2. Uppkomsten och utvecklingen av kromatografi

Uppkomsten av kromatografi som en vetenskaplig metod är förknippad med namnet på den enastående ryske forskaren Mikhail Semenovich Tsvet (1872 - 1919), som 1903 upptäckte kromatografi under forskning om mekanismen för omvandling av solenergi i växtpigment. Detta år bör betraktas som datumet för skapandet av den kromatografiska metoden.

FRÖKEN. Färgen passerade en lösning av analyter och mobil fas genom en kolonn av adsorbent som fanns i ett glasrör. I detta avseende kallades hans metod kolonnkromatografi. År 1938 hade N.A. Izmailov och M.S. Schreiber föreslog att modifiera Tsvets metod och separera en blandning av ämnen på en platta belagd med ett tunt skikt av adsorbent. Så uppstod tunnskiktskromatografi, vilket möjliggjorde analys med mikrokvantiteter av ett ämne.

År 1947 har T.B. Gapon, E.N. Gapon och F.M. Shemyakin var den första som utförde kromatografisk separation av en blandning av joner i en lösning, vilket förklarade det med närvaron av en utbytesreaktion mellan jonerna i sorbenten och jonerna i lösningen. Således upptäcktes en annan riktning för kromatografi - jonbyteskromatografi. För närvarande är jonbyteskromatografi ett av de viktigaste områdena inom den kromatografiska metoden.

E.N. och G.B. Gapon genomförde 1948 det som uttrycktes av M.S. Färglägg idén om möjligheten till kromatografisk separation av en blandning av ämnen baserat på skillnader i löslighet av svårlösliga fällningar. Sedimentkromatografi uppträdde.

1957 föreslog M. Goley att man skulle applicera en sorbent på innerväggarna i ett kapillärrör - kapillärkromatografi. Detta alternativ tillåter analys av mikrokvantiteter av flerkomponentblandningar.

På 60-talet blev det möjligt att syntetisera både joniska och oladdade geler med strikt definierade porstorlekar. Detta gjorde det möjligt att utveckla en version av kromatografi, vars essens är att separera en blandning av ämnen baserat på skillnaden i deras förmåga att penetrera gelen - gelkromatografi. Denna metod låter dig separera blandningar av ämnen med olika molekylvikter.

För närvarande har kromatografi fått en betydande utveckling. Idag hjälper en mängd kromatografimetoder, särskilt i kombination med andra fysikalisk- och fysikaliskkemiska metoder, forskare och ingenjörer att lösa en mängd olika, ofta mycket komplexa, problem inom vetenskaplig forskning och teknologi.

Dmitry Ivanovich Mendeleev: bidrag till utvecklingen av kemi

Dmitry Mendeleev föddes den 27 januari (8 februari) 1834 i Tobolsk i familjen till direktören för gymnasiet och förvaltaren av allmänna skolor i Tobolsk-provinsen Ivan Pavlovich Mendeleev och Maria Dmitrievna Mendeleeva, född Kornilieva...

Fettlösliga vitaminer

Hypovitaminos är en sjukdom förknippad med brist på vitaminer i kroppen. Frånvaron av vissa vitaminer är vitaminbrist. Med ett överdrivet intag av vitaminer från kosten uppstår hypervitaminos, sjukdomar associerade med överskott av vitaminer...

Ryska kemiföreningens historia

Alexander Abramovich Voskresensky (1809-1880) - Rysk organisk kemist, grundare (tillsammans med Nikolai Nikolaevich Zinin) av en stor skola av ryska kemister, motsvarande medlem av St. Petersburgs vetenskapsakademi (1864)...

Historisk översikt över huvudstadierna i kemins utveckling

Kolloidsystem i kroppen och deras funktioner

Utveckling av idéer om kolloidala system och deras egenskaper. Kolloidala processer som färgning och limning har använts sedan det gamla Egypten. Ordet "kolloid" (från det grekiska ordet som betyder "lim") myntades av T. Graham 1862...

Polyhalogenderivat av alkaner

Fluorkemins historia börjar inte i det gamla Egypten eller Fenicien, eller ens i det medeltida Arabien. Framväxten av fluorkemin började med upptäckten av vätefluorid (Scheele, 1771) och sedan elementärt fluor (Moissan, 1886)...

Traditionellt formar ett experiment i en laboratorieverkstad empiriskt tänkande. Eleverna undersöker ett fenomen, identifierar strukturella element i det, klassificerar dem, beskriver samband, men allt detta är uppdelat i medvetandet...

Bildandet av kemi

1). Föralkemisk period: fram till 300-talet. AD Kemi, vetenskapen om ämnens sammansättning och deras omvandlingar, börjar med människans upptäckt av eldens förmåga att förändra naturliga material. Tydligen visste folk hur man smälter koppar och brons, bränner lerprodukter...

