2. Kromatograafia tekkimine ja areng

Kromatograafia kui teadusliku meetodi esilekerkimine on seotud silmapaistva vene teadlase Mihhail Semenovitš Tsveti (1872 - 1919) nimega, kes 1903. aastal avastas kromatograafia taimede pigmentides päikeseenergia muundamise mehhanismi uurimisel. Seda aastat tuleks lugeda kromatograafilise meetodi loomise kuupäevaks.

PRL. Värv lasi analüütide ja liikuva faasi lahuse läbi klaastorus oleva adsorbendi kolonni. Sellega seoses nimetati tema meetodit kolonnkromatograafiaks. 1938. aastal N.A. Izmailov ja M.S. Schreiber tegi ettepaneku muuta Tsveti meetodit ja eraldada ainete segu õhukese adsorbendikihiga kaetud plaadil. Nii tekkiski õhekihikromatograafia, mis võimaldab analüüsida aine mikrokogustega.

1947. aastal T.B. Gapon, E.N. Gapon ja F.M. Shemyakin oli esimene, kes viis ioonide segu kromatograafilise eraldamise läbi lahuses, selgitades seda sorbendi ioonide ja lahuses sisalduvate ioonide vahelise vahetusreaktsiooni olemasoluga. Nii avastati teine ​​kromatograafia suund – ioonvahetuskromatograafia. Praegu on ioonvahetuskromatograafia kromatograafilise meetodi üks olulisemaid valdkondi.

E.N. ja G.B. Gapon viis 1948. aastal läbi selle, mida väljendas M.S. Värvige idee ainete segu kromatograafilise eraldamise võimalusest, mis põhineb vähelahustuvate sademete lahustuvuse erinevustel. Ilmnes setete kromatograafia.

1957. aastal tegi M. Goley ettepaneku rakendada kapillaartoru siseseintele sorbendi – kapillaarkromatograafiat. See valik võimaldab analüüsida mitmekomponendiliste segude mikrokoguseid.

60ndatel sai võimalikuks sünteesida nii ioonseid kui ka laenguta geele rangelt määratletud pooride suurusega. See võimaldas välja töötada kromatograafia versiooni, mille põhiolemus on ainete segu eraldamine, lähtudes nende geel-geelkromatograafia läbitungimisvõime erinevusest. See meetod võimaldab eraldada erineva molekulmassiga ainete segusid.

Praegu on kromatograafia märkimisväärselt arenenud. Tänapäeval aitavad mitmesugused kromatograafiameetodid, eriti kombinatsioonis teiste füüsikaliste ja füüsikalis-keemiliste meetoditega, teadlastel ja inseneridel lahendada mitmesuguseid, sageli väga keerulisi teadusuuringute ja tehnoloogia probleeme.

Dmitri Ivanovitš Mendelejev: panus keemia arengusse

Dmitri Mendelejev sündis 27. jaanuaril (8. veebruaril) 1834 Tobolskis gümnaasiumi direktori ja Tobolski kubermangu rahvakoolide usaldusisiku Ivan Pavlovitš Mendelejevi ja Maria Dmitrievna Mendelejeva, sündinud Kornilieva perekonnas...

Rasvlahustuvad vitamiinid

Hüpovitaminoos on haigus, mis on seotud vitamiinide puudumisega organismis. Teatud vitamiinide puudumine on vitamiinipuudus. Vitamiinide liigse tarbimisega toidust tekib hüpervitaminoos, vitamiinide ülejäägiga seotud haigused...

Venemaa Keemia Seltsi ajalugu

Aleksandr Abramovitš Voskresenski (1809-1880) - vene orgaaniline keemik, suure vene keemikute kooli asutaja (koos Nikolai Nikolajevitš Zininiga), Peterburi Teaduste Akadeemia korrespondentliige (1864)...

Ajalooline ülevaade keemia arengu põhietappidest

Kolloidsüsteemid kehas ja nende funktsioonid

Kolloidsüsteemide ja nende omaduste ideede arendamine. Kolloidseid protsesse, nagu värvimine ja liimimine, on kasutatud juba Vana-Egiptusest. Sõna "kolloid" (kreeka sõnast, mis tähendab "liim") võttis kasutusele T. Graham 1862. aastal...

Alkaanide polühalogeenderivaadid

Fluorikeemia ajalugu ei alga Vana-Egiptuses või Foiniikias ega isegi keskaegses Araabias. Fluorikeemia tekkimine sai alguse vesinikfluoriidi (Scheele, 1771) ja seejärel elementaarse fluori (Moissan, 1886) avastamisest...

Traditsiooniliselt kujundab empiirilist mõtlemist eksperiment laboritöökojas. Õpilased uurivad nähtust, tuvastavad selles struktuurielemente, klassifitseerivad neid, kirjeldavad seoseid, kuid see kõik jaguneb teadvuses...

Keemia teke

1). Alkeemiline periood: kuni 3. sajandini. AD Keemia, ainete koostise ja nende muundumiste teadus, saab alguse sellest, et inimene avastas tule võime muuta looduslikke materjale. Ilmselt osati sulatada vaske ja pronksi, põletada savitooteid...

Konkreetne kromatograafiliste meetodite klassifikatsioon võib põhineda protsessi erinevatel iseloomulikel tunnustel...

Kromatograafilise protsessi füüsikalis-keemilised alused

Kromatograafia teooria ülesanne on kehtestada kromatograafiliste tsoonide liikumise ja hägustumise seadused. Kromatograafiateooriate klassifitseerimise peamised tegurid...

Nafta ja gaasi keemia

M.V hiilgav oletus...

Kromatograafia kui eraldamise ja analüüsi meetod

kromatograafia segu sorptsioonidesorptsioon Kromatograafia on füüsikaline ja keemiline protsess, mis põhineb aine sorptsiooni- ja desorptsioonitoimingute korduval kordamisel, kui see liigub liikuva faasi voolus piki statsionaarset sorbenti...

Keemia areng – otsesed väljavaated

Millest koosnevad keemilised ühendid? Kuidas on struktureeritud aine väikseimad osakesed? Kuidas nad kosmoses paiknevad? Mis neid osakesi ühendab? Miks mõned ained omavahel reageerivad...

Analüüside läbiviimisest iidsel Venemaal on teada väga vähe. Loomulikult oli alati vaja kontrollida erinevate materjalide koostist ja Venemaal tegid seda ravimtaimed, värvijad ja sepad; olid isegi erilised maagiuurijad...

Analüütilise keemia arenguetapid Venemaal

Saada oma head tööd teadmistebaasi on lihtne. Kasutage allolevat vormi

Üliõpilased, magistrandid, noored teadlased, kes kasutavad teadmistebaasi oma õpingutes ja töös, on teile väga tänulikud.

postitatud http://www.allbest.ru

1. Kromatograafia avastamise ja arengu ajalugu

2. Põhisätted

3. Kromatograafiliste analüüsimeetodite klassifikatsioon

4. Adsorptsioonkromatograafia. Õhukese kihi kromatograafia

4.1 Katsetehnika õhukese kihi kromatograafias

5. Gaasikromatograafia

5.1 Gaasi adsorptsioonkromatograafia

5.2 Gaas-vedelik kromatograafia

6. Jaotuskromatograafia. Paberkromatograafia

7. Settekromatograafia

7.1 Setete kromatograafia meetodite klassifitseerimine katsetehnika järgi

7.2 Settepaberkromatograafia

8. Ioonivahetuskromatograafia

Järeldus

Bibliograafia

1. LUGUKROMATOGRAAFIA AVASTAMINE JA ARENDAMINE

Kromatograafia avastajaks oli vene teadlane, botaanik ja füüsikateadlane Mihhail Semjonovitš Tsvet.

Kromatograafia avastus pärineb ajast, mil Tsvet lõpetas magistritöö Peterburis (1900 - 1902) ja esimesest tööperioodist Varssavis (1902 - 1903). Taimseid pigmente uurides lasi Tsvet läbi adsorbendiga täidetud tuubi – pulbrilise kaltsiumkarbonaadiga täidetud tuubi – ja seejärel pesti adsorbenti puhta lahustiga. Segu üksikud komponendid eraldusid ja moodustasid värvilised triibud. Kaasaegse terminoloogia järgi avastas Tsvet kromatograafia areneva versiooni (developing liquid adsorption chromatography). Tsvet tõi välja tema loodud kromatograafia versiooni väljatöötamise peamised uurimistulemused raamatus “Chromophylls in the Plant and Animal World” (1910), mis on tema doktoritöö. kromatograafia gaasisetete ioonivahetus

Tsvet kasutas kromatograafilist meetodit laialdaselt mitte ainult segu eraldamiseks ja selle mitmekomponentse olemuse kindlakstegemiseks, vaid ka kvantitatiivseks analüüsiks; selleks lõhkus ta klaaskolonni ja lõikas adsorbeeriva kolonni kihtideks. Tsvet töötas välja vedelikkromatograafia seadmed, viis esimesena läbi kromatograafilised protsessid alandatud rõhul (pumpamine) ja mõningase ülerõhuga ning töötas välja soovitused tõhusate kolonnide valmistamiseks. Lisaks tutvustas ta paljusid uue meetodi põhimõisteid ja termineid, nagu “kromatograafia”, “areng”, “nihe”, “kromatogramm” jne.

Kromatograafiat kasutati esmalt väga harva, selle varjatud periood kestis umbes 20 aastat, mille jooksul ilmus vaid väga väike arv teateid meetodi erinevate rakenduste kohta. Ja alles 1931. aastal juhtisid Heidelbergis keiser Wilhelmi meditsiiniuuringute instituudi keemialaboris töötavad R. Kuhn (Saksamaa), A. Winterstein (Saksamaa) ja E. Lederer (Prantsusmaa). a- ja b-karoteeni eraldamiseks toorkaroteenist ja seeläbi näidata värvide avastamise väärtust.

Kromatograafia arengu oluline etapp oli Nõukogude teadlaste avastus N.A. Izmailov ja M.S. Schreiber õhukese kihi kromatograafia meetodist (1938), mis võimaldab analüüsida aine mikrokogustega.

