιείται ευρύτερα για την ανάλυση μιγμάτων αερίων και υδρογονανθράκων χαμηλού σημείου βρασμού που δεν περιέχουν ενεργές λειτουργικές ομάδες. Οι ισόθερμες προσρόφησης τέτοιων μορίων είναι σχεδόν γραμμικές. Για παράδειγμα, οι αργιλώδεις χρησιμοποιούνται με επιτυχία για τον διαχωρισμό των O 2, N 2, CO, CH 4, CO 2. Η θερμοκρασία της στήλης προγραμματίζεται να μειώνει τον χρόνο ανάλυσης μειώνοντας το t R των αερίων υψηλού βρασμού. Σε μοριακά κόσκινα - πολύ πορώδη φυσικά ή συνθετικά κρυσταλλικά υλικά, των οποίων όλοι οι πόροι έχουν περίπου το ίδιο μέγεθος (0,4-1,5 nm) - μπορούν να διαχωριστούν ισότοπα υδρογόνου. Τα ροφητικά που ονομάζονται porapaks χρησιμοποιούνται για τον διαχωρισμό των υδριδίων μετάλλων (Ge, As, Sn, Sb). Η μέθοδος GAS σε στήλες με πορώδη πολυμερή ροφητικά ή μοριακά κόσκινα άνθρακα είναι ο ταχύτερος και πιο βολικός τρόπος προσδιορισμού του νερού σε ανόργανα και οργανικά υλικά, για παράδειγμα, σε διαλύτες.

5.2 Γκάζο- υγρή χρωματογραφία

Στην αναλυτική πρακτική, η μέθοδος της χρωματογραφίας αερίου-υγρού (GLC) χρησιμοποιείται συχνότερα. Αυτό οφείλεται στην εξαιρετική ποικιλομορφία των υγρών στατικών φάσεων, η οποία διευκολύνει την επιλογή μιας επιλεκτικής φάσης για μια δεδομένη ανάλυση, τη γραμμικότητα της ισοθερμικής κατανομής σε ένα ευρύτερο φάσμα συγκεντρώσεων, που επιτρέπει την εργασία με μεγάλα δείγματα και την ευκολία λήψης απόδοση στήλης με δυνατότητα αναπαραγωγής.

Ο μηχανισμός κατανομής των συστατικών μεταξύ του φορέα και της στατικής υγρής φάσης βασίζεται στη διάλυσή τους στην υγρή φάση. Η επιλεκτικότητα εξαρτάται από δύο παράγοντες: την τάση ατμών της αναλυόμενης ουσίας και τον συντελεστή δραστηριότητάς της στην υγρή φάση. Σύμφωνα με το νόμο του Raoult, κατά τη διάλυση, η τάση ατμών μιας ουσίας πάνω από το διάλυμα είναι Π Εγώ είναι ευθέως ανάλογο με το κλάσμα μοριακού συντελεστή δραστηριότητάς του Ν Εγώσε διάλυμα και πίεση ατμών μιας καθαρής ουσίας R° Εγώσε δεδομένη θερμοκρασία:

p i = N i Р° I (2)

Δεδομένου ότι η συγκέντρωση του i-ου συστατικού στη φάση ατμών ισορροπίας καθορίζεται από τη μερική του πίεση, μπορούμε να υποθέσουμε ότι

P i ~ c m , και N i ~ c s τότε

και ο συντελεστής επιλεκτικότητας:

Έτσι, όσο χαμηλότερο είναι το σημείο βρασμού μιας ουσίας (όσο υψηλότερο είναι το P 0 i), τόσο πιο αδύναμη διατηρείται στη χρωματογραφική στήλη.

Εάν τα σημεία βρασμού των ουσιών είναι τα ίδια, τότε χρησιμοποιούνται διαφορές στην αλληλεπίδραση με τη στατική υγρή φάση για τον διαχωρισμό τους: όσο ισχυρότερη είναι η αλληλεπίδραση, τόσο χαμηλότερος είναι ο συντελεστής δραστηριότητας και τόσο μεγαλύτερη η κατακράτηση.

Στατικές υγρές φάσεις . Για να διασφαλιστεί η επιλεκτικότητα της στήλης, είναι σημαντικό να επιλέξετε τη σωστή στατική υγρή φάση. Αυτή η φάση πρέπει να είναι καλός διαλύτης για τα συστατικά του μείγματος (αν η διαλυτότητα είναι χαμηλή, τα συστατικά φεύγουν πολύ γρήγορα από τη στήλη), μη πτητική (ώστε να μην εξατμίζεται στη θερμοκρασία λειτουργίας της στήλης), χημικά αδρανής , πρέπει να έχει χαμηλό ιξώδες (διαφορετικά η διαδικασία διάχυσης επιβραδύνεται) και όταν εφαρμόζεται στον φορέα σχηματίζει μια ομοιόμορφη μεμβράνη σταθερά συνδεδεμένη με αυτόν. Η ικανότητα διαχωρισμού της στατικής φάσης για τα συστατικά ενός δεδομένου δείγματος πρέπει να είναι μέγιστη.

Υπάρχουν τρεις τύποι υγρών φάσεων: μη πολικές (κορεσμένοι υδρογονάνθρακες κ.λπ.), μέτρια πολικές (εστέρες, νιτρίλια κ.λπ.) και πολικές (πολυγλυκόλες, υδροξυλαμίνες κ.λπ.).

Γνωρίζοντας τις ιδιότητες της στάσιμης υγρής φάσης και τη φύση των ουσιών που διαχωρίζονται, για παράδειγμα, κατηγορία, δομή, είναι δυνατό να επιλεγεί γρήγορα μια επιλεκτική υγρή φάση κατάλληλη για τον διαχωρισμό ενός δεδομένου μείγματος. Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ο χρόνος κατακράτησης των συστατικών θα είναι αποδεκτός για ανάλυση εάν οι πολικές πόλικες της στατικής φάσης και της ουσίας του αναλυόμενου δείγματος είναι κοντινές. Για διαλυμένες ουσίες παρόμοιας πολικότητας, η σειρά έκλουσης συνήθως συσχετίζεται με τα σημεία βρασμού και εάν η διαφορά θερμοκρασίας είναι αρκετά μεγάλη, είναι δυνατός ο πλήρης διαχωρισμός. Για τον διαχωρισμό ουσιών στενού βρασμού διαφορετικής πολικότητας, χρησιμοποιείται μια στατική φάση, η οποία διατηρεί επιλεκτικά ένα ή περισσότερα συστατικά λόγω της αλληλεπίδρασης διπόλου-διπόλου. Με την αύξηση της πολικότητας της υγρής φάσης, ο χρόνος κατακράτησης των πολικών ενώσεων αυξάνεται.

Για να εφαρμοστεί ομοιόμορφα η υγρή φάση σε έναν στερεό φορέα, αναμιγνύεται με έναν εξαιρετικά πτητικό διαλύτη, όπως ο αιθέρας. Σε αυτό το διάλυμα προστίθεται στερεός φορέας. Το μίγμα θερμαίνεται, ο διαλύτης εξατμίζεται και η υγρή φάση παραμένει στον φορέα. Ο ξηρός φορέας με τη σταθερή υγρή φάση που εναποτίθεται με αυτόν τον τρόπο γεμίζεται στη στήλη, προσπαθώντας να αποφύγει το σχηματισμό κενών. Για να εξασφαλιστεί ομοιόμορφη πλήρωση, ένα ρεύμα αερίου διέρχεται μέσω της στήλης και ταυτόχρονα η στήλη χτυπιέται για να συμπυκνωθεί η συσκευασία. Η στήλη στη συνέχεια θερμαίνεται σε θερμοκρασία 50°C πάνω από αυτή στην οποία προορίζεται να χρησιμοποιηθεί πριν συνδεθεί με τον ανιχνευτή. Σε αυτή την περίπτωση, μπορεί να υπάρξουν απώλειες της υγρής φάσης, αλλά η στήλη εισέρχεται σε σταθερό τρόπο λειτουργίας.