En särskild klassificering av kromatografiska metoder kan baseras på olika karakteristiska egenskaper hos processen...

Fysikalisk-kemiska grunder för den kromatografiska processen

Uppgiften för teorin om kromatografi är att fastställa lagarna för rörelse och suddighet av kromatografiska zoner. De viktigaste faktorerna bakom klassificeringen av kromatografiteorier...

Kemi av olja och gas

M.V:s briljanta gissning...

Kromatografi som en metod för separation och analys

kromatografiblandning sorption desorption Kromatografi är en fysikalisk och kemisk process baserad på upprepad upprepning av sorption och desorption av ett ämne när det rör sig i ett flöde av den mobila fasen längs en stationär sorbent...

Evolution av kemi - omedelbara utsikter

Vad är kemiska föreningar gjorda av? Hur är de minsta partiklarna av materia uppbyggda? Hur ligger de i rymden? Vad förenar dessa partiklar? Varför reagerar vissa ämnen med varandra...

Mycket lite är känt om utförandet av analyser i det gamla Ryssland. Naturligtvis var det alltid nödvändigt att kontrollera sammansättningen av olika material, och i Rus gjordes detta av örtläkare, färgare och smeder; det fanns till och med speciella malmupptäckare...

Stadier av utveckling av analytisk kemi i Ryssland

Skicka ditt goda arbete i kunskapsbasen är enkelt. Använd formuläret nedan

Studenter, doktorander, unga forskare som använder kunskapsbasen i sina studier och arbete kommer att vara er mycket tacksamma.

Postat på http://www.allbest.ru

1. Historien om kromatografins upptäckt och utveckling

2. Grundläggande bestämmelser

3. Klassificering av kromatografiska analysmetoder

4. Adsorptionskromatografi. Tunnskiktskromatografi

4.1 Experimentell teknik i tunnskiktskromatografi

5. Gaskromatografi

5.1 Gasadsorptionskromatografi

5.2 Gas-vätskekromatografi

6. Fördelningskromatografi. Papperskromatografi

7. Sedimentär kromatografi

7.1 Klassificering av sedimentkromatografimetoder enligt experimentell teknik

7.2 Sedimentär papperskromatografi

8. Jonbyteskromatografi

Slutsats

Bibliografi

1. BERÄTTELSEUPPTÄCKT OCH UTVECKLING AV KROMATOGRAFI

Upptäckaren av kromatografi var den ryske vetenskapsmannen, botanikern och fysikaliska kemisten Mikhail Semyonovich Tsvet.

Upptäckten av kromatografi går tillbaka till den tid då Tsvet avslutade sin magisteravhandling i S:t Petersburg (1900 - 1902) och den första arbetsperioden i Warszawa (1902 - 1903). Medan han studerade växtpigment, passerade Tsvet en lösning av en blandning av mycket lite olika pigment genom ett rör fyllt med en adsorbent - pulveriserat kalciumkarbonat, och tvättade sedan adsorbenten med ett rent lösningsmedel. Blandningens individuella komponenter separerade och bildade färgade ränder. Enligt modern terminologi upptäckte Tsvet en utvecklande version av kromatografi (utveckling av vätskeadsorptionskromatografi). Tsvet beskrev de viktigaste resultaten av forskning om utvecklingen av den version av kromatografi som han skapade i boken "Kromophyller i växt- och djurvärlden" (1910), som är hans doktorsavhandling. kromatografi gassedimentjonbyte

Tsvet använde i stor utsträckning den kromatografiska metoden, inte bara för att separera en blandning och fastställa dess multikomponentnatur, utan också för kvantitativ analys; för detta ändamål bröt han en glaskolonn och skar adsorbentkolonnen i skikt. Tsvet utvecklade utrustning för vätskekromatografi, var först med att utföra kromatografiska processer vid reducerat tryck (pumpning) och vid visst övertryck, och utvecklade rekommendationer för beredning av effektiva kolonner. Dessutom introducerade han många grundläggande begrepp och termer för den nya metoden, såsom "kromatografi", "utveckling", "förskjutning", "kromatogram", etc.

Kromatografi användes först mycket sällan, dess latenta period varade cirka 20 år, under vilken endast ett mycket litet antal rapporter dök upp om olika tillämpningar av metoden. Och först 1931 lyckades R. Kuhn (Tyskland), A. Winterstein (Tyskland) och E. Lederer (Frankrike), som arbetade i det kemiska laboratoriet (under ledning av R. Kuhn) vid kejsar Wilhelm-institutet för medicinsk forskning i Heidelberg, att isolera a- och b-karoten från råkaroten och därigenom visa värdet av Colour discovery.