Järgmise olulise sammuna avastasid A. Martin ja R. Synge (Inglismaa) vedelikjaotuskromatograafia variandi, kasutades aminohapete atsetüülderivaatide eraldamise näidet veega küllastatud silikageeliga täidetud kolonnis, kasutades kloroformi. lahustina (1940). Samas märgiti, et liikuva faasina saab kasutada mitte ainult vedelikku, vaid ka gaasi. Mõni aasta hiljem tegid need teadlased ettepaneku lahutada aminohapete derivaadid veega niisutatud paberil, kasutades liikuva faasina butanooli. Nad rakendasid ka esimese kahemõõtmelise eraldussüsteemi. Martin ja Singh said jaotuskromatograafia avastamise eest Nobeli keemiaauhinna. (1952). Järgmisena viisid Martin ja A. James läbi gaasijaotuskromatograafia versiooni, eraldades segud silikoon DS-550 ja steariinhappe segasorbendil (1952–1953). Sellest ajast alates on gaasikromatograafia meetodit arenenud kõige intensiivsemalt.

Üks gaasikromatograafia variante on krotermograafia, mille puhul gaasisegu eraldumise parandamiseks samaaegselt liikuva faasi - gaasi liikumisega mõjutatakse sorbenti ja eraldatavat segu liikuva temperatuuriväljaga, millel on teatud gradient piki pikkust (A.A. Zhukhovitsky et al., 1951).

Olulise panuse kromatograafilise meetodi väljatöötamisse andis G. Schwab (Saksamaa), kes oli ioonvahetuskromatograafia rajaja (1937 - 1940). Seda arendati edasi Nõukogude teadlaste E.N. Gapon ja T.B. Gapon, kes viis läbi ioonide segu kromatograafilise eraldamise lahuses (koos F. M. Shemyakiniga, 1947) ning viis ellu ka Tsveti poolt väljendatud idee ainete segu kromatograafilise eraldamise võimalusest, lähtudes lahustuvuse erinevusest. vähelahustuvad setted (setetekromatograafia, 1948).

Ioonivahetuskromatograafia arendamise kaasaegne etapp algas 1975. aastal pärast G. Smalli, T. Stevensi ja W. Baumani (USA) tööd, kus nad pakkusid välja uue analüüsimeetodi, mida nimetatakse ioonkromatograafiaks (kõrge jõudlusega kromatograafia variant). ioonvahetuskromatograafia koos konduktomeetrilise tuvastamisega).

Erakordse tähtsusega oli firma Perkin-Elmer töötaja M. Golay (USA) loodud kromatograafia kapillaarversiooni (1956), milles kapillaartoru siseseintele kantakse sorbenti, mis muudab võimalik analüüsida mitmekomponentsete segude mikrokoguseid.

60ndate lõpus. Huvi vedelikkromatograafia vastu on järsult kasvanud. Ilmus kõrgsurvevedelikkromatograafia (HPLC). Sellele aitasid kaasa ülitundlike detektorite loomine, uued selektiivsed polümeersorbendid ja uued seadmed, mis võimaldavad töötada kõrgel rõhul. Praegu on HPLC-l juhtpositsioon teiste kromatograafiameetodite seas ja seda kasutatakse erinevates versioonides.

2. PÕHIPUNKTID

Kromatograafia on ainete eraldamise ja määramise meetod, mis põhineb komponentide jaotusel kahe faasi – liikuva ja statsionaarse – vahel. Statsionaarne faas on tahke poorne aine (sageli nimetatakse seda sorbendiks) või tahkele ainele sadestunud vedel kile. Liikuv faas on vedelik või gaas, mis voolab läbi statsionaarse faasi, mõnikord rõhu all. Analüüsitava segu komponendid (sorbaadid) liiguvad koos liikuva faasiga mööda statsionaarset faasi. Tavaliselt asetatakse see klaas- või metalltorusse, mida nimetatakse kolonniks. Sõltuvalt sorbendi pinnaga interaktsiooni tugevusest (adsorptsiooni või mõne muu mehhanismi tõttu) liiguvad komponendid mööda kolonni erineva kiirusega. Mõned komponendid jäävad sorbendi ülemisse kihti, teised, mis interakteeruvad sorbendiga vähemal määral, satuvad kolonni alumisse ossa ja mõned lahkuvad kolonnist täielikult koos liikuva faasiga (sellised komponendid on nimetatakse säilitamata ja nende säilitusaeg määrab veeru "surnud aja") . See võimaldab keerukate komponentide segude kiiret eraldamist. Rõhutada tuleks järgmisi kromatograafiliste meetodite eeliseid:

1. Eraldumine on olemuselt dünaamiline ja eraldatud komponentide sorptsiooni-desorptsiooni toiminguid korratakse mitu korda. Selle põhjuseks on kromatograafilise eraldamise oluliselt suurem efektiivsus võrreldes staatiliste sorptsiooni- ja ekstraheerimismeetoditega.

2. Eraldamisel kasutatakse sorbaatide ja statsionaarse faasi vahelist erinevat tüüpi interaktsiooni: alates puhtfüüsilisest kuni kemisorptsioonini. See võimaldab valikuliselt eraldada mitmesuguseid aineid.

3. Eraldatavatele ainetele saab rakendada erinevaid lisavälju (gravitatsiooni-, elektri-, magnet- jne), mis eraldustingimusi muutes avardavad kromatograafia võimalusi.

4. Kromatograafia on hübriidmeetod, mis ühendab mitme komponendi samaaegse eraldamise ja määramise.

5. Kromatograafia võimaldab lahendada nii analüütilisi probleeme (eraldamine, identifitseerimine, määramine) kui ka preparatiivseid (puhastamine, eraldamine, kontsentreerimine). Nende probleemide lahendusi saab kombineerida, tehes neid võrgurežiimis.

6. Arvukad meetodid liigitatakse vastavalt faaside agregatsiooni olekule, eraldusmehhanismile ja eraldustehnikale. Kromatograafilised meetodid erinevad ka frontaalseks, nihkeks ja eluendiks eraldamise meetodi poolest.

3. KROMATOGRAAFILISTE ANALÜÜSI MEETODITE KLASSIFIKATSIOON

Kromatograafiliste meetodite klassifikatsioonid põhinevad põhimõtetel, mis võtavad arvesse järgmisi eraldusprotsessi erinevaid tunnuseid:

* kasutatava kromatograafilise süsteemi faaside agregatsiooni oleku erinevused;

* erinevused eraldatud ainete ja statsionaarse faasi vastastikmõju iseloomus;

* eksperimentaalsed erinevused kromatograafilise eraldusprotsessi läbiviimise meetodites.

Tabelites 1–3 on näidatud tuntud kromatograafiliste meetodite peamised klassifitseerimisvõimalused.

Kuna eraldatavate ühendite interaktsioonide iseloom erinevate kromatograafiliste süsteemide faasidega võib olla väga erinev, pole peaaegu ühtegi objekti, mille eraldamiseks ei oleks võimalik leida sobivat statsionaarset (tahket või vedelat) faasi ja liikuvat. lahustisüsteemid. Kromatograafia põhivariantide kasutusalad olenevalt uuritavate ühendite molekulmassist on toodud tabelis. 4.

4. ADSORPTSIOONKROMATOGRAAFIA. ÕHUKIHI KROMATOGRAAFIA

Üks levinumaid adsorptsioonkromatograafia meetodeid on õhukese kihi kromatograafia (TLC), tasapinnalise kromatograafia tüüp, milles adsorbenti kasutatakse õhukese kihina plaadil.

TLC meetodi põhimõte ja põhimõisted. Õhuke sorbendi kiht kantakse ühel või teisel viisil puhtale tasasele pinnale (klaasist, metallist, plastikust plaat), mis kõige sagedamini kinnitatakse plaadi pinnale. Plaadi mõõtmed võivad olla erinevad (pikkus ja laius - 5–50 cm, kuigi see pole vajalik). Märgistage plaadi pinnale ettevaatlikult, et mitte kahjustada sorbendikihti (näiteks pliiatsiga) stardijoon (2-3 cm kaugusel plaadi alumisest servast) ja finiš lahusti rida.

Skeem komponentide A ja B eraldamiseks TLC abil

Plaadi stardijoonele kantakse proov (mikrosüstlaga, kapillaariga) - väike kogus vedelikku, mis sisaldab sobivas lahustis eraldatavate ainete segu, näiteks kahte ainet A ja B. Lahustil lastakse aurustuda, misjärel plaat sukeldatakse kromatograafilisse kambrisse PF vedelfaasi, mis on spetsiaalselt selleks puhuks valitud lahusti või lahustite segu. Kapillaarjõudude toimel liigub PF spontaanselt piki NP-d stardijoonelt lahusti rindejoonele, kandes endaga kaasa proovi komponente A ja B, mis liiguvad erineva kiirusega. Vaadeldaval juhul on komponendi A afiinsus NP suhtes väiksem kui komponendi B sama faasi afiinsus, mistõttu komponent A liigub kiiremini kui komponent B. Pärast seda, kui liikuv faas (lahusti) jõuab aja jooksul t lahusti rindejoonele , kromatograafia katkestatakse, plaat eemaldatakse kromatograafiakambrist ja kuivatatakse õhu käes ning määratakse ainete A ja B laikude asukoht plaadi pinnal. Laigud (tsoonid) on tavaliselt ovaalse või ümara kujuga. Vaadeldaval juhul liikus komponendi A koht stardijoonelt distantsile l A , komponent B punkt - kaugusel l IN, ja lahusti läbis vahemaa L.

Mõnikord kantakse stardijoonele samaaegselt eraldatavate ainete proovi kandmisega väike kogus standardainet ja ka tunnistajaaineid (need, mis väidetavalt sisalduvad analüüsitavas proovis).

Eraldatud komponentide iseloomustamiseks süsteemis võetakse kasutusele liikuvuskoefitsient Rf (või Rf tegur):

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

Kus V 1 = l 1 / t Ja V E= L/ t - vastavalt liikumiskiirusele i- th komponent ja lahusti E; l 1 JaL - läbitud tee i- m komponent ja lahusti, t on aeg, mis kulub lahusti liigutamiseks stardijoonelt lahusti esijoonele. Kaugused l 1 loendake stardijoonest kuni vastava komponendi punkti keskpunktini.