Φορείς στατικών υγρών φάσεων. Οι στερεοί φορείς για τη διασπορά της στατικής υγρής φάσης με τη μορφή ομοιογενούς λεπτής μεμβράνης πρέπει να είναι μηχανικά ισχυροί με μέτρια ειδική επιφάνεια (20 m 2 /g), μικρό και ομοιόμορφο μέγεθος σωματιδίων και επίσης να είναι αρκετά αδρανείς ώστε να επιτρέπουν την προσρόφηση στο διεπαφή στερεού-αερίου φάσειςήταν ελάχιστη. Η χαμηλότερη προσρόφηση παρατηρείται σε φορείς κατασκευασμένους από σιλανισμένο χρωμοσόρη, γυάλινους κόκκους και φθοροπάκ (πολυμερές φθοράνθρακα). Επιπλέον, οι στερεοί φορείς δεν πρέπει να αντιδρούν σε αυξημένη θερμοκρασία και θα πρέπει να διαβρέχονται εύκολα από την υγρή φάση. Στην αέρια χρωματογραφία χηλικών ενώσεων, οι σιλανισμένοι φορείς λευκού διατομίτη - πυρίτιο διατομίτη, ή kieselguhr - χρησιμοποιούνται συχνότερα ως στερεός φορέας. Ο διατομίτης είναι ένα μικροάμορφο διοξείδιο του πυριτίου που περιέχει νερό. Τέτοιοι φορείς περιλαμβάνουν το chromosorb W, το gasochrome Q, τη χρωματόνη N, κλπ. Επιπλέον, χρησιμοποιούνται γυάλινες χάντρες και Teflon.

Χημικά δεσμευμένες φάσεις. Συχνά χρησιμοποιούνται τροποποιημένοι φορείς, ομοιοπολικά συνδεδεμένοι στην υγρή φάση. Σε αυτή την περίπτωση, η στατική υγρή φάση συγκρατείται πιο σταθερά στην επιφάνεια ακόμη και στις υψηλότερες θερμοκρασίες της στήλης. Για παράδειγμα, ένα υπόστρωμα διατομίτη κατεργάζεται με χλωροσιλάνιο με έναν υποκαταστάτη μακράς αλυσίδας που έχει μια ορισμένη πολικότητα. Μια χημικά συνδεδεμένη στατική φάση είναι πιο αποτελεσματική.

6. ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΚΑΤΑΝΟΜΗΣ. ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΧΑΡΤΙΟΥ (ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΣΕ ΧΑΡΤΙ)

Η χρωματογραφία κατανομής βασίζεται στη χρήση διαφορών στη διαλυτότητα της ουσίας που κατανέμεται σε δύο μη αναμίξιμες υγρές φάσεις που έρχονται σε επαφή. Και οι δύο φάσεις - PF και NF - είναι υγρές φάσεις. Όταν το υγρό PF κινείται κατά μήκος του υγρού NP, οι χρωματογραφημένες ουσίες ανακατανέμονται συνεχώς μεταξύ των δύο υγρών φάσεων.

Η χρωματογραφία καταμερισμού περιλαμβάνει χάρτινο χρωματολόγιογραφική παράσταση (ή χρωματογραφία χαρτιού) στις συνήθεις παραλλαγές του. Στη μέθοδο αυτή, αντί για πλάκες με λεπτό στρώμα ροφητικού που χρησιμοποιείται για TLC, χρησιμοποιείται ειδικό χρωματογραφικό χαρτί, κατά μήκος του οποίου, εμποτίζοντας το, κινείται υγρό PF κατά τη χρωματογραφία από τη γραμμή έναρξης έως τη γραμμή τερματισμού του διαλύτη.

Διακρίνω κανονικής φάσης και αντίστροφης φάσης χρωματογραφία χαρτιού.

Στην επιλογή κανονική φάση Το υγρό NF χρωματογραφίας χαρτιού απορροφάται από νερό με τη μορφή λεπτού στρώματος στις ίνες και βρίσκεται στους πόρους υδρόφιλος χαρτί (έως 25% κατά βάρος). Αυτό το δεσμευμένο νερό είναι πολύ διαφορετικό στη δομή και τη φυσική κατάσταση από το συνηθισμένο υγρό νερό. Τα συστατικά των διαχωρισμένων μειγμάτων διαλύονται σε αυτό.

Ο ρόλος του PF που κινείται κατά μήκος του χαρτιού παίζει μια άλλη υγρή φάση, για παράδειγμα, ένα οργανικό υγρό με την προσθήκη οξέων και νερού. Πριν από τη χρωματογραφία, το υγρό οργανικό PF είναι κορεσμένο με νερό έτσι ώστε το PF να μην διαλύει το νερό που απορροφάται στις ίνες του υδρόφιλου χρωματογραφικού χαρτιού.

Το χρωματογραφικό χαρτί παράγεται από τη βιομηχανία. Πρέπει να πληροί ορισμένες απαιτήσεις: να παρασκευάζεται από υψηλής ποιότητας ινώδεις ποικιλίες βαμβακιού, να είναι ομοιόμορφη σε πυκνότητα και πάχος, προς την κατεύθυνση του προσανατολισμού των ινών, χημικά καθαρό και αδρανές ως προς το NF και τα διαχωρισμένα συστατικά.

Στην έκδοση κανονικής φάσης, υγρά μείγματα που αποτελούνται από διάφορους διαλύτες χρησιμοποιούνται συχνότερα ως PF. Ένα κλασικό παράδειγμα τέτοιου PF είναι ένα μείγμα οξικού οξέος, n-βουτανόλης και νερού σε αναλογία όγκου 1:4:5. Χρησιμοποιούνται επίσης διαλύτες όπως οξικός αιθυλεστέρας, χλωροφόρμιο, βενζόλιο κ.λπ.

Στην επιλογή αντίστροφη φάση Στη χρωματογραφία χαρτιού, το υγρό NP είναι ένας οργανικός διαλύτης, ενώ ο ρόλος του υγρού PF είναι νερό, υδατικά ή αλκοολικά διαλύματα ή μείγματα οξέων και αλκοολών. Η διαδικασία πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας υδροφόβος χαρτί χρωματογραφίας. Λαμβάνεται με επεξεργασία (εμποτισμό) του χαρτιού με ναφθαλίνη, έλαια σιλικόνης, παραφίνη κ.λπ. Μη πολικοί και χαμηλής πολικότητας οργανικοί διαλύτες ροφούνται στις ίνες του υδρόφοβου χαρτιού και διεισδύουν στους πόρους του, σχηματίζοντας ένα λεπτό στρώμα υγρού NF. Το νερό δεν συγκρατείται σε τέτοιο χαρτί και δεν το βρέχει.

Η τεχνική της χρωματογραφίας χαρτιού είναι γενικά η ίδια με τη μέθοδο TLC. Τυπικά, ένα δοχείο του αναλυόμενου διαλύματος που περιέχει ένα μείγμα των προς διαχωρισμό ουσιών εφαρμόζεται σε μια λωρίδα χρωματογραφικού χαρτιού στη γραμμή εκκίνησης. Αφού εξατμιστεί ο διαλύτης, το χαρτί κάτω από τη γραμμή εκκίνησης βυθίζεται στο PF, τοποθετώντας το χαρτί κάθετα (κρεμώντας το). Κλείστε το θάλαμο με ένα καπάκι και πραγματοποιήστε χρωματογραφία μέχρι το PF να φτάσει στην πρώτη γραμμή του διαλύτη που σημειώνεται στο χαρτί. Μετά από αυτό, η διαδικασία διακόπτεται, το χαρτί στεγνώνει στον αέρα, εντοπίζονται λεκέδες και αναγνωρίζονται τα συστατικά του μείγματος.

Η χρωματογραφία χαρτιού, όπως και η μέθοδος TLC, χρησιμοποιείται τόσο σε ποιοτική όσο και σε ποσοτική ανάλυση.

Για να ποσοτικοποιηθεί η περιεκτικότητα ενός ή του άλλου συστατικού ενός μείγματος, χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι:

1) προέρχονται από την παρουσία μιας ορισμένης σχέσης (αναλογικής, γραμμικής) μεταξύ της ποσότητας της ουσίας στο σημείο και της περιοχής του σημείου (συχνά κατασκευάζεται για πρώτη φορά ένα γράφημα βαθμονόμησης).