Ett viktigt steg i utvecklingen av kromatografi var upptäckten av de sovjetiska forskarna N.A. Izmailov och M.S. Schreiber av tunnskiktskromatografimetoden (1938), som möjliggör analys med mikrokvantiteter av ett ämne.

Nästa viktiga steg var upptäckten av A. Martin och R. Synge (England) av en variant av vätskefördelningskromatografi med exemplet med separation av acetylderivat av aminosyror på en kolonn fylld med silikagel mättad med vatten, med användning av kloroform som lösningsmedel (1940). Samtidigt noterades att inte bara vätska utan även gas kan användas som en mobil fas. Några år senare föreslog dessa forskare att man skulle separera aminosyraderivat på vattenfuktat papper med butanol som den mobila fasen. De implementerade också det första tvådimensionella separationssystemet. Martin och Singh fick Nobelpriset i kemi för deras upptäckt av partitionskromatografi. (1952). Därefter utförde Martin och A. James en version av gasdistributionskromatografi, och separerade blandningar på en blandad sorbent av silikon DS-550 och stearinsyra (1952 - 1953). Sedan dess har gaskromatografimetoden fått den mest intensiva utvecklingen.

En av varianterna av gaskromatografi är krotermografi, där för att förbättra separationen av en blandning av gaser, samtidigt med rörelsen av den mobila fasen - gas, sorbenten och blandningen som separeras påverkas av ett rörligt temperaturfält som har en viss gradient längs längden (A.A. Zhukhovitsky et al., 1951).

Ett betydande bidrag till utvecklingen av den kromatografiska metoden gjordes av G. Schwab (Tyskland), som var grundaren av jonbyteskromatografi (1937 - 1940). Det utvecklades vidare i verk av sovjetiska forskare E.N. Gapon och T.B. Gapon, som utförde den kromatografiska separationen av en blandning av joner i lösning (tillsammans med F.M. Shemyakin, 1947), och implementerade också idén som uttrycktes av Tsvet om möjligheten till kromatografisk separation av en blandning av ämnen baserat på skillnaden i löslighet hos svårlösliga sediment (sedimentär kromatografi, 1948).

Det moderna stadiet i utvecklingen av jonbyteskromatografi började 1975 efter arbetet av G. Small, T. Stevens och W. Bauman (USA), där de föreslog en ny analysmetod som kallas jonkromatografi (en variant av högpresterande jonbyteskromatografi med konduktometrisk detektion).

Av exceptionell betydelse var skapandet av en anställd vid Perkin-Elmer-företaget, M. Golay (USA), av en kapillärversion av kromatografi (1956), där en sorbent appliceras på innerväggarna av ett kapillärrör, vilket gör det är möjligt att analysera mikrokvantiteter av flerkomponentblandningar.

I slutet av 60-talet. Intresset för vätskekromatografi har ökat kraftigt. Högpresterande vätskekromatografi (HPLC) dök upp. Detta underlättades av skapandet av mycket känsliga detektorer, nya selektiva polymerabsorbenter och ny utrustning som tillåter drift vid höga tryck. För närvarande intar HPLC en ledande position bland andra kromatografimetoder och implementeras i olika versioner.

2. GRUNDPUNKTER

Kromatografi är en metod för separation och bestämning av ämnen baserad på fördelningen av komponenter mellan två faser - mobil och stationär. Den stationära fasen är en fast porös substans (ofta kallad en sorbent) eller en flytande film avsatt på en fast substans. Den mobila fasen är en vätska eller gas som strömmar genom en stationär fas, ibland under tryck. Komponenterna i den analyserade blandningen (sorbater) tillsammans med den mobila fasen rör sig längs den stationära fasen. Den placeras vanligtvis i ett glas- eller metallrör som kallas en kolonn. Beroende på styrkan av interaktion med sorbentytan (på grund av adsorption eller någon annan mekanism), kommer komponenterna att röra sig längs kolonnen med olika hastigheter. Vissa komponenter kommer att stanna kvar i det övre skiktet av sorbenten, andra, som interagerar med sorbenten i mindre utsträckning, kommer att hamna i den nedre delen av kolonnen, och vissa kommer helt att lämna kolonnen tillsammans med den mobila fasen (sådana komponenter är kallas unretained, och deras retentionstid bestämmer kolumnens "dödtid"). Detta möjliggör snabb separation av komplexa blandningar av komponenter. Följande fördelar med kromatografiska metoder bör betonas:

1. Separation är dynamisk till sin natur, och sorptions-desorptionshandlingarna av de separerade komponenterna upprepas många gånger. Detta beror på den signifikant högre effektiviteten av kromatografisk separation jämfört med statiska metoder för sorption och extraktion.

2. Under separation används olika typer av interaktion mellan sorbater och den stationära fasen: från rent fysikalisk till kemisorption. Detta gör det möjligt att selektivt separera en lång rad ämnen.