Tavaliselt jääb liikuvuskoefitsient vahemikku R f =0 - 1. Optimaalne väärtus on 0,3-0,7 Kromatograafilised tingimused valitakse nii, et R f väärtus erineb nullist ja ühest.

Liikuvuskoefitsient on sorbendi-sorbaadi süsteemi oluline omadus. Reprodutseeritavate ja rangelt konstantsete kromatograafiliste tingimuste jaoks R f = konst.

Liikuvuskoefitsient Rf sõltub mitmest tegurist: lahusti olemusest ja kvaliteedist, selle puhtusest; sorbendi (õhukese kihi) olemus ja kvaliteet, selle teralisuse ühtlus, kihi paksus; sorbendi aktiivsus (niiskusesisaldus); katsetehnikad (proovi massid, lahusti käigu pikkus L); katsetaja oskus jne. Kõigi nende parameetrite järjekindel reprodutseerimine praktikas on mõnikord keeruline. Protsessi tingimuste mõju tasandamiseks võetakse kasutusele suhteline liikuvuskoefitsient Rs.

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

Kus R f = l/ L; R f (st)= l St/ L; l cm - kaugus stardijoonest standardpunkti keskpunktini.

Suhteline liikuvuskoefitsient Rs on aine liikuvuse objektiivsem tunnus kui liikuvuskoefitsient Rf.

Sageli valitakse standardiks aine, mille Rf? 0.5. Selle keemilise olemuse alusel valitakse standard nii, et see oleks lähedane eraldatavatele ainetele. Standardit kasutades jääb Rs väärtus tavaliselt vahemikku Rs=0,1--10, optimaalsed piirid on umbes 0,5--2.

Eraldatud komponentide usaldusväärsemaks tuvastamiseks kasutatakse "tunnistajaid" - standardaineid, mille olemasolu analüüsitavas proovis eeldatakse. Kui R f = R f (laius), kus R f ja R f (laius) on vastavalt antud komponendi ja tunnistaja liikuvuskoefitsiendid, siis võib tõenäolisemalt eeldada, et kromatografeeritavas on tunnistaja aine. segu.

Kahe komponendi A ja B eraldumise iseloomustamiseks nendes tingimustes võetakse kasutusele eraldusaste (kriteerium) R(A/B):

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

kus D l- komponentide A ja B täppide keskpunktide vaheline kaugus; a(A) ja a(B) on vastavalt kromatogrammi punktide A ja B läbimõõt.

Mida suurem on R (A/B) väärtus, seda selgemini eralduvad komponentide A ja B laigud kromatogrammil.

Kahe aine A ja B eraldumise selektiivsuse hindamiseks kasutatakse eralduskoefitsienti V:

a=l B / l A.

Kui a=1, siis komponente A ja B ei eraldata.

Et määrata komponentide A ja B eraldusaste R (A/B).

4.1 Katsetehnika õhukese kihi kromatograafias:

A) Taotluse näidis. Analüüsitud vedelikuproov kantakse kapillaari, mikrosüstla, mikropipeti abil stardijoonele, puudutades ettevaatlikult sorbendikihti (stardijoone laigu läbimõõt on tavaliselt ühest kuni mitme millimeetrini). Kui stardijoonele kantakse mitu proovi, siis stardijoone proovipunktide vaheline kaugus ei tohi olla väiksem kui 2 cm Võimalusel kasutada kontsentreeritud lahuseid. Laigud kuivatatakse õhu käes, seejärel viiakse läbi kromatograafia.

b) Kromatogrammi väljatöötamine (kromatograafia). Protsess viiakse läbi suletud kromatograafilistes kambrites, mis on küllastunud PF-na kasutatava lahusti aurudega, näiteks kaanega kaetud klaasanumas.

Sõltuvalt PF-i liikumissuunast eristatakse neid tõusev, laskuv Ja horisontaalne kromatograafia.

Kasvava kromatograafia versioonis kasutatakse ainult plaate, millele on kinnitatud sorbendikiht. PF valatakse kambri põhjale (viimasena võib kasutada sobiva suurusega klaaskaanega keeduklaasi), kromatograafiline plaat asetatakse vertikaalselt või kaldu kambrisse nii, et PF kiht jääks kambri põhja. kamber niisutab plaadi alumist osa (allapoole stardijoont ~1,5 - 2 cm). PF liigub kapillaarjõudude toimel alt üles (vastu gravitatsiooni) suhteliselt aeglaselt.

Kahaneva kromatograafia variandis kasutatakse ka ainult fikseeritud kihiga plaate. PF-i toidetakse ülalt ja see liigub mööda plaadi sorbendikihti alla. Gravitatsioon kiirendab PF liikumist. Seda valikut rakendatakse segude analüüsimisel, mis sisaldavad PF-iga aeglaselt liikuvaid komponente.

Horisontaalse kromatograafia versioonis asetatakse plaat horisontaalselt. Võite kasutada ristkülikukujulisi või ümaraid plaate. Ümmarguste plaatide (horisontaalse kromatograafia ümmarguse versiooni) kasutamisel tähistatakse lähtejooneks sobiva raadiusega (~1,5-2 cm) ring, millele kantakse proovid. Ümmarguse plaadi keskele lõigatakse välja auk, millesse sisestatakse taht PF varustamiseks. Viimane liigub mööda sorbendikihti ringi keskpunktist selle perifeeriasse. Kromatograafia viiakse läbi suletud kambris - eksikaatoris või Petri tassis. Ringikujulise valikuga saab korraga analüüsida kuni mitukümmend proovi.

TLC meetodites kasutatakse ühemõõtmelist, kahemõõtmelist, mitme (korduv) astmelist kromatograafiat.

Ühekordse kromatograafiaga viiakse analüüs läbi ilma PF liikumissuunda muutmata. See meetod on kõige levinum.

Kahemõõtmelist kromatograafiat kasutatakse tavaliselt keerukate segude (valgud, aminohapped jne) analüüsimiseks. Esiteks viiakse läbi segu esialgne eraldamine, kasutades esimest PF 1. Kromatogramm ei tekita laike mitte üksikutest ainetest, vaid mitme lahutamata komponendi segudest. Seejärel tõmmatakse läbi nende täppide uus algusjoon, plaat pööratakse 90° ja kromatografeeritakse uuesti, kuid teise PF 2-ga, püüdes lõpuks eraldada segu laigud üksikute komponentide laikudeks.

Kui plaat on ruudukujuline, kantakse proov selle ruudu diagonaalile selle alumise nurga lähedal. Mõnikord tehakse kahemõõtmeline kromatograafia sama PF-ga ruudukujulisel plaadil.

Diagramm, mis illustreerib kahemõõtmelise kromatograafia põhimõtet:

a - PF1-ga saadud kromatogramm;

b – PF2-ga saadud kromatogramm

Mitmekordse (korduv) kromatograafia korral viiakse protsess läbi mitu korda järjest sama PF-ga (iga kord pärast järgmist kuivatamist), kuni saavutatakse segu komponentide täppide soovitud eraldumine (tavaliselt mitte rohkem kui kolm korda).

Astmelise kromatograafia korral viiakse protsess läbi sama plaadiga järjestikku, kasutades iga kord uut PF-i, kuni saavutatakse täppide selge eraldumine.

V) Kromatogrammide tõlgendamine. Kui kromatogrammi laigud on värvilised, määrake pärast plaatide kuivatamist kaugus stardijoonest iga punkti keskpunktini ja arvutage liikuvuskoefitsiendid. Kui analüüsitud proov sisaldab värvituid aineid, mis annavad värvimata aineid, s.o. laigud, mis ei ole kromatogrammil visuaalselt tuvastatavad, on vaja märkamine need laigud, miks on kromatogrammid manifest.

Kõige tavalisemaid tuvastamismeetodeid kirjeldatakse allpool.

Kiiritamine ultraviolettvalgusega. Kasutatakse fluorestseeruvate ühendite (laigud helendavad, kui plaati kiiritatakse UV-valgusega) või mittefluorestseeruvate ainete tuvastamiseks, kuid kasutatakse fluorestseeruva indikaatoriga sorbenti (sorbent helendab, laigud ei helenda). Nii tuvastatakse näiteks alkaloide, antibiootikume, vitamiine ja muid raviaineid.

Kuumtöötlus. Pärast kromatograafiat kuivatatud plaati kuumutatakse ettevaatlikult (kuni ~200 °C), vältides sorbendi enda kihi tumenemist (näiteks kui õhuke sorbendi kiht sisaldab tärklist). Sel juhul ilmuvad laigud tavaliselt pruunide tsoonide kujul (orgaaniliste komponentide osalise termolüüsi tõttu).

Keemiline töötlemine. Sageli töötatakse kromatogrammid välja, töödeldes neid reagentidega, mis moodustavad värvilisi ühendeid segude eraldatud komponentidega. Nendel eesmärkidel kasutatakse erinevaid reaktiive: joodi, ammoniaagi, broomi, vääveldioksiidi, vesiniksulfiidi aurud, spetsiaalselt valmistatud lahused, millega plaate töödeldakse. Kasutatakse nii universaalseid kui ka selektiivseid reaktiive (mõiste "universaalne" on üsna meelevaldne).

Universaalsed reaktiivid võivad serveerida näiteks kontsentreeritud väävelhapet (kuumutamisel täheldatakse orgaaniliste ühendite laikude tumenemist), happelist kaaliumpermanganaadi vesilahust (tsoone vaadeldakse pruunide laikudena purpursel taustal sorbent), kuumutamisel fosfomolübdeenhappe lahus (kollasel taustal tekivad sinised laigud) jne.

Selektiivsetena kasutatakse näiteks Dragendorffi reaktiivi; Zimmermani reaktiiv; vasksulfaadi ammoniaagi vesilahus (10% CuSO 4, 2% ammoniaak); ninhüdriini C 9 H 4 O 3 H 2 O segu etanooli ja äädikhappega.

Dragendorffi reaktiiv on aluselise vismutnitraadi BiONO 3, kaaliumjodiidi KJ ja äädikhappe lahus vees. Kasutatakse amiinide, alkaloidide, steroidide määramiseks.

Zimmermanni reaktiiv valmistatakse dinitrobenseeni 2% etanoolilahuse töötlemisel KOH leeliselahusega, millele järgneb segu kuumutamine temperatuuril ~70-100 °C. Kasutatakse steroidide tuvastamiseks.