2) ζυγίστε το σημείο αποκοπής με την ουσία και καθαρό χαρτί της ίδιας περιοχής και, στη συνέχεια, βρείτε τη μάζα της ουσίας που καθορίζεται από τη διαφορά.

3) λάβετε υπόψη τη σχέση μεταξύ της έντασης του χρώματος του λεκέ και της περιεκτικότητας του καθορισμένου συστατικού σε αυτό, το οποίο προσδίδει χρώμα στον λεκέ.

Σε ορισμένες περιπτώσεις, οι ουσίες που περιέχονται στους λεκέδες εκχυλίζονται με κάποιο διαλύτη και στη συνέχεια το εκχύλισμα αναλύεται.

Η χρωματογραφία χαρτιού είναι μια μέθοδος φαρμακοποιίας που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό μειγμάτων που περιέχουν τόσο ανόργανες όσο και οργανικές ουσίες. Η μέθοδος είναι προσιτή και απλή στην εκτέλεση, αλλά γενικά είναι κατώτερη από την πιο σύγχρονη μέθοδο TLC, η οποία χρησιμοποιεί ένα λεπτό στρώμα ροφητή.

7. ΙΖΗΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑΣ

Η μέθοδος της ιζηματογενούς χρωματογραφίας χρησιμοποιείται κυρίως για τον διαχωρισμό και την ταυτοποίηση ανόργανων ιόντων που περιλαμβάνονται σε μείγματα.

Η ουσία της μεθόδου. Η ιζηματογενής χρωματογραφία βασίζεται στη χρήση χημικών αντιδράσεων καθίζησης των διαχωρισμένων συστατικών ενός μείγματος με ένα αντιδραστήριο κατακρήμνισης που περιλαμβάνεται στο NF. Ο διαχωρισμός πραγματοποιείται λόγω της άνισης διαλυτότητας των ενώσεων που προκύπτουν, οι οποίες μεταφέρονται από την κινητή φάση με διαφορετικές ταχύτητες: λιγότερες διαλυτές ουσίες μεταφέρονται από το PF πιο αργά από τις πιο διαλυτές.

Η εφαρμογή της μεθόδου μπορεί να επεξηγηθεί με το παράδειγμα του διαχωρισμού ιόντων αλογονιδίου: ιόντα χλωρίου Cl-, ιόντα βρωμιδίου Br- και ιόντα ιωδίου Ι- που περιέχονται ταυτόχρονα στο αναλυόμενο υδατικό διάλυμα. Για να το κάνετε αυτό, χρησιμοποιήστε μια χρωματογραφική στήλη (η οποία είναι ένας γυάλινος σωλήνας με στρόφιγγα στο κάτω μέρος) γεμάτη με ροφητικό. Το τελευταίο αποτελείται από έναν φορέα - οξείδιο του αργιλίου Al 2 O 3 ή πυρίτιο SiO 2, εμποτισμένο με διάλυμα νιτρικού αργύρου AgNO 3 (η περιεκτικότητα σε νιτρικό άργυρο είναι περίπου 10% κατά βάρος της μάζας του ροφητικού φορέα).

Ένα υδατικό διάλυμα που περιέχει ένα μείγμα διαχωρισμένων ανιόντων διέρχεται μέσω μιας χρωματογραφικής στήλης. Αυτά τα ανιόντα αλληλεπιδρούν με κατιόντα αργύρου Ag +, σχηματίζοντας κακώς διαλυτά ιζήματα αλογονιδίων αργύρου:

Ag + + I - > AgIv (κίτρινο)

Ag + + Br - > AgBrv (κρέμα)

Ag + + Cl - > AgClv (λευκό)

Η διαλυτότητα των αλογονιδίων του αργύρου στο νερό αυξάνεται με την ακόλουθη σειρά:

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

όπου οι τιμές των προϊόντων διαλυτότητας σε θερμοκρασία δωματίου δίνονται σε παρένθεση. Επομένως, πρώτα θα σχηματιστεί ένα κίτρινο ίζημα ιωδιούχου αργύρου και ως το λιγότερο διαλυτό, θα παρατηρηθεί μια κίτρινη (άνω) ζώνη στο χρωματογράφημα. Στη συνέχεια σχηματίζεται μια ζώνη κρεμ χρώματος ιζήματος βρωμιούχου αργύρου (ενδιάμεση ζώνη). Τέλος, σχηματίζεται ένα λευκό ίζημα χλωριούχου αργύρου - η κάτω λευκή ζώνη, η οποία σκουραίνει στο φως λόγω της φωτοχημικής αποσύνθεσης του χλωριούχου αργύρου με την απελευθέρωση λεπτού μεταλλικού αργύρου.

Το αποτέλεσμα είναι ένα πρωτογενές χρωματογράφημα ιζήματος.

Για σαφέστερο διαχωρισμό των ζωνών, μετά τη λήψη του πρωτογενούς χρωματογράμματος, ένας καθαρός διαλύτης διέρχεται από τη στήλη μέχρι να ληφθεί ένα δευτερεύον χρωματογράφημα ιζήματος με σαφή διαχωρισμό των ζωνών καθίζησης.

Στο περιγραφόμενο παράδειγμα, ο κατακρημνιστής ήταν μέρος του NF, και ένα διάλυμα που περιείχε ένα μίγμα των ιόντων που διαχωρίζονταν διήλθε μέσω της στήλης. Είναι δυνατό, αντίθετα, να περάσει το διάλυμα καταβυθίσεως μέσω μιας στήλης στο NF της οποίας βρίσκονται τα ιόντα που χρωματογραφούνται. Σε αυτή την περίπτωση όμως σχηματίζονται μικτές ζώνες.

Σχήμα διαχωρισμού ιόντων Cl-, Br- και I- σε χρωματογραφική στήλη με χρήση χρωματογραφίας ιζήματος.

7.1 Ταξινόμηση μεθόδων χρωματογραφίας ιζήματος σύμφωνα με πειραματική τεχνική

Συνήθως ξεχωρίζω κιονοειδήςχρωματογραφία ιζήματος, που πραγματοποιήθηκε σε χρωματογραφικές στήλες, και επίπεδηχρωματογραφία ιζήματος, εφαρμοσμένη σε χαρτί ή σε λεπτή στρώση ροφητή.

Μείγματα αδρανών φορέων με καταβυθιστή χρησιμοποιούνται ως ροφητές στην ιζηματογενή χρωματογραφία. ροφητικά που συγκρατούν τα ιζήματα με τη μορφή ιόντων (ρητίνες ανταλλαγής ιόντων) ή με τη μορφή μορίων (ενεργός άνθρακας). χαρτί εμποτισμένο σε διάλυμα καθίζησης.

Οι φορείς που επιλέγονται συχνότερα είναι η γέλη πυριτίου, το άμυλο, τα οξείδια του αργιλίου, τα οξείδια του ασβεστίου, το θειικό βάριο, οι ρητίνες ανταλλαγής ιόντων κ.λπ. Ο φορέας χρησιμοποιείται σε λεπτή διασπορά κατάσταση με μεγέθη σωματιδίων περίπου 0,02-0,10 mm.

Τα αντιδραστήρια που χρησιμοποιούνται ως ιζηματοποιητές είναι εκείνα που σχηματίζουν κακώς διαλυτά ιζήματα με χρωματογραφημένα ιόντα, για παράδειγμα, ιωδιούχο νάτριο NaI, θειούχο νάτριο Na 2 S, θειικός άργυρος Ag 2 SO 4, σιδηροκυανιούχο κάλιο K 4, οξυκινολίνη, πυριδίνη κ.λπ.

Συνήθως, όταν χρησιμοποιείται η μέθοδος της χρωματογραφίας ιζημάτων στήλης, μετά τη διέλευση ενός καθαρού διαλύτη μέσω μιας στήλης, λαμβάνονται σαφώς διαχωρισμένες ζώνες, καθεμία από τις οποίες περιέχει μόνο ένα συστατικό (στην περίπτωση που οι διαλυτότητες των ιζημάτων διαφέρουν τουλάχιστον τρεις φορές). . Η μέθοδος χαρακτηρίζεται από καλή αναπαραγωγιμότητα των αποτελεσμάτων.