3. Olika ytterligare fält (gravitations-, elektriska, magnetiska, etc.) kan appliceras på de ämnen som separeras, vilket, genom att ändra separationsförhållandena, utökar kromatografins möjligheter.

4. Kromatografi är en hybridmetod som kombinerar samtidig separation och bestämning av flera komponenter.

5. Kromatografi låter dig lösa både analytiska problem (separation, identifiering, bestämning) och preparativa (rening, isolering, koncentration). Lösningen på dessa problem kan kombineras genom att utföra dem i "on-line"-läge.

6. Ett flertal metoder klassificeras efter fasernas aggregationstillstånd, separationsmekanismen och separationstekniken. Kromatografiska metoder skiljer sig också i metoden för att utföra separationsprocessen i frontal, förskjutning och eluent.

3. KLASSIFICERING AV KROMATOGRAFISKA ANALYSMETODER

Klassificeringen av kromatografiska metoder är baserade på principer som tar hänsyn till följande olika funktioner i separationsprocessen:

* skillnader i tillståndet för aggregering av faserna i det använda kromatografiska systemet;

* skillnader i naturen av interaktioner mellan de separerade ämnena och den stationära fasen;

* experimentella skillnader i metoderna för att utföra den kromatografiska separationsprocessen.

Tabell 1–3 visar de viktigaste klassificeringsalternativen för kända kromatografiska metoder.

Eftersom arten av växelverkan mellan föreningarna som separeras med faserna i olika kromatografiska system kan variera mycket, finns det nästan inga föremål för separationen av vilka det inte skulle vara möjligt att hitta en lämplig stationär fas (fast eller flytande) och mobil lösningsmedelssystem. Användningsområdena för huvudvarianterna av kromatografi, beroende på molekylvikten hos föreningarna som studeras, ges i tabell. 4.

4. ADSORPTIONSKROMATOGRAFI. TUNNLAGERKROMATOGRAFI

En av de vanligaste metoderna för adsorptionskromatografi är tunnskiktskromatografi (TLC), en typ av plankromatografi där adsorbenten används som ett tunt skikt på en platta.

Principer och grundläggande begrepp för TLC-metoden. Ett tunt lager av sorbent appliceras på ett eller annat sätt på en ren plan yta (en platta gjord av glas, metall, plast), som oftast fästs på plattans yta. Plattans dimensioner kan vara olika (längd och bredd - från 5 till 50 cm, även om detta inte är nödvändigt). På plattans yta, försiktigt, för att inte skada det absorberande lagret, markera (till exempel med en penna) startlinjen (på ett avstånd av 2-3 cm från plattans nedre kant) och finishen lösningsmedlets linje.

Schema för att separera komponenter A och B genom TLC

Ett prov appliceras på plattans startlinje (med en mikrospruta, kapillär) - en liten mängd vätska som innehåller en blandning av de ämnen som ska separeras, till exempel två ämnen A och B i ett lämpligt lösningsmedel. Lösningsmedlet tillåts avdunsta, varefter plattan sänks ned i en kromatografisk kammare i vätskefasen av PF, som är ett lösningsmedel eller en blandning av lösningsmedel speciellt utvalda för detta fall. Under inverkan av kapillärkrafter rör sig PF spontant längs NP från startlinjen till lösningsmedlets frontlinje och bär med sig komponenterna A och B i provet, som rör sig med olika hastigheter. I det aktuella fallet är affiniteten för komponent A för NP mindre än affiniteten för samma fas av komponent B, därför rör sig komponent A snabbare än komponent B. Efter att den mobila fasen (lösningsmedlet) når lösningsmedlets frontlinje i tid t , kromatografi avbryts, plattan avlägsnas från den kromatografiska kammaren och torkas i luft och bestämmer positionen för fläckarna av ämnena A och B på plattans yta. Fläckarna (zonerna) har vanligtvis en oval eller rund form. I det aktuella fallet flyttade platsen för komponent A från startlinjen till en distans l A , komponent B punkt - på avstånd l I och lösningsmedlet passerade genom avståndet L.

Ibland, samtidigt med applicering av ett prov av de substanser som ska separeras, appliceras små mängder av ett standardämne, såväl som vittnesämnen (de som förmodas ingå i det analyserade provet), på startlinjen.

För att karakterisera de separerade komponenterna i systemet introduceras mobilitetskoefficienten Rf (eller Rf-faktorn):

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

Var V 1 = l 1 / t Och V E= L/ t - beroende på rörelsehastigheten i- komponenten och lösningsmedlet E; l 1 OchL - stigen gick i- m komponent respektive lösningsmedel, t är den tid som krävs för att flytta lösningsmedlet från startlinjen till lösningsmedlets frontlinje. Avstånd l 1 räkna från startlinjen till mitten av platsen för motsvarande komponent.