Ninhüdriini kasutatakse amiinide, aminohapete, valkude ja muude ühendite plekkide tuvastamiseks.

Kasutatakse ka teisi täppide tuvastamise meetodeid. Näiteks mõõdetakse nende radioaktiivsust, kui mõned eraldatud komponendid on radioaktiivsed või lisatakse segu eraldatud komponentides sisalduvate elementide radioaktiivsete isotoopide erilisi lisandeid.

Pärast täppide tuvastamist kromatogrammil tehakse need kindlaks, s.o. määrake, milline ühend vastab konkreetsele kohale. Sel eesmärgil kasutatakse kõige sagedamini "tunnistajate" võrdluspunkte. Mõnikord tuvastatakse laigud liikuvuskoefitsientide Rf suuruse järgi, võrreldes neid antud tingimuste jaoks teadaolevate Rf väärtustega. Selline R f väärtusel põhinev tuvastamine on aga sageli esialgne.

Fluorestseeruvate laikude värvi kasutatakse ka identifitseerimisel, kuna erinevad ühendid fluorestseerivad erinevatel lainepikkustel (erinevad värvid).

Plekkide keemilisel tuvastamisel tekivad selektiivreaktiivid teatud laadi ühenditega värvilised laigud, mida kasutatakse ka identifitseerimise eesmärgil.

TLC meetodit kasutades on võimalik mitte ainult avastada, vaid ka kvantifitseerida komponentide sisaldust segudes. Selleks analüüsige kas kromatogrammil olevaid laike endid või eraldage kromatogrammist eraldunud komponendid ühel või teisel viisil (ekstraheerimine, elueerimine sobivate lahustitega).

Täppide analüüsimisel eeldatakse, et täpi pindala ja antud aine sisalduse vahel on teatud seos (näiteks proportsionaalse või lineaarse seose olemasolu), mis tehakse kindlaks kalibreerimisgraafiku koostamise teel pindalade mõõtmise teel. "tunnistaja" laigud - standardid, mille analüüsitava komponendi sisaldus on teada.

Mõnikord võrreldakse laikude värviintensiivsust, eeldades, et laigu värviintensiivsus on võrdeline antud värvilise komponendi kogusega. Värvi intensiivsuse mõõtmiseks kasutatakse erinevaid tehnikaid.

Kui eraldatud komponendid eraldatakse kromatogrammist, saadakse seda komponenti sisaldav lahus. Viimane määratakse siis ühe või teise analüüsimeetodiga.

Suhteline viga aine kvantitatiivsel määramisel TLC abil on 5-10%.

TLC on farmakopöa meetod ja seda kasutatakse laialdaselt erinevate ravimite analüüsiks ja kvaliteedikontrolliks.

5. GAASIKROMATOGRAAFIA

Gaaskromatograafias (GC) kasutatakse liikuva faasina inertgaasi (lämmastik, heelium, vesinik), mida nimetatakse kandegaasiks. Proov tarnitakse auruna; statsionaarne faas on kas tahke aine - sorbent (gaasi adsorptsioonkromatograafia) või kõrge keemistemperatuuriga vedelik, mis kantakse õhukese kihina tahkele kandjale (gaas-vedelikkromatograafia). Vaatleme gaasi-vedelikkromatograafia (GLC) võimalust. Kasutatav kandja on diatomiitmuld, hüdraatunud silikageeli tüüp; seda töödeldakse sageli reagentidega, mis muudavad Si-OH rühmad Si-O-Si(CH 3) 3 rühmadeks, mis suurendab kandja inertsust. lahustite suhtes. Need on näiteks kandjad “chromosorb W” ja “gazochrome Q”. Lisaks kasutatakse klaasist mikrohelmeid, teflonit ja muid materjale.

5.1 Gaso- adsorptsioonkromatograafia

Gaas-adsorptsioonkromatograafia (GAC) meetodi eripära on see, et statsionaarse faasina kasutatakse suure eripinnaga (10-1000 m 2 g -1) adsorbente ning määratakse ainete jaotus statsionaarse ja liikuva faasi vahel. adsorptsiooniprotsessi kaudu. Molekulide adsorptsioon gaasifaasist, s.o. kontsentreeritud tahke ja gaasilise faasi vahelisele piirile, tekib elektrostaatilise iseloomuga molekulidevaheliste interaktsioonide (dispersioon, orientatsioon, induktsioon) tõttu. Vesiniksideme moodustumine on võimalik ja seda tüüpi interaktsiooni panus peetavatesse mahtudesse väheneb temperatuuri tõustes oluliselt.

Analüütilise praktika jaoks on oluline, et konstantsel temperatuuril oleks adsorbeerunud aine hulk pinnal C s võrdeline selle aine kontsentratsiooniga gaasifaasis C m:

C s = ks m (1)

need. nii et jaotus toimub vastavalt lineaarse adsorptsiooni isotermile (Sellele -- konstantne). Sel juhul liigub iga komponent piki kolonni konstantse kiirusega, sõltumata selle kontsentratsioonist. Ainete eraldumine on tingitud nende erinevast liikumiskiirusest. Seetõttu on GAS-is ülimalt oluline adsorbendi valik, mille pinna pindala ja iseloom määrab selektiivsuse (eraldumise) antud temperatuuril.

Temperatuuri tõustes adsorptsioonisoojus väheneb DH/T, millest kinnipidamine sõltub ja vastavalt t R . Seda kasutatakse analüüsipraktikas. Kui eraldada püsival temperatuuril lenduvuse poolest väga erinevad ühendid, elueeruvad madala keemistemperatuuriga ained kiiresti, kõrgel keevatel on pikem retentsiooniaeg, nende piigid kromatogrammil on madalamad ja laiemad ning analüüs võtab palju aega. . Kui kromatograafiaprotsessi käigus tõstetakse kolonni temperatuuri konstantse kiirusega (temperatuuri programmeerimine), siis paiknevad kromatogrammil sarnase laiusega piigid ühtlaselt.

GAS-i adsorbentidena kasutatakse peamiselt aktiivsütt, silikageele, poorset klaasi ja alumiiniumoksiidi. Aktiivsete adsorbentide pinna heterogeensus on vastutav GAC-meetodi peamiste puuduste ja tugevalt adsorbeerunud polaarsete molekulide määramise võimatuse eest. Väga polaarsete ainete segusid saab aga analüüsida geomeetriliselt ja keemiliselt homogeensetel makropoorsetel adsorbentidel. Viimastel aastatel on toodetud enam-vähem ühtlase pinnaga adsorbente, nagu poorsed polümeerid, makropoorsed silikageelid (Silochrome, Porasil, Spherosil), poorsed klaasid, tseoliidid.

Gaasi adsorptsioonkromatograafia meetodit kasutatakse kõige laialdasemalt aktiivseid funktsionaalrühmi mittesisaldavate gaaside ja madala keemistemperatuuriga süsivesinike segude analüüsimiseks. Selliste molekulide adsorptsiooni isotermid on lähedased lineaarsele. Näiteks kasutatakse saviseid edukalt O 2, N 2, CO, CH 4, CO 2 eraldamiseks. Kolonni temperatuur on programmeeritud nii, et see vähendab analüüsiaega, vähendades kõrge keemistemperatuuriga gaaside t R. Molekulaarsõeltel - väga poorsetel looduslikel või sünteetilistel kristallmaterjalidel, mille kõik poorid on ligikaudu ühesuurused (0,4-1,5 nm) - saab eraldada vesiniku isotoobid. Metallhüdriidide (Ge, As, Sn, Sb) eraldamiseks kasutatakse sorbente, mida nimetatakse porapakkideks. GAS-meetod poorsete polümeersorbentide või süsiniku molekulaarsõeltega kolonnidel on kiireim ja mugavaim viis vee määramiseks anorgaanilistes ja orgaanilistes materjalides, näiteks lahustites.

5.2 Gaso- vedelikkromatograafia

Analüütilises praktikas kasutatakse sagedamini gaasi-vedelikkromatograafia (GLC) meetodit. Selle põhjuseks on vedelate statsionaarsete faaside äärmine mitmekesisus, mis muudab antud analüüsi jaoks selektiivse faasi valimise lihtsamaks, jaotuse isotermi lineaarsus laiemas kontsentratsioonivahemikus, mis võimaldab töötada suurte proovidega, ja lihtsus. reprodutseeritava kolonni jõudluse saavutamiseks.

Komponentide jaotumise mehhanism kandja ja statsionaarse vedelfaasi vahel põhineb nende lahustumisel vedelas faasis. Selektiivsus sõltub kahest tegurist: analüüdi aururõhust ja selle aktiivsuskoefitsiendist vedelas faasis. Raoult' seaduse järgi on lahustumisel aine aururõhk lahuse kohal lk i on otseselt võrdeline selle aktiivsuskoefitsiendiga moolifraktsiooniga N i puhta aine lahuses ja aururõhus R° i antud temperatuuril:

p i = N i Р° I (2)

Kuna i-nda komponendi kontsentratsiooni tasakaalus aurufaasis määrab selle osarõhk, võime eeldada, et

P i ~ c m ja N i ~ c s siis

ja selektiivsuse koefitsient:

Seega, mida madalam on aine keemistemperatuur (mida kõrgem on P 0 i), seda nõrgemalt see kromatograafilises kolonnis säilib.

Kui ainete keemistemperatuurid on samad, siis kasutatakse nende eraldamiseks interaktsiooni erinevusi statsionaarse vedela faasiga: mida tugevam on interaktsioon, seda väiksem on aktiivsuskoefitsient ja suurem retentsioon.

Statsionaarsed vedelfaasid . Kolonni selektiivsuse tagamiseks on oluline valida õige statsionaarne vedelfaas. See faas peab olema segu komponentidele hea lahusti (madala lahustuvuse korral lahkuvad komponendid kolonnist väga kiiresti), mittelenduv (et kolonni töötemperatuuril ei aurustuks), keemiliselt inertne , peab olema madala viskoossusega (muidu difusiooniprotsess aeglustub) ja kandjale kandmisel moodustab sellega tugevalt seotud ühtlase kile. Statsionaarse faasi eraldusvõime antud proovi komponentide jaoks peaks olema maksimaalne.