Στην περίπτωση του σχηματισμού άχρωμων ζωνών ιζημάτων, το χρωματογράφημα αναπτύσσεται είτε περνώντας ένα διάλυμα ανάπτυξης διαμέσου της στήλης, το οποίο παράγει έγχρωμα προϊόντα αντίδρασης με τα ιζήματα, είτε εισάγοντας αμέσως τον εμφανιστή στο PF ή το NF.

7.2 Χρωματογραφία ιζηματογενούς χαρτιού

Ας εξετάσουμε την ουσία αυτής της μεθόδου χρησιμοποιώντας το παράδειγμα της ανάλυσης ενός υδατικού διαλύματος που περιέχει ένα μείγμα κατιόντων χαλκού Cu 2+ ? σίδηρος Fe 3+ και αλουμίνιο Al 3+.

Το αναλυόμενο υδατικό διάλυμα εφαρμόζεται στο κέντρο ενός φύλλου χαρτιού εμποτισμένου με ένα διάλυμα ενός ιζηματοποιητή - σιδηροκυανιούχου καλίου Κ4. Τα ιόντα χαλκού Cu 2+ και ο σίδηρος Fe 2+ αλληλεπιδρούν με ιόντα σιδηροκυανίου για να σχηματίσουν κακώς διαλυτά ιζήματα:

2Cu 2+ + 4- > Cu 2 (καφέ)

4Fe 3+ + 3 4- >Fe4 (μπλε)

Δεδομένου ότι ο σιδηροκυανιούχος χαλκός(II) είναι λιγότερο διαλυτός από τον σιδηροκυανιούχο σίδηρο(III), σχηματίζεται πρώτα ένα ίζημα σιδηροκυανιούχου χαλκού(II), σχηματίζοντας μια κεντρική καφέ ζώνη. Στη συνέχεια σχηματίζεται ένα μπλε ίζημα σιδηροκυανιούχου σιδήρου (III), δίνοντας την μπλε ζώνη. Τα ιόντα αλουμινίου κινούνται προς την περιφέρεια δίνοντας μια άχρωμη ζώνη καθώς δεν σχηματίζουν έγχρωμο σιδηροκυανιούχο αργίλιο.

Σχέδιο για τον διαχωρισμό των Cu2+, Fe3+ και Al3+ με χρωματογραφία ιζήματος.

Με αυτόν τον τρόπο προκύπτει ένα πρωτογενές χρωματογράφημα, στο οποίο οι ζώνες κατακρήμνισης επικαλύπτονται μερικώς.

Στη συνέχεια λαμβάνεται ένα δευτερεύον χρωματογράφημα. Για να γίνει αυτό, ένας κατάλληλος διαλύτης (στην περίπτωση αυτή, ένα υδατικό διάλυμα αμμωνίας) εφαρμόζεται με ένα τριχοειδές στο κέντρο του πρωτογενούς χρωματογράμματος. Ο διαλύτης κινείται αυθόρμητα από το κέντρο του χαρτιού προς την περιφέρεια, μεταφέροντας μαζί του τα ιζήματα, τα οποία κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες: η ζώνη του πιο διαλυτού ιζήματος σιδηροκυανιούχου σιδήρου κινείται ταχύτερα από τη ζώνη του λιγότερο διαλυτού ιζήματος σιδηροκυανιούχου χαλκού. Σε αυτό το στάδιο, λόγω της διαφοράς στις ταχύτητες κίνησης των ζωνών, διαχωρίζονται πιο καθαρά.

Για να ανακαλύψετε ιόντα αλουμινίου που σχηματίζουν μια άχρωμη περιφερειακή ζώνη, αναπτύσσεται ένα δευτερεύον χρωματογράφημα - ψεκάζεται (από φιάλη ψεκασμού) με διάλυμα αλιζαρίνης - ένα οργανικό αντιδραστήριο που σχηματίζει ροζ προϊόντα αντίδρασης με ιόντα αλουμινίου. Αποκτήστε το εξωτερικό ροζ δαχτυλίδι.

8. ΧΡΩΜΑΤΟΓΡΑΦΙΑ ΑΝΤΑΛΛΑΓΗΣ ΙΟΝΤΩΝ

Στη χρωματογραφία ανταλλαγής ιόντων, ο διαχωρισμός των συστατικών του μείγματος επιτυγχάνεται μέσω της αναστρέψιμης αλληλεπίδρασης ιονιζουσών ουσιών με τις ιοντικές ομάδες του ροφητή. Η διατήρηση της ηλεκτρικής ουδετερότητας του ροφητικού εξασφαλίζεται από την παρουσία αντιιόντων ικανών για ανταλλαγή ιόντων που βρίσκονται σε κοντινή απόσταση από την επιφάνεια. Το ιόν του εισαγόμενου δείγματος, αλληλεπιδρώντας με το σταθερό φορτίο του ροφητή, ανταλλάσσεται με το αντίθετο ιόν. Ουσίες με διαφορετικές συνάφειες για σταθερά φορτία διαχωρίζονται σε ανιονανταλλάκτες ή κατιονανταλλάκτες. Οι εναλλάκτες ανιόντων έχουν θετικά φορτισμένες ομάδες στην επιφάνεια και απορροφούν ανιόντα από την κινητή φάση. Οι κατιονανταλλάκτες περιέχουν συνεπώς ομάδες με αρνητικό φορτίο που αλληλεπιδρούν με κατιόντα.

Ως κινητή φάση χρησιμοποιούνται υδατικά διαλύματα αλάτων οξέων, βάσεων και διαλυτών όπως υγρή αμμωνία, δηλ. συστήματα διαλυτών που έχουν υψηλή διηλεκτρική σταθερά και μεγαλύτερη τάση ιονισμού ενώσεων. Συνήθως λειτουργούν με ρυθμιστικά διαλύματα που σας επιτρέπουν να προσαρμόσετε την τιμή του pH.

Κατά τη διάρκεια του χρωματογραφικού διαχωρισμού, τα ιόντα της αναλυόμενης ουσίας ανταγωνίζονται τα ιόντα που περιέχονται στο υγρό έκλουσης, τείνοντας να αλληλεπιδρούν με αντίθετα φορτισμένες ομάδες του ροφητή. Συνεπάγεται ότι η χρωματογραφία ανταλλαγής ιόντων μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον διαχωρισμό τυχόν ενώσεων που μπορούν να ιονιστούν με κάποιο τρόπο. Είναι δυνατό να αναλυθούν ακόμη και ουδέτερα μόρια σακχάρου με τη μορφή των συμπλοκών τους με βορικά ιόντα.

Η ιοντοανταλλακτική χρωματογραφία είναι απαραίτητη για τον διαχωρισμό πολύ πολικών ουσιών, οι οποίες δεν μπορούν να αναλυθούν με GLC χωρίς μετατροπή σε παράγωγα. Αυτές οι ενώσεις περιλαμβάνουν αμινοξέα, πεπτίδια και σάκχαρα.

Η ιοντοανταλλακτική χρωματογραφία χρησιμοποιείται ευρέως στην ιατρική, τη βιολογία, τη βιοχημεία, για την παρακολούθηση του περιβάλλοντος, την ανάλυση του περιεχομένου φαρμάκων και των μεταβολιτών τους στο αίμα και τα ούρα, τα φυτοφάρμακα στις πρώτες ύλες τροφίμων, καθώς και για τον διαχωρισμό ανόργανων ενώσεων, Συμπεριλαμβανομένων ραδιοϊσοτόπων, λανθανιδών, ακτινιδίων κ.λπ. Η ανάλυση των βιοπολυμερών (πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα κ.λπ.), η οποία συνήθως διαρκούσε ώρες ή ημέρες, με τη χρήση χρωματογραφίας ανταλλαγής ιόντων πραγματοποιείται σε 20-40 λεπτά με καλύτερο διαχωρισμό. Η χρήση της χρωματογραφίας ανταλλαγής ιόντων στη βιολογία κατέστησε δυνατή την απευθείας παρατήρηση δειγμάτων σε βιολογικά μέσα, μειώνοντας την πιθανότητα αναδιάταξης ή ισομερισμού, που μπορεί να οδηγήσει σε εσφαλμένη ερμηνεία του τελικού αποτελέσματος. Είναι ενδιαφέρον να χρησιμοποιηθεί αυτή η μέθοδος για την παρακολούθηση αλλαγών που συμβαίνουν στα βιολογικά υγρά. Η χρήση πορωδών εναλλάκτη ασθενούς ανιόντος με βάση το silica gel επέτρεψε τον διαχωρισμό των πεπτιδίων. Ο μηχανισμός ανταλλαγής ιόντων μπορεί να αναπαρασταθεί με τη μορφή των παρακάτω εξισώσεων:

για ανταλλαγή ανιόντων X - + R + Y - - Y - + R + X -

για ανταλλαγή κατιόντων X + + R - Y + - Y + + R - X +

Στην πρώτη περίπτωση, το δείγμα ιόντος X - ανταγωνίζεται το ιόν κινητής φάσης Y - για τα κέντρα ιόντων R + του ιοντοανταλλάκτη και στη δεύτερη περίπτωση, τα κατιόντα του δείγματος X + ανταγωνίζονται τα ιόντα κινητής φάσης Y + για το R - ιοντικά κέντρα.