Vanligtvis ligger mobilitetskoefficienten inom intervallet R f =0 - 1. Det optimala värdet är 0,3-0,7 Kromatografiska förhållanden väljs så att Rf-värdet skiljer sig från noll och ett.

Rörlighetskoefficienten är en viktig egenskap hos sorbent-sorbatsystemet. För reproducerbara och strikt konstanta kromatografiska förhållanden R f = konst.

Mobilitetskoefficienten Rf beror på ett antal faktorer: lösningsmedlets natur och kvalitet, dess renhet; sorptionsmedlets natur och kvalitet (tunt skikt), likformigheten i dess ådring, skiktets tjocklek; sorbentaktivitet (fukthalt); experimentella tekniker (provmassor, lösningsmedels rörelselängd L); experimenters skicklighet etc. Att konsekvent reproducera alla dessa parametrar i praktiken är ibland svårt. För att utjämna påverkan av processförhållanden införs en relativ mobilitetskoefficient Rs.

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

Var R f = l/ L; R f (st)= l st/ L; l centimeter - avstånd från startlinjen till mitten av standardplatsen.

Den relativa mobilitetskoefficienten Rs är en mer objektiv egenskap hos ett ämnes rörlighet än mobilitetskoefficienten Rf.

Ett ämne väljs ofta som standard för vilken, under givna förutsättningar, Rf? 0,5. Standarden väljs utifrån dess kemiska natur att ligga nära de ämnen som separeras. Med standarden ligger värdet på Rs vanligtvis i intervallet Rs=0,1--10, de optimala gränserna är cirka 0,5--2.

För mer tillförlitlig identifiering av separerade komponenter används "vittnen" - standardämnen, vars närvaro antas i det analyserade provet. Om Rf = Rf (bredd), där Rf och Rf (bredd) är mobilitetskoefficienterna för en given komponent respektive vittne, så kan det vara mer sannolikt att anta att vittnessubstansen finns i den kromatograferade blandning.

För att karakterisera separationen av två komponenter A och B under dessa förhållanden introduceras graden (kriteriet) av separationen R(A/B):

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

var d l- avståndet mellan mitten av fläckarna för komponenterna A och B; a(A) och a(B) är diametrarna för fläckarna A och B på kromatogrammet.

Ju större R (A/B) värde är, desto tydligare separeras fläckarna av komponenterna A och B i kromatogrammet.

För att bedöma selektiviteten för separation av två ämnen A och B, används separationskoefficienten A:

a=l B / l A.

Om a=1, då separeras inte komponenterna A och B.

För att bestämma graden av separation R (A/B) av komponenterna A och B.

4.1 Experimentell teknik i tunnskiktskromatografi:

A) Exempel på ansökan. Det analyserade vätskeprovet appliceras på startlinjen med hjälp av en kapillär, mikrospruta, mikropipett, försiktigt vidrör det sorberande skiktet (diametern på fläcken på startlinjen är vanligtvis från en till flera millimeter). Om flera prover appliceras på startlinjen, bör avståndet mellan provfläckarna på startlinjen inte vara mindre än 2 cm. Använd om möjligt koncentrerade lösningar. Fläckarna torkas i luft, varefter kromatografi utförs.

b) Utveckling av kromatogrammet (kromatografi). Processen utförs i slutna kromatografiska kammare mättade med ångor av lösningsmedlet som används som PF, till exempel i ett glaskärl täckt med ett lock.

Beroende på PF:s rörelseriktning särskiljs de stigande fallande Och horisontell kromatografi.

I den stigande kromatografiversionen används endast plattor med ett fäst sorbentskikt. PF hälls på botten av kammaren (en glasbägare av lämplig storlek med glaslock kan användas som den senare), den kromatografiska plattan placeras vertikalt eller snett in i kammaren så att PF-skiktet i botten av kammaren väter den nedre delen av plattan (under startlinjen med ~1,5 - 2 cm). PF rör sig på grund av verkan av kapillärkrafter från botten till toppen (mot gravitationen) relativt långsamt.

I varianten av fallande kromatografi används också bara plattor med ett fast skikt. PF matas uppifrån och rör sig ner längs plattans sorbentskikt. Tyngdkraften accelererar PF:s rörelse. Detta alternativ implementeras när man analyserar blandningar som innehåller komponenter som rör sig långsamt med PF.

I en version av horisontell kromatografi placeras plattan horisontellt. Du kan använda rektangulära eller runda tallrikar. Vid användning av runda plattor (cirkulär version av horisontell kromatografi) betecknas startlinjen som en cirkel med lämplig radie (~1,5-2 cm), på vilken prover appliceras. Ett hål skärs ut i mitten av den runda plattan i vilket en veke sätts in för att tillföra PF. Den senare rör sig längs det absorberande skiktet från cirkelns mitt till dess periferi. Kromatografi utförs i en sluten kammare - en exsickator eller i en petriskål. Med det cirkulära alternativet kan upp till flera dussin prover analyseras samtidigt.