Vedelfaase on kolme tüüpi: mittepolaarsed (küllastunud süsivesinikud jne), mõõdukalt polaarsed (estrid, nitriilid jne) ja polaarsed (polüglükoolid, hüdroksüülamiinid jne).

Teades statsionaarse vedela faasi omadusi ja eraldatavate ainete olemust, näiteks klassi, struktuuri, on võimalik kiiresti valida antud segu eraldamiseks sobiv selektiivne vedel faas. Arvestada tuleb, et komponentide retentsiooniaeg on analüüsi jaoks vastuvõetav, kui statsionaarse faasi ja analüüsitava proovi aine polaarsused on lähedased. Sarnase polaarsusega lahustunud ainete puhul korreleerub elueerimise järjekord tavaliselt keemispunktidega ja kui temperatuuride erinevus on piisavalt suur, on täielik eraldumine võimalik. Lähedal keemistemperatuuriga erineva polaarsusega ainete eraldamiseks kasutatakse statsionaarset faasi, mis dipool-dipool interaktsiooni tõttu säilitab valikuliselt ühe või mitu komponenti. Vedelfaasi polaarsuse suurenemisega pikeneb polaarsete ühendite peetumisaeg.

Vedela faasi ühtlaseks kandmiseks tahkele kandjale segatakse see väga lenduva lahustiga, näiteks eetriga. Sellele lahusele lisatakse tahket kandjat. Segu kuumutatakse, lahusti aurustub ja vedel faas jääb kandjale. Sel viisil sadestatud statsionaarse vedela faasiga kuivkandja täidetakse kolonni, püüdes vältida tühimike teket. Ühtlase pakkimise tagamiseks juhitakse läbi kolonni gaasivoog ja samal ajal koputatakse kolonni tihendi tihendamiseks. Seejärel kuumutatakse kolonn enne detektoriga ühendamist temperatuurini, mis on 50 °C kõrgem kui see on ette nähtud kasutamiseks. Sel juhul võib esineda vedelfaasi kadusid, kuid kolonn läheb stabiilsesse töörežiimi.

Statsionaarsete vedelfaaside kandjad. Tahked kandjad statsionaarse vedela faasi dispergeerimiseks homogeense õhukese kile kujul peavad olema mehaaniliselt tugevad, mõõduka eripinnaga (20 m 2 /g), väikeste ja ühtlase osakeste suurusega ning olema piisavalt inertsed, et võimaldada adsorptsiooni tahke-gaasi liides faasid oli minimaalne. Madalaimat adsorptsiooni täheldatakse silaniseeritud kromosorbist, klaasgraanulitest ja fluoropakist (fluorosüsivesinikpolümeer) valmistatud kandjatel. Lisaks ei tohiks tahked kandjad reageerida kõrgendatud temperatuurile ja need peaksid vedela faasi poolt kergesti märguma. Kelaatide gaasikromatograafias kasutatakse tahke kandjana kõige sagedamini silaniseeritud valget diatomiidi kandjaid - diatomiitränidioksiid ehk diatomiit. Diatomiit on mikroamorfne vett sisaldav ränidioksiid. Selliste kandjate hulka kuuluvad kromosorb W, gasokroom Q, kromatoon N jne. Lisaks kasutatakse klaashelmeid ja tefloni.

Keemiliselt seotud faasid. Sageli kasutatakse modifitseeritud kandjaid, mis on kovalentselt seotud vedela faasiga. Sel juhul püsib statsionaarne vedel faas kindlamalt pinnal isegi kolonni kõrgeimatel temperatuuridel. Näiteks diatomiitkandjat töödeldakse klorosilaaniga, millel on teatud polaarsusega pikaahelaline asendaja. Tõhusam on keemilise sidemega statsionaarne faas.

6. JAOTUSKROMATOGRAAFIA. PABERKROMATOGRAAFIA (KROMATOGRAAFIA PABERIL)

Jaotuskromatograafia põhineb kahes kokkupuutes segunematus vedelfaasis jaotatud aine lahustuvuse erinevuste kasutamisel. Mõlemad faasid – PF ja NF – on vedelad faasid. Kui vedel PF liigub mööda vedelat NP-d, jaotuvad kromatograafilised ained pidevalt ümber mõlema vedela faasi vahel.

Jaotuskromatograafia hõlmab paberkromatograafika (või paberkromatograafia) oma tavapärastes variantides. Selle meetodi puhul kasutatakse TLC jaoks kasutatava õhukese sorbendikihiga plaatide asemel spetsiaalset kromatograafilist paberit, mida mööda immutades liigub vedel PF kromatograafia käigus stardijoonelt lahusti finišijoonele.

Eristama normaalfaas ja pöördfaas paberkromatograafia.

Valikuliselt normaalne faas paberkromatograafia vedelik NF on vett, mis sorbeerub õhukese kihina kiududele ja paikneb poorides hüdrofiilne paber (kuni 25 massiprotsenti). See seotud vesi erineb oma struktuuri ja füüsikalise oleku poolest tavalisest vedelast veest. Eraldatud segude komponendid lahustuvad selles.

Mööda paberit liikuva PF rolli mängib teine ​​vedel faas, näiteks orgaaniline vedelik, millele on lisatud happeid ja vett. Enne kromatograafiat küllastatakse vedel orgaaniline PF veega, nii et PF ei lahustaks hüdrofiilse kromatograafiapaberi kiududele sorbeeritud vett.

Kromatograafilist paberit toodab tööstus. See peab vastama mitmetele nõuetele: olema valmistatud kvaliteetsetest kiulistest puuvillasortidest, olema ühtlase tiheduse ja paksusega, kiu orientatsiooni suunas, keemiliselt puhas ja inertne NF ja eraldatud komponentide suhtes.

Normaalfaasi versioonis kasutatakse PF-idena kõige sagedamini erinevatest lahustitest koosnevaid vedelaid segusid. Sellise PF klassikaline näide on äädikhappe, n-butanooli ja vee segu mahusuhtes 1:4:5. Kasutatakse ka lahusteid nagu etüülatsetaat, kloroform, benseen jne.

Valikuliselt pöördfaas Paberkromatograafias on vedel NP orgaaniline lahusti, vedela PF roll aga vesi, vesi- või alkoholilahused või hapete ja alkoholide segud. Protsess viiakse läbi kasutades hüdrofoobne kromatograafia paber. Seda saadakse paberi töötlemisel (immutamisel) naftaleeni, silikoonõlide, parafiiniga jne. Mittepolaarsed ja madala polaarsusega orgaanilised lahustid sorbeeritakse hüdrofoobse paberi kiududele ja tungivad selle pooridesse, moodustades õhukese vedela NF kihi. Vesi ei hoia sellisel paberil kinni ega tee seda märjaks.

Paberkromatograafia tehnika on üldiselt sama, mis TLC meetod. Tavaliselt kantakse anum analüüsilahusega, mis sisaldab eraldatavate ainete segu, stardijoonel olevale kromatograafilise paberi ribale. Pärast lahusti aurustumist kastetakse stardijoonest allpool olev paber PF-i, asetades paberi vertikaalselt (riputades). Sulgege kamber kaanega ja teostage kromatograafiat, kuni PF jõuab paberile märgitud lahusti esijooneni. Pärast seda protsess katkestatakse, paber kuivatatakse õhu käes ning tuvastatakse plekid ja identifitseeritakse segu komponendid.

Paberkromatograafiat, nagu ka TLC meetodit, kasutatakse nii kvalitatiivses kui ka kvantitatiivses analüüsis.

Segu ühe või teise komponendi sisalduse kvantifitseerimiseks kasutatakse erinevaid meetodeid:

1) need tulenevad teatud seose olemasolust (proportsionaalne, lineaarne) täpis oleva aine koguse ja täpi pindala vahel (sageli koostatakse esmalt kalibreerimisgraafik);

2) kaalub väljalõikekoht sama ala aine ja puhta paberiga ning seejärel leiab erinevuse järgi määratava aine massi;

3) arvestama peitsivärvi intensiivsuse ja selles peitsile värvi andva määratud komponendi sisalduse vahelist seost.

Mõnel juhul ekstraheeritakse plekkides sisalduvaid aineid mõne lahustiga ja seejärel analüüsitakse ekstrakti.

Paberkromatograafia on farmakopöa meetod, mida kasutatakse nii anorgaanilisi kui orgaanilisi aineid sisaldavate segude eraldamiseks. Meetod on ligipääsetav ja hõlpsasti teostatav, kuid üldiselt on see halvem kui kaasaegsem TLC meetod, mis kasutab õhukest sorbendi kihti.

7. SETTEKROMATOGRAAFIA

Settekromatograafia meetodit kasutatakse peamiselt segudes sisalduvate anorgaaniliste ioonide eraldamiseks ja identifitseerimiseks.

Meetodi olemus. Settekromatograafia põhineb segu eraldatud komponentide sadestamisel keemiliste reaktsioonide kasutamisel NF-s sisalduva sadestava reagendiga. Eraldamine toimub tekkivate ühendite ebavõrdse lahustuvuse tõttu, mida liikuv faas kandub üle erineva kiirusega: vähem lahustuvad ained kanduvad PF-st aeglasemalt kui lahustuvamad.

Meetodi rakendamist saab illustreerida analüüsitavas vesilahuses samaaegselt sisalduvate halogeniidioonide eraldamise näitega: kloriidioonid Cl -, bromiidioonid Br - ja jodiidiioonid I. Selleks kasutage sorbendiga täidetud kromatograafilist kolonni (mis on klaastoru, mille põhjas on korkkraan). Viimane koosneb kandjast - alumiiniumoksiid Al 2 O 3 või räni SiO 2, mis on immutatud hõbenitraadi AgNO 3 lahusega (hõbenitraadi sisaldus on umbes 10% sorbendi kandja massist).