Φυσικά, τα ιόντα δειγμάτων που αλληλεπιδρούν ασθενώς με τον εναλλάκτη ιόντων θα διατηρηθούν ασθενώς στη στήλη κατά τη διάρκεια αυτού του διαγωνισμού και θα είναι τα πρώτα που θα ξεπλυθούν από αυτήν και, αντίθετα, τα ιόντα που συγκρατούνται πιο έντονα θα είναι τα τελευταία που θα εκλούονται από τη στήλη . Τυπικά, δευτερογενείς αλληλεπιδράσεις μη ιονικής φύσης συμβαίνουν λόγω προσρόφησης ή δεσμών υδρογόνου του δείγματος με το μη ιονικό τμήμα της μήτρας ή λόγω της περιορισμένης διαλυτότητας του δείγματος στην κινητή φάση.

Ο διαχωρισμός συγκεκριμένων ουσιών εξαρτάται κυρίως από την επιλογή του καταλληλότερου ροφητικού και κινητής φάσης. Οι ρητίνες ανταλλαγής ιόντων και τα σιλικαζέλ με εμβολιασμένες ιονογόνες ομάδες χρησιμοποιούνται ως στατικές φάσεις στη χρωματογραφία ανταλλαγής ιόντων.

Οι ρητίνες ανταλλαγής ιόντων πολυστυρενίου για HPLC με μέγεθος κόκκου 10 μm ή λιγότερο έχουν επιλεκτικότητα και σταθερότητα, αλλά η δικτυακή τους δομή, που χαρακτηρίζεται από απόσταση μεταξύ των κόμβων πλέγματος 1,5 nm, η οποία είναι σημαντικά μικρότερη από το μέγεθος πόρων της γέλης πυριτίου που χρησιμοποιείται για την προσρόφηση χρωματογραφία (10 nm), επιβραδύνει τη μεταφορά μάζας και, ως εκ τούτου, μειώνει σημαντικά την απόδοση. Οι ρητίνες ανταλλαγής ιόντων που χρησιμοποιούνται στην HPLC είναι κυρίως συμπολυμερή στυρολίου και διβινυλοβενζολίου. Συνήθως προστίθεται το 8-12% του τελευταίου. Όσο υψηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε διβινυλοβενζόλιο, τόσο μεγαλύτερη είναι η ακαμψία και η αντοχή του πολυμερούς, τόσο μεγαλύτερη είναι η χωρητικότητα και, κατά κανόνα, η εκλεκτικότητα και τόσο μικρότερη διόγκωση.

Παρόμοια έγγραφα

Γενικά χαρακτηριστικά της χρωματογραφικής διαδικασίας. Φυσικοχημικές βάσεις χρωματογραφίας λεπτής στιβάδας, ταξινόμηση μεθόδων ανάλυσης. Παραλλαγές χρωματογραφίας κατά καταστάσεις φάσης. Ποιοτικός έλεγχος προϊόντων διατροφής με τη μέθοδο TLC, εξοπλισμός.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 27/12/2009


Φαινόμενα που συμβαίνουν κατά τη χρωματογραφία. Δύο προσεγγίσεις στην εξήγηση είναι η θεωρητική θεωρία πλακών και η κινητική θεωρία. Χρωματογραφία αερίου, υγρού, χαρτιού. Μέθοδος ανταλλαγής ιόντων. Περιπτώσεις εφαρμογής ιοντοανταλλακτικής χρωματογραφίας. Χρωματογραφία γέλης.

περίληψη, προστέθηκε 24/01/2009


Η έννοια και η δομή των πολυμερών ροφητών, η ιστορία της δημιουργίας και ανάπτυξής τους, η σημασία τους στη διαδικασία της χρωματογραφίας κατανομής. Τύποι πολυμερών ροφητών, δυνατότητες χρήσης τους στη χρωματογραφία αποκλεισμού μεγέθους. Χαρακτηριστικά της χρήσης σκληρών πηκτωμάτων.

περίληψη, προστέθηκε 01/07/2010


Η εμφάνιση και ανάπτυξη της χρωματογραφίας. Ταξινόμηση χρωματογραφικών μεθόδων. Χρωματογραφία σε στερεή στατική φάση: αέριο, υγρό (υγρό-προσρόφηση). Χρωματογραφία υγρής στατικής φάσης: χρωματογραφία αερίου-υγρού και γέλης.

περίληψη, προστέθηκε 05/01/2009


Η ουσία της μεθόδου χρωματογραφίας, η ιστορία της ανάπτυξης και τα είδη της. Τομείς εφαρμογής χρωματογραφίας, συσκευές ή εγκαταστάσεις χρωματογραφικού διαχωρισμού και ανάλυσης μειγμάτων ουσιών. Διάγραμμα αερίου χρωματογράφου, τα κύρια συστήματα και η αρχή λειτουργίας του.

περίληψη, προστέθηκε 25/09/2010


Βασικές αρχές της μεθόδου αντίστροφης αέριας χρωματογραφίας. Η αέρια χρωματογραφία είναι μια καθολική μέθοδος για την ποιοτική και ποσοτική ανάλυση σύνθετων μιγμάτων και μια μέθοδο για τη λήψη μεμονωμένων συστατικών στην καθαρή τους μορφή. Εφαρμογή αντίστροφης αέριας χρωματογραφίας.

εργασία μαθήματος, προστέθηκε 01/09/2010


Η ουσία και το περιεχόμενο της χρωματογραφίας ζευγών ιόντων, η χρήση της στην υγρή χρωματογραφία και την εκχύλιση για την εξαγωγή φαρμάκων και των μεταβολιτών τους από βιολογικά υγρά στην οργανική φάση. Παραλλαγές χρωματογραφίας ζευγών ιόντων, διακριτικά χαρακτηριστικά.

περίληψη, προστέθηκε 01/07/2010


Η αέρια χρωματογραφία είναι μια από τις πιο υποσχόμενες μεθόδους φυσικοχημικής έρευνας, η οποία αναπτύσσεται ραγδαία επί του παρόντος. Ταξινόμηση χρωματογραφικών μεθόδων. Διάφορα χαρακτηριστικά γνωρίσματα της διαδικασίας. Η ουσία των μεθόδων χρωματογραφίας.

περίληψη, προστέθηκε 25/01/2010


Η ουσία της υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (HPLC) ως μέθοδος ανάλυσης και διαχωρισμού σύνθετων ακαθαρσιών. Ροφητικά, χηλικά κεκορεσμένα με συντονισμό. μοτίβα επιρροής της δομής του προσδέματος στη συμπεριφορά των χηλικών ενώσεων υπό συνθήκες χρωματογραφίας ανάστροφης φάσης.

περίληψη, προστέθηκε 10/11/2011


Η έννοια και τα κύρια στάδια της μεθόδου χρωματογραφίας αποκλεισμού μεγέθους, τα θεμελιώδη χαρακτηριστικά και περιοχές εφαρμογής της, οι ποικιλίες και τα διακριτικά τους χαρακτηριστικά. Χαρακτηριστικά του εξοπλισμού που χρησιμοποιείται στη διαδικασία της χρωματογραφίας αποκλεισμού μεγέθους.