TLC-metoder använder endimensionell, tvådimensionell, multipel (upprepad), stegkromatografi.

Med enkelkromatografi utförs analysen utan att ändra rörelseriktningen för PF. Denna metod är den vanligaste.

Tvådimensionell kromatografi används vanligtvis för analys av komplexa blandningar (proteiner, aminosyror etc.) Först utförs en preliminär separation av blandningen med den första PF 1. Kromatogrammet producerar fläckar inte av enskilda ämnen, utan av blandningar av flera osparerade komponenter. Sedan dras en ny startlinje genom dessa fläckar, plattan vrids 90° och kromatograferas igen, men med en andra PF 2, försök att slutligen separera blandningsfläckarna till fläckar av individuella komponenter.

Om plattan är kvadratisk appliceras provet på diagonalen av denna kvadrat nära dess nedre hörn. Ibland utförs tvådimensionell kromatografi med samma PF på en fyrkantig platta.

Diagram som illustrerar principen för tvådimensionell kromatografi:

a - kromatogram erhållet med PF1;

b - kromatogram erhållet med PF2

I multipel (upprepad) kromatografi utförs processen flera gånger i följd med samma PF (varje gång efter nästa torkning) tills den önskade separationen av fläckarna av blandningskomponenterna erhålls (vanligtvis inte mer än tre gånger).

I fallet med stegvis kromatografi utförs processen med samma platta sekventiellt, med användning av en ny PF varje gång, tills en tydlig separation av fläckarna uppnås.

V) Tolkning av kromatogram. Om fläckarna på kromatogrammet är färgade, efter torkning av plattorna, bestäm avståndet från startlinjen till mitten av varje fläck och beräkna mobilitetskoefficienterna. Om det analyserade provet innehåller färglösa ämnen som ger ofärgade ämnen, d.v.s. fläckar som inte är visuellt identifierbara på kromatogrammet är det nödvändigt att upptäckt dessa fläckar, varför är kromatogram manifestera.

De vanligaste detektionsmetoderna beskrivs nedan.

Bestrålning med ultraviolett ljus. Används för att detektera fluorescerande föreningar (fläckar lyser när plattan bestrålas med UV-ljus) eller icke-fluorescerande ämnen, men med användning av ett sorbent med en fluorescerande indikator (sorbent lyser, fläckar lyser inte). På så sätt upptäcks till exempel alkaloider, antibiotika, vitaminer och andra medicinska substanser.

Värmebehandling. Plattan, torkad efter kromatografi, värms försiktigt upp (upp till ~200 °C), för att undvika mörkare av själva sorbentens skikt (till exempel när ett tunt skikt av sorbenten innehåller stärkelse). I det här fallet uppträder fläckarna vanligtvis i form av bruna zoner (på grund av partiell termolys av organiska komponenter).

Kemisk behandling. Ofta utvecklas kromatogram genom att behandla dem med reagens som bildar färgade föreningar med de separerade komponenterna i blandningar. För dessa ändamål används olika reagens: ångor av jod, ammoniak, brom, svaveldioxid, vätesulfid, speciellt framställda lösningar med vilka plattorna behandlas. Både universella och selektiva reagenser används (begreppet "universell" är ganska godtyckligt).

Universella reagenser kan till exempel tjäna koncentrerad svavelsyra (vid uppvärmning observeras mörkare fläckar av organiska föreningar), en sur vattenlösning av kaliumpermanganat (zonerna observeras i form av bruna fläckar på den lila bakgrunden av sorbent), en lösning av fosfomolybdensyra vid upphettning (blå fläckar visas på den gula bakgrunden), etc.

Som selektiva används till exempel Dragendorffs reagens; Zimmermans reagens; vattenhaltig ammoniaklösning av kopparsulfat (10% CuSO4, 2% ammoniak); en blandning av ninhydrin C 9 H 4 O 3 H 2 O med etanol och ättiksyra.

Dragendorffs reagens är en lösning av basiskt vismutnitrat BiONO 3, kaliumjodid KJ och ättiksyra i vatten. Används för bestämning av aminer, alkaloider, steroider.

Zimmermanns reagens framställs genom att behandla en 2% etanollösning av dinitrobensen med en KOH-alkalilösning, följt av uppvärmning av blandningen till ~70-100 °C. Används för att upptäcka steroider.

Ninhydrin används för att detektera fläckar av aminer, aminosyror, proteiner och andra föreningar.