Eraldatud anioonide segu sisaldav vesilahus lastakse läbi kromatograafilise kolonni. Need anioonid interakteeruvad hõbeda katioonidega Ag +, moodustades halvasti lahustuvad hõbehalogeniidide sademed:

Ag + + I - > AgIv (kollane)

Ag + + Br - > AgBrv (koor)

Ag + + Cl - > AgClv (valge)

Hõbehalogeniidide lahustuvus vees suureneb järgmises järjekorras:

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

kus sulgudes on toodud lahustuvusproduktide väärtused toatemperatuuril. Seetõttu moodustub kõigepealt kollane hõbejodiidi sade ja kõige vähem lahustuva kromatogrammil on kollane (ülemine) tsoon. Seejärel moodustub kreemika värvusega hõbebromiidi sademe tsoon (vahevöönd). Viimasena moodustub valge hõbekloriidi sade - alumine valge tsoon, mis tumeneb valguse käes hõbekloriidi fotokeemilise lagunemise tõttu peene metallilise hõbeda eraldumisega.

Tulemuseks on esmane setete kromatogramm.

Tsoonide selgemaks eraldamiseks lastakse pärast primaarse kromatogrammi saamist puhast lahustit läbi kolonni, kuni saadakse sekundaarne settekromatogramm, millel on selge sademetsoonide eraldamine.

Kirjeldatud näites oli sadeaine osa NF-st ja lahus, mis sisaldas eraldatavate ioonide segu, juhiti läbi kolonni. Vastupidi, sadestava lahuse on võimalik juhtida läbi kolonni, mille NF-s asuvad kromatografeeritavad ioonid. Sel juhul tekivad aga segatsoonid.

Cl-, Br- ja I-ioonide eraldamise skeem kromatograafilises kolonnis, kasutades settekromatograafiat.

7.1 Setete kromatograafia meetodite klassifitseerimine katsetehnika järgi

Tavaliselt eristan sammaskujuline setete kromatograafia, mis viiakse läbi kromatograafilistes kolonnides, ja tasapinnaline setete kromatograafia, rakendatakse paberil või õhukeses sorbendikihis.

Setete kromatograafias kasutatakse sorbentidena inertsete kandjate segusid sadestusega; sorbendid, mis säilitavad sadestavaid aineid ioonide (ioonivahetusvaigud) või molekulide kujul (aktiivsüsi); sadestavas lahuses leotatud paber.

Kandjateks on kõige sagedamini valitud silikageel, tärklis, alumiiniumoksiidid, kaltsiumoksiidid, baariumsulfaat, ioonvahetusvaigud jne. Kandjat kasutatakse peeneks hajutatud olekus, mille osakeste suurus on umbes 0,02-0,10 mm.

Sadestajatena kasutatakse reaktiive, mis moodustavad halvasti lahustuvaid sademeid kromatograafiliste ioonidega, näiteks naatriumjodiid NaI, naatriumsulfiid Na 2 S, hõbesulfaat Ag 2 SO 4, kaaliumferrotsüaniid K 4, oksükinoliin, püridiin jne.

Tavaliselt saadakse kolonnsetete kromatograafia meetodi kasutamisel pärast puhta lahusti kolonnist läbilaskmist selgelt eraldatud tsoonid, millest igaüks sisaldab ainult ühte komponenti (juhul, kui sademete lahustuvused erinevad vähemalt kolm korda) . Meetodit iseloomustab tulemuste hea reprodutseeritavus.

Sademete värvitute tsoonide moodustumise korral arendatakse kromatogramm kas ilmuti lahuse juhtimisel läbi kolonni, mis tekitab sademetega värvilisi reaktsiooniprodukte, või ilmuti viivitamatult PF-i või NF-i.

7.2 Settepaberkromatograafia

Vaatleme selle meetodi olemust vaseketioonide segu Cu 2+ ? raud Fe 3+ ja alumiinium Al 3+.

Analüüsitud vesilahus kantakse kapillaari abil sadeaine - kaaliumferrotsüaniidi K4 lahusega immutatud paberilehe keskele. Vase ioonid Cu 2+ ja raud Fe 2+ interakteeruvad ferrotsüaniidiioonidega, moodustades halvasti lahustuvaid sademeid:

2Cu 2+ + 4- > Cu 2 (pruun)

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

Kuna vask(II)ferrotsüaniid on vähem lahustuv kui raud(III)ferrotsüaniid, moodustub esmalt vask(II)ferrotsüaniidi sade, moodustades keskmise pruuni tsooni. Seejärel moodustub sinine raud(III)ferrotsüaniidi sade, mis annab sinise tsooni. Alumiiniumioonid liiguvad perifeeriasse, tekitades värvitu tsooni, kuna nad ei moodusta värvilist alumiiniumferrotsüaniidi.

Skeem Cu2+, Fe3+ ja Al3+ eraldamiseks settekromatograafiaga.

Nii saadakse esmane kromatogramm, milles sademetsoonid osaliselt kattuvad.

Seejärel saadakse sekundaarne kromatogramm. Selleks kantakse esmase kromatogrammi keskele kapillaariga sobiv lahusti (antud juhul ammoniaagi vesilahus). Lahusti liigub spontaanselt paberi keskosast perifeeriasse, kandes endaga kaasa sademeid, mis liiguvad erineva kiirusega: raudferrotsüaniidi lahustuvama sademe tsoon liigub kiiremini kui vaskferrotsüaniidi vähemlahustuva sademe tsoon. Selles etapis on tsoonide liikumiskiiruste erinevuse tõttu need selgemalt eraldatud.

Värvitu perifeerset tsooni moodustavate alumiiniumioonide avastamiseks töötatakse välja sekundaarne kromatogramm - pihustatakse (pihustuspudelist) alisariini lahusega - orgaaniline reagent, mis moodustab alumiiniumioonidega roosasid reaktsiooniprodukte. Hangi välimine roosa rõngas.

8. IOONVAHETUS KROMATOGRAAFIA

Ioonivahetuskromatograafias saavutatakse segu komponentide eraldamine ioniseerivate ainete pöörduva interaktsiooni kaudu sorbendi ioonrühmadega. Sorbendi elektrilise neutraalsuse säilimise tagab pinna vahetus läheduses paiknevate ioonivahetusvõimeliste vastasioonide olemasolu. Sisestatud proovi ioon, mis interakteerub sorbendi fikseeritud laenguga, vahetub vastasiooniga. Püsilaengute suhtes erineva afiinsusega ained jaotatakse anioonivahetiteks või katioonivahetiteks. Anioonivahetite pinnal on positiivselt laetud rühmad ja need neelavad anioone liikuvast faasist. Katioonivahetid sisaldavad vastavalt negatiivse laenguga rühmi, mis interakteeruvad katioonidega.

Liikuva faasina kasutatakse hapete, aluste ja lahustite, näiteks vedela ammoniaagi soolade vesilahuseid, s.o. lahustisüsteemid, millel on kõrge dielektriline konstant ja suurem kalduvus ioniseerida ühendeid. Tavaliselt töötavad nad puhverlahustega, mis võimaldavad teil pH väärtust reguleerida.

Kromatograafilise eraldamise ajal konkureerivad analüüdi ioonid eluendis sisalduvate ioonidega, kaldudes interakteeruma sorbendi vastupidiselt laetud rühmadega. Sellest järeldub, et ioonivahetuskromatograafiat saab kasutada mis tahes ühendite eraldamiseks, mida saab mingil viisil ioniseerida. On võimalik analüüsida isegi neutraalseid suhkrumolekule nende komplekside kujul boraadiioonidega.

Ioonivahetuskromatograafia on ülipolaarsete ainete eraldamiseks hädavajalik, mida ei saa GLC abil analüüsida ilma derivaatideks muundamata. Need ühendid hõlmavad aminohappeid, peptiide ja suhkruid.

Ioonivahetuskromatograafiat kasutatakse laialdaselt meditsiinis, bioloogias, biokeemias, keskkonnaseireks, ravimite ja nende metaboliitide sisalduse analüüsiks veres ja uriinis, pestitsiidides toidu toorainetes, samuti anorgaaniliste ühendite eraldamiseks, sealhulgas radioisotoobid, lantaniidid, aktiniidid jne Biopolümeeride (valgud, nukleiinhapped jne) analüüs, mis võttis tavaliselt tunde või päevi, ioonvahetuskromatograafia abil viiakse läbi 20-40 minutiga parema eraldatusega. Ioonivahetuskromatograafia kasutamine bioloogias on võimaldanud vaadelda proove otse bioloogilises keskkonnas, vähendades ümberpaigutamise või isomerisatsiooni võimalust, mis võib viia lõpptulemuse vale tõlgendamiseni. Huvitav on seda meetodit kasutada bioloogilistes vedelikes toimuvate muutuste jälgimiseks. Silikageelil põhinevate poorsete nõrkade anioonivahetite kasutamine võimaldas peptiide eraldada. Ioonivahetusmehhanismi saab esitada järgmiste võrrandite kujul:

anioonivahetuseks X - + R + Y - - Y - + R + X -

katioonivahetuseks X + + R - Y + - Y + + R - X +

Esimesel juhul konkureerib proovi ioon X - liikuva faasi iooniga Y - ioonivaheti R + ioonitsentrite pärast ja teisel juhul konkureerivad proovi X + katioonid liikuva faasi Y + ioonidega R pärast. - ioonikeskused.

Loomulikult jäävad prooviioonid, mis ioonivahetiga nõrgalt interakteeruvad, selle võistluse ajal nõrgalt kolonnile kinni ja pestakse sealt esimestena välja ning vastupidi, tugevamalt kinnipeetud ioonid elueeruvad kolonnist viimastena. . Tavaliselt tekivad mitteioonse iseloomuga sekundaarsed interaktsioonid proovi adsorptsiooni või vesiniksidemete tõttu maatriksi mitteioonse osaga või proovi piiratud lahustuvuse tõttu liikuvas faasis.

Konkreetsete ainete eraldamine sõltub eelkõige sobivaima sorbendi ja liikuva faasi valikust. Ioonivahetuskromatograafias kasutatakse statsionaarsete faasidena ioonivahetusvaikusid ja poogitud ionogeensete rühmadega silikageele.

HPLC jaoks mõeldud polüstüreeni ioonivahetusvaikudel, mille tera suurus on 10 μm või vähem, on selektiivsus ja stabiilsus, kuid nende võrgustruktuur, mida iseloomustab võrgusõlmede vaheline kaugus 1,5 nm, mis on oluliselt väiksem kui adsorptsiooniks kasutatava silikageeli pooride suurus. kromatograafia (10 nm), aeglustab massiülekannet ja seetõttu vähendab oluliselt efektiivsust. HPLC-s kasutatavad ioonivahetusvaigud on peamiselt stüreeni ja divinüülbenseeni kopolümeerid. Tavaliselt lisatakse viimast 8-12%. Mida suurem on divinüülbenseeni sisaldus, seda suurem on polümeeri jäikus ja tugevus, seda suurem on võimsus ja reeglina selektiivsus ning seda väiksem on paisumine.