Οι χρωματογραφικές τεχνικές επικρατούν μεταξύ άλλων κατά την παρακολούθηση της ποιότητας του αέρα των χώρων εργασίας στη βιομηχανία και τη βιομηχανική υγιεινή. αποτελούν τη βάση της συντριπτικής πλειοψηφίας των τοξικολογικών μελετών. Χρησιμοποιώντας αέρια χρωματογραφία, οι γιατροί μπόρεσαν να μελετήσουν το «σύνδρομο του ασθενούς κτιρίου» - κακή υγεία και ορισμένες ασθένειες που προκαλούνται από την παρουσία στον αέρα των κατοικιών και των κτιρίων γραφείων μεγάλου αριθμού επιβλαβών χημικών ουσιών που απελευθερώνονται από συνθετικά υλικά (χαλί, μονοπάτια, πάνελ, λινέλαιο, ταπετσαρίες κ.λπ.), μαστίχες, βερνίκια, επιδέσμους και άλλα οικιακά χημικά προϊόντα, καθώς και εκπομπές αερίων κατά τη λειτουργία εκτυπωτών λέιζερ και θερμαντήρων αερίου.[...]

Η διαδικασία του χρωματογραφικού διαχωρισμού βασίζεται στη ρόφηση, την οποία συναντάμε στην καθημερινή ζωή - την απορρόφηση ουσιών από μια στερεή επιφάνεια (προσρόφηση) ή τη διάλυση αερίων και υγρών σε υγρούς διαλύτες (απορρόφηση). Η πιο γνωστή εφαρμογή της προσρόφησης είναι ο καθαρισμός του αέρα στις μάσκες αερίων: το προσροφητικό (ενεργός άνθρακας) που γεμίζει το κουτί της μάσκας αερίου διατηρεί επιβλαβείς ακαθαρσίες ή χημικούς παράγοντες που περιέχονται στον αέρα. Η απορρόφηση είναι χαρακτηριστικό πολλών βιολογικών διεργασιών, ιδιαίτερα της διαδικασίας της αναπνοής. Η απορρόφηση του οξυγόνου από την αιμοσφαιρίνη στο αίμα στους πνεύμονες είναι επίσης, σε κάποιο βαθμό, μια χρωματογραφική διαδικασία, καθώς περιλαμβάνει τον διαχωρισμό ρόφησης του οξυγόνου από άλλα αέρια που υπάρχουν στον εισπνεόμενο αέρα. Δυστυχώς, οι επιβλαβείς ακαθαρσίες στον αέρα απορροφώνται επίσης από το αίμα και μερικές φορές μη αναστρέψιμα.[...]

Το άτομο που ήταν το πρώτο που εξήγησε σωστά τη διαδικασία της ρόφησης (φαινόμενα που συμβαίνουν όταν μια ουσία κινείται κατά μήκος ενός απορροφητικού στρώματος) ήταν ο Ρώσος επιστήμονας Μιχαήλ Σεμένοβιτς Τσβετ. Χρησιμοποιώντας αυτά τα φαινόμενα, δημιούργησε μια αξιοσημείωτη αναλυτική μέθοδο, έδειξε τις ευρείες δυνατότητές της και έδωσε ένα όνομα που μέχρι σήμερα χρησιμοποιούμε για να προσδιορίσουμε όχι μόνο τη μέθοδο, αλλά και την ίδια τη διαδικασία και την επιστημονική πειθαρχία που τη μελετά.[...]

Επειδή όμως διαφορετικές ουσίες εξήχθησαν με διαφορετικό τρόπο από το βενζόλιο από το προσροφητικό (κιμωλία), κατέβαιναν μέσω του σωλήνα με διαφορετικές ταχύτητες. Ως εκ τούτου, ο αρχικός πράσινος δακτύλιος, κατερχόμενος, σταδιακά επεκτάθηκε και χωρίστηκε σε πολλούς χρωματιστούς δακτυλίους. Στο τέλος υπήρχαν έξι από αυτά τα δαχτυλίδια: το πάνω ήταν κίτρινο, μετά πράσινο της ελιάς, μετά σκούρο πράσινο και τρία κίτρινα.[...]

Ο Tsvet αφαίρεσε ένα στρώμα κιμωλίας από το σωλήνα, το έκοψε σε κυλίνδρους, καθένας από τους οποίους περιείχε τον δικό του χρωματιστό δακτύλιο. Τώρα ήταν δυνατό να εξαχθούν ουσίες από το προσροφητικό με οινόπνευμα και να εξεταστούν. Ως αποτέλεσμα, ο επιστήμονας έδειξε ότι η χλωροφύλλη δεν είναι μια μεμονωμένη ένωση, αλλά ένα μείγμα δύο ουσιών που χωρίστηκαν σε μια στήλη κιμωλίας και έδωσαν πράσινους και σκούρο πράσινο δακτυλίους. Οι υπόλοιπες ουσίες ήταν ξανθοφύλλες.[...]

Το χρώμα ονομάζεται χρωματογράφημα η πολύχρωμη εικόνα που λαμβάνεται κατά τον διαχωρισμό ουσιών και η ίδια η μέθοδος (βάσει του διαχωρισμού των ουσιών ανάλογα με την τάση τους για προσρόφηση) χρωματογραφική ανάλυση προσρόφησης ή χρωματογραφία.[...]

Πριν από το 1914, ο Tsvet δημοσίευσε αρκετά άρθρα για τη χρωματογραφία, αλλά μετά το έργο του η μέθοδος δεν αναπτύχθηκε ευρέως. Μόνο το 1931 οι Kuhn, Winterstein και Lederer αναπαρήγαγαν τα αρχικά πειράματα του Tsvet (χρησιμοποιώντας παραδείγματα διαχωρισμού της καροτίνης από τα καρότα, τα πέταλα πικραλίδας και τον κρόκο αυγού κοτόπουλου). Μια τέτοια μακροπρόθεσμη λήθη της κλασικής πλέον έρευνας οφειλόταν σε μεγάλο βαθμό στις αρνητικές κριτικές των αρχών εκείνης της εποχής, που δεν μπορούσαν να κατανοήσουν το πλήρες βάθος της ανακάλυψης του νεαρού επιστήμονα.[...]

Για την ανάπτυξη της μεθόδου της χρωματογραφίας κατάτμησης και των διαφόρων παραλλαγών της, ο Μάρτιν και ο Σινγκ τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ το 1952. Από αυτή τη στιγμή ξεκίνησε το σύγχρονο στάδιο ανάπτυξης της αέριας χρωματογραφίας (1951-1952), όταν ο A. A. Zhukhovitsky και οι συνάδελφοί του (Ρωσία) πρότειναν τη χρωματογραφία και οι A. Martin και A. James - χρωματογραφία αερίου-υγρού, με τη βοήθεια από τα οποία πέτυχαν τον διαχωρισμό ενός μείγματος λιπαρών οξέων σε μια στήλη με φορέα διατομίτη (Celite-545) εμποτισμένο με παραφινέλαιο με την προσθήκη στεατικού οξέος. Ένα τέτοιο ροφητικό απορροφά τις αναλυόμενες ουσίες πολύ πιο αδύναμες από, για παράδειγμα, τον ενεργό άνθρακα ή το οξείδιο του αργιλίου, έτσι ο James και ο Martin μπόρεσαν να διαχωρίσουν τα πτητικά οργανικά οξέα σε μια ροή αερίου - άζωτο.[...]

Έκτοτε, η αέρια χρωματογραφία έχει γίνει μια από τις πιο κοινές μεθόδους ανάλυσης, με την οποία μπορείτε να μελετήσετε ένα εξαιρετικά ευρύ φάσμα ουσιών - από αέρια έως υγρά και μέταλλα υψηλού μοριακού βάρους[...]

Θα πρέπει να διευκρινιστούν ορισμένα ζητήματα ορολογίας σχετικά με την ταξινόμηση των χρωματογραφικών μεθόδων. Στην απλούστερη περίπτωσή του, ο όρος «αέρια χρωματογραφία» αναφέρεται σε μια μέθοδο ανάλυσης κατά την οποία ο διαχωρισμός ενός μείγματος ουσιών σε μια χρωματογραφική στήλη πραγματοποιείται σε ένα ρεύμα αερίου (αέριο φορέα) που διέρχεται συνεχώς από τη στήλη. Προσρόφηση αερίου (διαχωρισμός σε προσροφητικό - άνθρακα, πυριτική γέλη ή οξείδιο αλουμινίου) και αέριο-υγρό (διαχωρισμός σε ροφητή - στερεός φορέας επικαλυμμένος με υγρό - σταθερή υγρή φάση) - όλα αυτά είναι παραλλαγές της αέριας χρωματογραφίας.