Vissa andra metoder för punktdetektering används också. Till exempel mäts deras radioaktivitet om några av de separerade komponenterna är radioaktiva, eller om speciella tillsatser av radioaktiva isotoper av de grundämnen som ingår i de separerade komponenterna i blandningen införs.

Efter att ha upptäckt fläckar på kromatogrammet identifieras de, d.v.s. bestämma vilken förening som motsvarar en viss fläck. För detta ändamål används oftast referenspunkter för "vittnen". Ibland identifieras fläckar av storleken på mobilitetskoefficienterna Rf, och jämför dem med värdena för Rf kända för givna förhållanden. En sådan identifiering baserad på Rf-värdet är emellertid ofta preliminär.

Färgen på fluorescerande fläckar används också för identifieringsändamål, eftersom olika föreningar fluorescerar vid olika våglängder (olika färger).

Vid kemisk fläckdetektion producerar selektiva reagens färgade fläckar med föreningar av en viss karaktär, som också används i identifieringssyfte.

Med hjälp av TLC-metoden är det möjligt att inte bara upptäcka, utan också kvantifiera innehållet av komponenter i blandningar. För att göra detta, analysera antingen själva fläckarna på kromatogrammet eller extrahera de separerade komponenterna från kromatogrammet på ett eller annat sätt (extraktion, eluering med lämpliga lösningsmedel).

Vid analys av fläckar antas det att det finns ett visst samband mellan fläckarean och innehållet av ett givet ämne (till exempel förekomsten av ett proportionellt eller linjärt samband), vilket fastställs genom att konstruera en kalibreringsgraf genom att mäta ytorna av "vittnes"-fläckar - standarder med ett känt innehåll av den analyserade komponenten.

Ibland jämförs färgintensiteten för fläckar, förutsatt att färgintensiteten för en fläck är proportionell mot mängden av en given färgad komponent. Olika tekniker används för att mäta färgintensitet.

När de separerade komponenterna extraheras från kromatogrammet erhålls en lösning innehållande denna komponent. Det senare bestäms sedan med en eller annan analysmetod.

Det relativa felet i den kvantitativa bestämningen av ett ämne med TLC är 5-10%.

TLC är en farmakopémetod och används flitigt för analys och kvalitetskontroll av en mängd olika läkemedel.

5. GASKROMATOGRAFI

Vid gaskromatografi (GC) används en inert gas (kväve, helium, väte), som kallas bärgas, som en mobil fas. Provet tillförs i form av ånga; den stationära fasen är antingen en fast substans - en sorbent (gasadsorptionskromatografi) eller en högkokande vätska applicerad i ett tunt skikt på en fast bärare (gas-vätskekromatografi). Låt oss överväga alternativet för gas-vätskekromatografi (GLC). Kiselgur (kiselgur), en typ av hydratiserad silikagel, används som bärare, den behandlas ofta med reagens som omvandlar Si-OH-grupper till Si-O-Si(CH 3) 3-grupper, vilket ökar bärarens tröghet med avseende på lösningsmedel. Dessa är till exempel bärarna "chromosorb W" och "gazochrome Q". Dessutom används mikropärlor av glas, teflon och andra material.

5.1 Gaso- adsorptionskromatografi

Det speciella med g(GAC) är att adsorbenter med en hög specifik yta (10-1000 m 2 g -1) används som stationär fas, och fördelningen av ämnen mellan den stationära och mobila fasen bestäms. genom adsorptionsprocessen. Adsorption av molekyler från gasfasen, d.v.s. koncentrerad vid gränsytan mellan den fasta och gasformiga fasen, uppstår på grund av intermolekylära interaktioner (dispersion, orientering, induktion) av elektrostatisk natur. Bildandet av en vätebindning är möjlig, och bidraget från denna typ av interaktion till de kvarhållna volymerna minskar avsevärt med ökande temperatur.

För analytisk praktik är det viktigt att vid en konstant temperatur mängden adsorberat ämne på ytan C s är proportionell mot koncentrationen av detta ämne i gasfasen C m:

C s = ks m (1)

de där. så att fördelningen sker i enlighet med den linjära adsorptionsisotermen (Till -- konstant). I detta fall rör sig varje komponent längs kolonnen med en konstant hastighet, oberoende av dess koncentration. Separationen av ämnen beror på olika hastigheter i deras rörelse. Därför, i GAS, är valet av en adsorbent extremt viktigt, vars yta och beskaffenhet avgör selektiviteten (separationen) vid en given temperatur.

När temperaturen ökar, minskar adsorptionsvärmen DH/T, på vilken retention beror, och i enlighet därmed t R . Detta används i analyspraxis. Om föreningar som skiljer sig mycket i flyktighet vid konstant temperatur separeras, då eluerar lågkokande ämnen snabbt, högkokande har längre retentionstid, deras toppar i kromatogrammet blir lägre och bredare och analys tar mycket tid . Om, under kromatografiprocessen, temperaturen på kolonnen ökas med en konstant hastighet (temperaturprogrammering), kommer toppar med liknande bredd i kromatogrammet att placeras jämnt.