Sarnased dokumendid

Kromatograafiaprotsessi üldised omadused. Õhekihikromatograafia füüsikalis-keemilised alused, analüüsimeetodite klassifikatsioon. Kromatograafia variandid faasiseisundite järgi. Toiduainete kvaliteedikontroll TLC meetodil, seadmed.

kursusetöö, lisatud 27.12.2009


Kromatograafia käigus ilmnevad nähtused. Kaks seletusviisi on teoreetiline plaaditeooria ja kineetiline teooria. Gaas-, vedelik-, paberkromatograafia. Ioonivahetusmeetod. Ioonivahetuskromatograafia rakendusjuhtumid. Geelkromatograafia.

abstraktne, lisatud 24.01.2009


Polümeersorbentide kontseptsioon ja struktuur, nende tekke- ja arengulugu, tähendus jaotuskromatograafia protsessis. Polümeersorbentide liigid, nende kasutamise võimalused suuruseralduskromatograafias. Kõvade geelide kasutamise omadused.

abstraktne, lisatud 01.07.2010


Kromatograafia tekkimine ja areng. Kromatograafiliste meetodite klassifikatsioon. Kromatograafia tahkel statsionaarsel faasil: gaas, vedelik (vedelik-adsorptsioon). Vedeliku statsionaarse faasi kromatograafia: gaas-vedelik ja geelkromatograafia.

abstraktne, lisatud 01.05.2009


Kromatograafiameetodi olemus, kujunemislugu ja tüübid. Kromatograafia kasutusvaldkonnad, ainete segude kromatograafilise eraldamise ja analüüsimise seadmed või seadmed. Gaaskromatograafi skeem, selle peamised süsteemid ja tööpõhimõte.

abstraktne, lisatud 09.25.2010


Pöördgaasikromatograafia meetodi alused. Gaasikromatograafia on universaalne meetod keerukate segude kvalitatiivseks ja kvantitatiivseks analüüsiks ning meetod üksikute komponentide saamiseks nende puhtal kujul. Pöördgaasikromatograafia rakendamine.

kursusetöö, lisatud 01.09.2010


Ioonpaarkromatograafia olemus ja sisu, selle kasutamine vedelikkromatograafias ja ekstraheerimine ravimite ja nende metaboliitide ekstraheerimiseks bioloogilistest vedelikest orgaanilisse faasi. Ioonpaarkromatograafia variandid, eripärad.

abstraktne, lisatud 01.07.2010


Gaasikromatograafia on üks paljutõotavamaid füüsikalis-keemilisi uurimismeetodeid, mis areneb praegu kiiresti. Kromatograafiliste meetodite klassifikatsioon. Protsessi erinevad iseloomulikud tunnused. Kromatograafia meetodite olemus.

abstraktne, lisatud 25.01.2010


Kõrgefektiivse vedelikkromatograafia (HPLC) olemus kui meetod komplekssete lisandite analüüsimiseks ja eraldamiseks. Sorbendid, koordinatsiooniga küllastunud kelaadid; ligandi struktuuri mõjumustrid kelaatide käitumisele pöördfaasikromatograafia tingimustes.

abstraktne, lisatud 11.10.2011


Suuruskromatograafia meetodi kontseptsioon ja põhietapid, selle põhijooned ja kasutusvaldkonnad, sordid ja nende eripärad. Suuruseralduskromatograafia protsessis kasutatavate seadmete omadused.

Kromatograafilised tehnikad on muu hulgas ülekaalus tööpiirkondade õhukvaliteedi jälgimisel tööstuses ja tööstushügieenis; need on enamiku toksikoloogiliste uuringute aluseks; Gaasikromatograafia abil suutsid arstid uurida "haige hoone sündroomi" - halba tervist ja mõningaid haigusi, mis on põhjustatud eluruumide ja büroohoonete õhus leiduvast suurest hulgast sünteetilistest materjalidest (vaibad, teed, teerajad) eralduvatest kahjulikest kemikaalidest. paneelid, linoleum, polster jne), mastiksid, lakid, sidemed ja muud kodukeemiatooted, samuti gaasiheitmed laserprinterite ja gaasisoojendite töötamisel.[...]

Kromatograafilise eraldamise protsess põhineb sorptsioonil, mida me igapäevaelus kohtame - ainete imendumist tahke pinnaga (adsorptsioon) või gaaside ja vedelike lahustumist vedelates lahustites (absorptsioon). Adsorptsiooni tuntuim rakendus on õhu puhastamine gaasimaskides: gaasimaski kasti täitev adsorbent (aktiivsüsi) hoiab kinni õhus sisalduvad kahjulikud lisandid või keemilised ained. Imendumine on iseloomulik paljudele bioloogilistele protsessidele, eriti hingamisprotsessile. Hapniku imendumine kopsude veres hemoglobiini poolt on samuti teatud määral kromatograafiline protsess, kuna see hõlmab hapniku sorptsioonieraldumist teistest sissehingatavas õhus leiduvatest gaasidest. Kahjuks imenduvad õhus olevad kahjulikud lisandid ka verre ja mõnikord ka pöördumatult.[...]

Inimene, kes esimesena õigesti seletas sorptsiooniprotsessi (nähtused, mis tekivad siis, kui aine liigub mööda sorbendikihti), oli vene teadlane Mihhail Semenovitš Tsvet. Neid nähtusi kasutades lõi ta tähelepanuväärse analüütilise meetodi, näitas selle laialdasi võimalusi ja andis nime, millega me tänaseni tähistame mitte ainult meetodit, vaid ka protsessi ennast ja seda uurivat teadusdistsipliini.[...]

Kuid kuna benseeni abil eraldati adsorbendist (kriidist) erinevaid aineid erinevalt, siis laskusid need läbi toru erineva kiirusega. Seetõttu laienes algne roheline laskuv rõngas järk-järgult ja jagunes mitmeks värviliseks rõngaks. Lõpuks oli neid rõngaid kuus: ülemine oli kollane, siis oliivroheline, siis tumeroheline ja kolm kollast.[...]

Tsvet eemaldas torust kriidikihi, lõikas selle silindriteks, millest igaühes oli oma värviline rõngas. Nüüd oli võimalik adsorbendist alkoholiga aineid eraldada ja neid uurida. Selle tulemusena näitas teadlane, et klorofüll ei ole üksikühend, vaid kahe aine segu, mis eraldusid kriidikolonnil ja andsid oliivrohelised ja tumerohelised rõngad. Ülejäänud ained olid ksantofüllid.[...]

Värvi nimetas ainete eraldamisel saadavat mitmevärvilist pilti kromatogrammiks ja meetodit ennast (põhineb ainete eraldamisel nende adsorptsioonikalduvuse järgi) kromatograafiliseks adsorptsioonianalüüsiks ehk kromatograafiaks.[...]

Enne 1914. aastat avaldas Tsvet mitmeid kromatograafiateemalisi artikleid, kuid pärast tema tööd seda meetodit laialdaselt ei arendatud. Alles 1931. aastal reprodutseerisid Kuhn, Winterstein ja Lederer Tsveti esialgsed katsed (kasutades näiteid karoteeni eraldamisest porganditest, võilille kroonlehtedest ja kana munakollast). Nüüdseks klassikaliseks kujunenud uurimistöö selline pikaajaline unustusse jätmine oli suuresti tingitud tolleaegsete võimude negatiivsetest hinnangutest, kes ei suutnud mõista noore teadlase avastuse täit sügavust.[...]

Jaotuskromatograafia meetodi ja selle erinevate variantide väljatöötamise eest pälvisid Martin ja Singh 1952. aastal Nobeli preemia. Sellest hetkest algas gaasikromatograafia kaasaegne arenguetapp (1951-1952), kui A. A. Žuhhovitski ja tema kolleegid (Venemaa) pakkusid välja krotermograafia ning A. Martin ja A. James - gaas-vedelikkromatograafia. millest õnnestus eraldada parafiinõliga immutatud diatomiitkandjaga (Celite-545) kolonnis rasvhapete segu steariinhappe lisamisega. Selline sorbent neelab analüüsitavaid aineid palju nõrgemini kui näiteks aktiivsüsi või alumiiniumoksiid, mistõttu suutsid James ja Martin eraldada lenduvad orgaanilised happed gaasivoolus – lämmastikus.[...]

Sellest ajast alates on gaaskromatograafiast saanud üks levinumaid analüüsimeetodeid, millega saab uurida ülimalt laia valikut aineid – gaasidest kuni suure molekulmassiga vedelike ja metallideni.[...]

Mõned kromatograafiliste meetodite klassifitseerimisega seotud terminoloogilised küsimused tuleks selgitada. Kõige lihtsamal juhul viitab termin “gaaskromatograafia” analüüsimeetodile, mille puhul kromatograafilises kolonnis olevate ainete segu eraldamine toimub pidevalt kolonni läbiva gaasivoo (kandegaasi) kaudu. Gaasi adsorptsioon (eraldamine adsorbendil - süsinik, silikageelil või alumiiniumoksiidil) ja gaas-vedelik (eraldamine sorbendil - vedelikuga kaetud tahke kandja - statsionaarne vedel faas) - need on kõik gaasikromatograafia variandid.

Kromatograafia on ainete eraldamise ja määramise meetod, mis põhineb komponentide jaotusel kahe faasi – liikuva ja statsionaarse – vahel. Statsionaarne faas on tahke poorne aine (sageli nimetatakse seda sorbendiks) või tahkele ainele sadestunud vedel kile. Liikuv faas on vedelik või gaas, mis voolab läbi statsionaarse faasi, mõnikord rõhu all. Analüüsitava segu komponendid (sorbaadid) liiguvad koos liikuva faasiga mööda statsionaarset faasi. Tavaliselt asetatakse see klaas- või metalltorusse, mida nimetatakse kolonniks. Sõltuvalt sorbendi pinnaga interaktsiooni tugevusest (adsorptsiooni või mõne muu mehhanismi tõttu) liiguvad komponendid mööda kolonni erineva kiirusega. Mõned komponendid jäävad sorbendi ülemisse kihti, teised, mis interakteeruvad sorbendiga vähemal määral, satuvad kolonni alumisse ossa ja mõned lahkuvad kolonnist täielikult koos liikuva faasiga (sellised komponendid on nimetatakse säilitamata ja nende säilitusaeg määrab veeru "surnud aja") .