Η χρωματογραφία είναι μια μέθοδος διαχωρισμού και προσδιορισμού ουσιών που βασίζεται στην κατανομή των συστατικών μεταξύ δύο φάσεων - κινητής και σταθερής. Η στατική φάση είναι μια στερεή πορώδης ουσία (συχνά αποκαλούμενη ροφητική ουσία) ή μια υγρή μεμβράνη που εναποτίθεται σε μια στερεή ουσία. Η κινητή φάση είναι ένα υγρό ή αέριο που ρέει μέσα από μια στατική φάση, μερικές φορές υπό πίεση. Τα συστατικά του αναλυόμενου μίγματος (σορβικά) μαζί με την κινητή φάση κινούνται κατά μήκος της στατικής φάσης. Συνήθως τοποθετείται σε γυάλινο ή μεταλλικό σωλήνα που ονομάζεται στήλη. Ανάλογα με την ισχύ αλληλεπίδρασης με την επιφάνεια του ροφητή (λόγω προσρόφησης ή κάποιου άλλου μηχανισμού), τα εξαρτήματα θα κινούνται κατά μήκος της στήλης με διαφορετικές ταχύτητες. Ορισμένα συστατικά θα παραμείνουν στο ανώτερο στρώμα του ροφητή, άλλα, αλληλεπιδρώντας με το ροφητικό σε μικρότερο βαθμό, θα καταλήξουν στο κάτω μέρος της στήλης και μερικά θα εγκαταλείψουν εντελώς τη στήλη μαζί με την κινητή φάση (τέτοια συστατικά είναι ονομάζεται unretained, και ο χρόνος διατήρησής τους καθορίζει τον "νεκρό χρόνο" της στήλης).

Αυτό επιτρέπει τον γρήγορο διαχωρισμό πολύπλοκων μιγμάτων συστατικών.

Ιστορικό ανακάλυψης:

Γέννηση της χρωματογραφίας

Το απόγευμα αυτής της ημέρας, σε μια συνάντηση του βιολογικού τμήματος της Εταιρείας Φυσικολόγων της Βαρσοβίας, ο βοηθός του τμήματος ανατομίας και φυσιολογίας των φυτών Mikhail Semenovich Tsvet έκανε μια αναφορά «Σχετικά με μια νέα κατηγορία φαινομένων προσρόφησης και την εφαρμογή τους στη βιοχημική ανάλυση."

Δυστυχώς, ο M.S. Tsvet, όντας βοτανολόγος από εκπαίδευση, δεν εκτίμησε επαρκώς τη χημική αναλυτική πτυχή της ανακάλυψής του και δημοσίευσε ελάχιστη δουλειά του σε χημικά περιοδικά. Στη συνέχεια, ήταν οι χημικοί που εκτίμησαν την πραγματική κλίμακα του προτεινόμενου M.S. Η έγχρωμη χρωματογραφική μέθοδος έχει γίνει η πιο κοινή μέθοδος αναλυτικής χημείας.

Πρέπει να τονιστούν τα ακόλουθα πλεονεκτήματα των χρωματογραφικών μεθόδων:

1. Ο διαχωρισμός είναι δυναμικής φύσης και οι πράξεις ρόφησης-εκρόφησης των διαχωρισμένων συστατικών επαναλαμβάνονται πολλές φορές. Αυτό οφείλεται στη σημαντικά μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα της χρωματογραφίας

διαχωρισμού σε σύγκριση με μεθόδους στατικής ρόφησης και

εξαγωγή.

2. Κατά τον διαχωρισμό, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι αλληλεπίδρασης μεταξύ σορβικών και στατικής φάσης: από καθαρά φυσική έως χημική απορρόφηση.

Αυτό καθιστά δυνατό τον επιλεκτικό διαχωρισμό ενός ευρέος φάσματος

3. Στις ουσίες που διαχωρίζονται μπορούν να εφαρμοστούν διάφορα πρόσθετα πεδία (βαρυτικά, ηλεκτρικά, μαγνητικά κ.λπ.), τα οποία αλλάζοντας τις συνθήκες διαχωρισμού διευρύνουν τις δυνατότητες της χρωματογραφίας.

4. Η χρωματογραφία είναι μια υβριδική μέθοδος που συνδυάζει τον ταυτόχρονο διαχωρισμό και τον προσδιορισμό πολλών συστατικών.

5. Η χρωματογραφία σάς επιτρέπει να λύσετε τόσο αναλυτικά προβλήματα (διαχωρισμός, ταυτοποίηση, προσδιορισμός) όσο και προπαρασκευαστικά (καθαρισμός, απομόνωση, συγκέντρωση). Η λύση σε αυτά τα προβλήματα μπορεί να συνδυαστεί εκτελώντας τα ηλεκτρονικά.

Πολλές μέθοδοι ταξινομούνται ανάλογα με την κατάσταση συσσωμάτωσης των φάσεων, τον μηχανισμό διαχωρισμού και την τεχνική διαχωρισμού.

Οι χρωματογραφικές μέθοδοι διαφέρουν και στον τρόπο διεξαγωγής τους.

η διαδικασία του διαχωρισμού σε μετωπική, μετατόπιση και έκλουση.

Χρωματογραφία ιόντων

Η χρωματογραφία ιόντων είναι μια υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης για το διαχωρισμό κατιόντων και ανιόντων σε ιοντοανταλλάκτες

χαμηλή χωρητικότητα. Ευρεία χρήση της χρωματογραφίας ιόντων

λόγω ορισμένων πλεονεκτημάτων του:

– την ικανότητα προσδιορισμού μεγάλου αριθμού ανόργανων και

οργανικά ιόντα, και επίσης προσδιορίζουν ταυτόχρονα κατιόντα και

– υψηλή ευαισθησία ανίχνευσης (έως 1 ng/ml χωρίς

προ-συγκέντρωση?

– υψηλή επιλεκτικότητα και εκφραστικότητα.

– μικρός όγκος του δείγματος που αναλύθηκε (όχι περισσότερο από 2 ml δείγματος).

– ευρύ φάσμα ανιχνεύσιμων συγκεντρώσεων (από 1 ng/ml έως

– τη δυνατότητα χρήσης διαφόρων ανιχνευτών και των συνδυασμών τους, που επιτρέπει την επιλεκτικότητα και τον σύντομο χρόνο προσδιορισμού·

– δυνατότητα πλήρους αυτοματοποίησης προσδιορισμού·

– σε πολλές περιπτώσεις, παντελής έλλειψη προκαταρκτικής προετοιμασίας δείγματος.

Ωστόσο, όπως κάθε αναλυτική μέθοδος, η χρωματογραφία ιόντων δεν είναι χωρίς τα μειονεκτήματά της, τα οποία περιλαμβάνουν:

– η πολυπλοκότητα της σύνθεσης των ιονανταλλακτών, η οποία περιπλέκει πολύ

ανάπτυξη της μεθόδου·

– χαμηλότερη απόδοση διαχωρισμού σε σύγκριση με HPLC.

– η ανάγκη για υψηλή αντοχή στη διάβρωση

χρωματογραφικό σύστημα, ειδικά κατά τον προσδιορισμό

κατιόντα.

2.1 Ιστορικό ανάπτυξης:

Η μελέτη των διεργασιών ανταλλαγής ιόντων ξεκίνησε ήδη στις αρχές του 19ου αιώνα. από παρατηρήσεις της επίδρασης των εδαφών στη χημική σύσταση των διαλυμάτων αλάτων σε επαφή με αυτό. Στα τέλη της δεκαετίας του '40, ο G. Thompson σημείωσε ότι το έδαφος απορροφά αμμωνία από εφαρμοσμένα οργανικά λιπάσματα· αντίστοιχα πειράματα διεξήχθησαν από τον ειδικό τους στο York D. Spence. Τα πρώτα αποτελέσματα των πειραμάτων του D. Spence δημοσιεύθηκαν από τον G. Thompson το 1850. Το άρθρο σημειώνει ότι «η πρώτη ανακάλυψη πολύ σημαντικών ιδιοτήτων του εδάφους μπορεί σχεδόν να αποτύχει ως χρήσιμη για τη γεωργία» και τα τελευταία έργα του δημοσιεύτηκαν το 1852 και το 1855.

2.3 Αρχές διαχωρισμού ιόντων στις διεργασίες ρόφησης

Η ιοντοανταλλακτική χρωματογραφία αναφέρεται στη χρωματογραφία υγρής-στερεάς φάσης στην οποία η κινητή φάση είναι υγρή (διαλύτης έκλουσης) και η στατική φάση είναι στερεή (ιοντοανταλλάκτης). Η μέθοδος χρωματογραφίας ανταλλαγής ιόντων βασίζεται στη δυναμική διαδικασία αντικατάστασης ιόντων που σχετίζονται με τη στατική φάση με ιόντα εκλούσματος που εισέρχονται στη στήλη. Ο διαχωρισμός συμβαίνει λόγω των διαφορετικών συγγενειών των ιόντων στο μείγμα για τον ιονανταλλάκτη, γεγονός που οδηγεί σε διαφορετικούς ρυθμούς μετακίνησής τους μέσω της στήλης.

Η χρωματογραφία ιόντων είναι μια παραλλαγή της χρωματογραφίας στήλης ανταλλαγής ιόντων.

Σύμφωνα με τις συστάσεις της IUPAC (1993), οι όροι ανταλλαγής ιόντων (IEC) και χρωματογραφία ιόντων (IC) ορίζονται ως εξής. "Η χρωματογραφία ανταλλαγής ιόντων βασίζεται στη διαφορά στις αλληλεπιδράσεις ανταλλαγής ιόντων για μεμονωμένες αναλυόμενες ουσίες. Εάν τα ιόντα διαχωρίζονται και μπορούν να ανιχνευθούν χρησιμοποιώντας έναν αγωγιμομετρικό ανιχνευτή ή έμμεση ανίχνευση UV, τότε ονομάζεται χρωματογραφία ιόντων."

Σύγχρονη (2005) διατύπωση: «Η χρωματογραφία ιόντων περιλαμβάνει όλους τους διαχωρισμούς ιόντων σε στήλες υγρής χρωματογραφίας υψηλής απόδοσης (HPLC), σε συνδυασμό με άμεση ανίχνευση σε ανιχνευτή ροής και ποσοτική επεξεργασία των αναλυτικών σημάτων που προκύπτουν». Αυτός ο ορισμός χαρακτηρίζει τη χρωματογραφία ιόντων ανεξάρτητα από τον μηχανισμό διαχωρισμού και τη μέθοδο ανίχνευσης και ως εκ τούτου τη διαχωρίζει από την κλασική ανταλλαγή ιόντων.

Οι ακόλουθες αρχές διαχωρισμού χρησιμοποιούνται στη χρωματογραφία ιόντων:

Ανταλλαγή ιόντων.

Σχηματισμός ζευγών ιόντων.

Εξαίρεση ιόντων.

Ανταλλαγή ιόντων

Η ανταλλαγή ιόντων είναι μια αναστρέψιμη ετερογενής αντίδραση ισοδύναμης ανταλλαγής ιόντων που βρίσκονται στη φάση του ιοντοανταλλάκτη (αντιόντα) με ιόντα εκλούσματος. Τα αντίθετα ιόντα συγκρατούνται από τις λειτουργικές ομάδες του εναλλάκτη ιόντων λόγω ηλεκτροστατικών δυνάμεων. Τυπικά στην κατιονική χρωματογραφία αυτές οι ομάδες είναι ομάδες σουλφονικού οξέος. στην περίπτωση της χρωματογραφίας ανιόντων – βάσεις τεταρτοταγούς αμμωνίου. Στο Σχ. Το σχήμα 1 δείχνει ένα διάγραμμα της διαδικασίας ανταλλαγής κατιόντων και ανιόντων. Τα ιόντα της αναλυόμενης ουσίας ορίζονται ως Α και τα ιόντα του εκλούσματος που ανταγωνίζονται με αυτά για κέντρα ανταλλαγής ορίζονται ως Ε.

Ρύζι. 1. Εναλλαγή ιόντων κατιόντων (Α+) και ανιόντων (Α-) για ιόντα εκλούσματος (Ε+ ή Ε-) με τη συμμετοχή κατιονανταλλάκτη που περιέχει λειτουργικές σουλφο ομάδες - SO3- και ανιονανταλλάκτη (ομάδες βάσης τεταρτοταγούς αμμωνίου -Ν +R3).

Σχηματισμός ζευγών ιόντων

Για την εφαρμογή αυτού του μηχανισμού διαχωρισμού, χρησιμοποιούνται αντιδραστήρια ζευγών ιόντων, τα οποία προστίθενται στο διάλυμα έκλουσης. Τέτοια αντιδραστήρια είναι ανιονικά ή κατιονικά τασιενεργά, όπως αλκυλοσουλφονικά οξέα ή άλατα τετρααλκυλαμμωνίου.

Μαζί με τα αντίθετα φορτισμένα ανιχνεύσιμα ιόντα, τα ιόντα αυτού του αντιδραστηρίου ζεύγους ιόντων σχηματίζουν ένα αφόρτιστο ζεύγος ιόντων, το οποίο μπορεί να κρατηθεί στη στατική φάση λόγω διαμοριακών αλληλεπιδράσεων. Ο διαχωρισμός πραγματοποιείται λόγω της διαφοράς στις σταθερές σχηματισμού των ζευγών ιόντων και του βαθμού προσρόφησής τους στη μήτρα του ροφητή. Στο Σχ. Το σχήμα 2 δείχνει ένα στατικό μοντέλο ανταλλαγής ιόντων σε χρωματογραφία ζεύγους ιόντων μετά από προσρόφηση του αντιδραστηρίου στη στατική φάση. Αυτή η αρχή διαχωρισμού ισχύει τόσο για τα ανιόντα όσο και για τα κατιόντα.

Ρύζι. 2. Μοντέλο ανταλλαγής ιόντων στη χρωματογραφία ζεύγους ιόντων.

Ιωνικός αποκλεισμός

Χρωματογραφία αποκλεισμού ιόντων (IEC). Χρησιμοποιείται κυρίως για τον διαχωρισμό ασθενών οξέων ή βάσεων. Το IEC έχει μέγιστη σημασία για τον προσδιορισμό των καρβοξυλικών και αμινοξέων, των φαινολών και των υδατανθράκων.

Στο Σχ. Το Σχήμα 3 δείχνει την αρχή του διαχωρισμού χρησιμοποιώντας IEC χρησιμοποιώντας τα οξέα R–COOH ως παράδειγμα.

Ρύζι. 3. Σχήμα για τον διαχωρισμό των καρβοξυλικών οξέων R–COOH με χρήση χρωματογραφίας αποκλεισμού ιόντων.

Στη χρωματογραφία αποκλεισμού ιόντων, ένας πλήρως σουλφονωμένος εναλλάκτης κατιόντων που περιέχει ιόντα υδρογόνου (αντιόντα) χρησιμοποιείται συχνά ως στατική φάση. Σε ένα υδατικό διάλυμα του διαλύτη έκλουσης, οι ομάδες σουλφονικού οξέος του ιοντοανταλλάκτη ενυδατώνονται. Το κέλυφος ενυδάτωσης οριοθετείται από μια φανταστική αρνητικά φορτισμένη μεμβράνη (μεμβράνη Donnan). Η μεμβράνη είναι διαπερατή μόνο σε αδιάσπαστα μόρια (για παράδειγμα, νερό).

Τα οργανικά καρβοξυλικά οξέα μπορούν να διαχωριστούν εάν χρησιμοποιούνται ισχυρά ανόργανα οξέα ως υγρό έκλουσης. Λόγω των χαμηλών τιμών των σταθερών οξύτητας, τα καρβοξυλικά οξέα υπάρχουν σε τέτοια διαλύματα σε αδιάσπαστη μορφή. Αυτές οι μορφές μπορούν να περάσουν από τη μεμβράνη Donnan και να προσροφηθούν στη στατική φάση.