See võimaldab keerukate komponentide segude kiiret eraldamist.

Avastamise ajalugu:

Kromatograafia sünd

Selle päeva õhtul esines Varssavi Loodusuurijate Seltsi bioloogilise osakonna koosolekul taimede anatoomia ja füsioloogia osakonna assistent Mihhail Semenovitš Tsvet ettekandega “Uue adsorptsiooninähtuste kategooria ja nende rakendamise kohta biokeemilistes ainetes. analüüs."

Kahjuks ei hinnanud M.S. Tsvet, kes on hariduselt botaanik, piisavalt oma avastuse keemilist analüütilist aspekti ja avaldas vähe oma tööd keemiaajakirjades. Seejärel hindasid keemikud kavandatud M.S.i tegelikku ulatust. Värvikromatograafilisest meetodist on saanud analüütilise keemia kõige levinum meetod.

Rõhutada tuleks järgmisi kromatograafiliste meetodite eeliseid:

1. Eraldumine on olemuselt dünaamiline ja eraldatud komponentide sorptsiooni-desorptsiooni toiminguid korratakse mitu korda. Selle põhjuseks on kromatograafia oluliselt suurem efektiivsus

eraldamine võrreldes staatilise sorptsiooni meetoditega ja

kaevandamine.

2. Eraldamisel kasutatakse sorbaatide ja statsionaarse faasi vahelist erinevat tüüpi interaktsiooni: alates puhtfüüsilisest kuni kemisorptsioonini.

See võimaldab valikuliselt eraldada laia valikut

3. Eraldatavatele ainetele saab rakendada erinevaid lisavälju (gravitatsiooni-, elektri-, magnet- jne), mis eraldustingimusi muutes avardavad kromatograafia võimalusi.

4. Kromatograafia on hübriidmeetod, mis ühendab mitme komponendi samaaegse eraldamise ja määramise.

5. Kromatograafia võimaldab lahendada nii analüütilisi probleeme (eraldamine, identifitseerimine, määramine) kui ka preparatiivseid (puhastamine, eraldamine, kontsentreerimine). Nende probleemide lahendusi saab kombineerida, tehes neid veebis.

Paljud meetodid klassifitseeritakse vastavalt faaside agregatsiooni olekule, eraldusmehhanismile ja eraldamistehnikale.

Kromatograafilised meetodid erinevad ka nende teostamise viisi poolest.

frontaalseks, nihkeks ja eluendiks eraldamise protsess.

Ioonkromatograafia

Ioonkromatograafia on kõrgjõudlusega vedelikkromatograafia katioonide ja anioonide eraldamiseks ioonivahetitel

madal võimsus. Ioonkromatograafia laialdane kasutamine

mitmete selle eeliste tõttu:

– võime määrata suurt hulka anorgaanilisi ja

orgaanilised ioonid ning samaaegselt määrata katioone ja

– kõrge tuvastamistundlikkus (kuni 1 ng/ml ilma

eelkontsentreerimine;

- kõrge selektiivsus ja väljendusvõime;

– analüüsitava proovi väike kogus (mitte rohkem kui 2 ml proovi);

– lai tuvastatavate kontsentratsioonide vahemik (1 ng/ml kuni

– erinevate detektorite ja nende kombinatsioonide kasutamise võimalus, mis võimaldab selektiivsust ja lühikest määramisaega;

– määramise täieliku automatiseerimise võimalus;

– paljudel juhtudel proovide esialgse ettevalmistamise täielik puudumine.

Kuid nagu iga analüütiline meetod, pole ka ioonkromatograafial puudusi, mille hulka kuuluvad:

– ioonivahetite sünteesi keerukus, mis raskendab oluliselt

meetodi väljatöötamine;

– madalam eraldamise efektiivsus võrreldes HPLC-ga;

– vajadus kõrge korrosioonikindluse järele

kromatograafiline süsteem, eriti määramisel

katioonid.

2.1 Arenduslugu:

Ioonivahetusprotsesside uurimisega alustati juba 19. sajandi alguses. vaatlustest pinnase mõju kohta sellega kokkupuutuvate soolalahuste keemilisele koostisele. 40. aastate lõpus märkis G. Thompson, et muld imab kasutatud orgaanilistest väetistest ammoniaaki, vastavad katsed viis läbi nende Yorki spetsialist D. Spence. D. Spence'i katsete esimesed tulemused avaldas G. Thompson 1850. aastal. Artiklis märgitakse, et "esimene väga oluliste mullaomaduste avastamine võib peaaegu ebaõnnestuda kui põllumajandusele kasulik" ning tema viimased tööd avaldati 1852. ja 1855. aastal.

2.3 Ioonide eraldamise põhimõtted sorptsiooniprotsessides

Ioonivahetuskromatograafia viitab vedelik-tahkefaasi kromatograafiale, milles liikuvaks faasiks on vedelik (eluent) ja statsionaarseks faasiks tahke aine (ioonivaheti). Ioonivahetuskromatograafia meetod põhineb statsionaarse faasiga seotud ioonide asendamise dünaamilisel protsessil kolonni sisenevate eluentide ioonidega. Eraldumine toimub segus olevate ioonide erineva afiinsuse tõttu ioonivaheti suhtes, mis viib nende liikumise kiiruseni läbi kolonni.

Ioonkromatograafia on variant.

Vastavalt IUPAC-i soovitustele (1993) on mõisted ioonvahetus (IEC) ja ioonkromatograafia (IC) määratletud järgmiselt. "Ioonivahetuskromatograafia põhineb üksikute analüütide ioonivahetuse interaktsioonide erinevusel. Kui ioonid on eraldatud ja neid saab tuvastada konduktomeetrilise detektori või kaudse UV-detektori abil, siis nimetatakse seda ioonkromatograafiaks."

Kaasaegne (2005) formulatsioon: "Ioonkromatograafia hõlmab kõiki kõrgjõudlusega vedelikkromatograafia (HPLC) ioonide eraldamist kolonnides koos otsese tuvastamisega vooludetektoris ja saadud analüütiliste signaalide kvantitatiivse töötlemisega." See määratlus iseloomustab ioonkromatograafiat sõltumata eraldusmehhanismist ja tuvastamismeetodist ning eraldab selle seega klassikalisest ioonivahetusest.

Ioonkromatograafias kasutatakse järgmisi eralduspõhimõtteid:

Ioonivahetus.

Ioonipaaride moodustumine.

Ioonide välistamine.

Ioonivahetus

Ioonivahetus on pöörduv heterogeenne reaktsioon ioonivaheti faasis (vastasoonides) paiknevate ioonide ekvivalentsel vahetusel eluendiioonidega. Ioonivaheti funktsionaalrühmad hoiavad vastuioone elektrostaatiliste jõudude toimel. Tavaliselt on katioonkromatograafias need rühmad sulfoonhapperühmad; anioonkromatograafia puhul – kvaternaarsed ammooniumalused. Joonisel fig. Joonisel 1 on näidatud katioonide ja anioonide vahetusprotsessi diagramm. Analüüdi ioonid on tähistatud kui A ja eluendi ioonid, mis konkureerivad nendega vahetuskeskuste pärast, on tähistatud kui E.

Riis. 1. Katioonide (A+) ja anioonide (A-) ioonivahetus eluentide ioonideks (E+ või E-) funktsionaalseid sulforühmi sisaldava katioonivaheti - SO3- ja anioonivaheti (kvaternaarsed ammooniumi alusrühmad -N) osalusel. +R3).

Ioonipaaride moodustumine

Selle eraldusmehhanismi rakendamiseks kasutatakse ioonpaarreaktiive, mis lisatakse eluentlahusele. Sellised reaktiivid on anioonsed või katioonsed pindaktiivsed ained, nagu alküülsulfoonhapped või tetraalküülammooniumisoolad.

Koos vastupidiselt laetud tuvastatavate ioonidega moodustavad selle ioonipaari reagendi ioonid laenguta ioonipaari, mida saab molekulidevahelise interaktsiooni tõttu hoida statsionaarses faasis. Eraldamine toimub ioonipaaride moodustumise konstantide ja nende adsorptsiooniastme erinevuse tõttu sorbentmaatriksil. Joonisel fig. Joonisel 2 on kujutatud staatiline ioonivahetusmudel ioonipaarkromatograafias pärast reaktiivi adsorptsiooni statsionaarses faasis. See eraldamise põhimõte kehtib nii anioonide kui ka katioonide puhul.

Riis. 2. Ioonivahetusmudel ioonipaarkromatograafias.

Iooniline väljajätmine

Ioonvälistuskromatograafia (IEC). Kasutatakse peamiselt nõrkade hapete või aluste eraldamiseks. IEC on kõige olulisem karboksüül- ja aminohapete, fenoolide ja süsivesikute määramisel.

Joonisel fig. Joonisel 3 on näidatud eraldamise põhimõte, kasutades IEC-d, kasutades näitena happeid R-COOH.

Riis. 3. Karboksüülhapete R–COOH eraldamise skeem ioonkromatograafia abil.

Iooneralduskromatograafias kasutatakse statsionaarse faasina sageli täielikult sulfoonitud katioonivahetit, mis sisaldab vesinikioone (vastuioone). Eluendi vesilahuses on ioonivaheti sulfoonhapperühmad hüdreeritud. Hüdratsioonikest on piiratud kujuteldava negatiivselt laetud membraaniga (Donnani membraan). Membraan on läbilaskev ainult dissotsieerumata molekulidele (näiteks veele).

Orgaanilisi karboksüülhappeid saab eraldada, kui eluendina kasutatakse tugevaid mineraalhappeid. Happesuse konstantide madalate väärtuste tõttu esinevad karboksüülhapped sellistes lahustes dissotsieerumata kujul. Need vormid võivad läbida Donnani membraani ja adsorbeeruda statsionaarsesse faasi.