Aktivt kol, kiselgel, poröst glas och aluminiumoxid används huvudsakligen som adsorbenter för GAS. Heterogeniteten hos ytan av aktiva adsorbenter är ansvarig för de största nackdelarna med GAC-metoden och omöjligheten att bestämma starkt adsorberade polära molekyler. Blandningar av högpolära ämnen kan dock analyseras på geometriskt och kemiskt homogena makroporösa adsorbenter. Under senare år har adsorbenter med mer eller mindre likformig yta framställts, såsom porösa polymerer, makroporösa kiselgeler (Silokrom, Porasil, Spherosil), porösa glas och zeoliter.

Ganvänds mest för analys av blandningar av gaser och lågkokande kolväten som inte innehåller aktiva funktionella grupper. Adsorptionsisotermerna för sådana molekyler är nära linjära. Till exempel används leriga sådana framgångsrikt för att separera O 2, N 2, CO, CH 4, CO 2. Kolonntemperaturen är programmerad för att minska analystiden genom att minska t R för högkokande gaser. På molekylsiktar - mycket porösa naturliga eller syntetiska kristallina material, vars alla porer har ungefär samma storlek (0,4-1,5 nm) - kan väteisotoper separeras. Sorbenter som kallas porapak används för separation av metallhydrider (Ge, As, Sn, Sb). GAS-metoden på kolonner med porösa polymersorbenter eller kolmolekylsiktar är det snabbaste och bekvämaste sättet att bestämma vatten i oorganiska och organiska material, till exempel i lösningsmedel.

5.2 Gaso- vätskekromatografi

I analytisk praxis används oftare metoden gas-vätskekromatografi (GLC). Detta beror på den extrema mångfalden av flytande stationära faser, vilket underlättar valet av en selektiv fas för en given analys, linjäriteten hos fördelningsisotermen över ett bredare koncentrationsområde, vilket gör det möjligt att arbeta med stora prover, och lättheten att erhålla reproducerbar kolumnprestanda.

Mekanismen för distribution av komponenter mellan bäraren och den stationära vätskefasen är baserad på deras upplösning i vätskefasen. Selektiviteten beror på två faktorer: analytens ångtryck och dess aktivitetskoefficient i vätskefasen. Enligt Raoults lag är ångtrycket för ett ämne ovanför lösningen vid upplösning sid i är direkt proportionell mot dess aktivitetskoefficient g molfraktion N i i lösning och ångtryck av ett rent ämne R° i vid en given temperatur:

p i = N i Р° I (2)

Eftersom koncentrationen av den i:te komponenten i jämviktsångfasen bestäms av dess partialtryck, kan vi anta att

P i ~ c m , och N i ~ c s då

och selektivitetskoefficienten:

Ju lägre kokpunkt ett ämne har (ju högre P 0 i), desto svagare hålls det kvar i den kromatografiska kolonnen.

Om kokpunkterna för ämnena är desamma, används skillnader i interaktion med den stationära vätskefasen för att separera dem: ju starkare interaktion, desto lägre aktivitetskoefficient och desto större retention.

Stationära flytande faser . För att säkerställa kolonnselektivitet är det viktigt att välja rätt stationär vätskefas. Denna fas måste vara ett bra lösningsmedel för komponenterna i blandningen (om lösligheten är låg lämnar komponenterna kolonnen mycket snabbt), icke-flyktig (så att den inte avdunstar vid kolonnens driftstemperatur), kemiskt inert , måste ha en låg viskositet (annars saktar diffusionsprocessen ner) och bildar när den appliceras på bäraren en enhetlig film som är fast bunden till den. Separationsförmågan hos den stationära fasen för komponenterna i ett givet prov bör vara maximal.

Det finns tre typer av flytande faser: opolära (mättade kolväten, etc.), måttligt polära (estrar, nitriler, etc.) och polära (polyglykoler, hydroxylaminer, etc.).

Genom att känna till egenskaperna hos den stationära vätskefasen och arten av de ämnen som separeras, till exempel klass, struktur, är det möjligt att snabbt välja en selektiv vätskefas som är lämplig för att separera en given blandning. Det bör beaktas att retentionstiden för komponenterna kommer att vara acceptabel för analys om polariteterna för den stationära fasen och substansen i det analyserade provet är nära. För lösta ämnen med liknande polaritet korrelerar elueringsordningen vanligtvis med kokpunkter, och om temperaturskillnaden är tillräckligt stor är fullständig separation möjlig. För att separera närkokande ämnen med olika polaritet används en stationär fas, som selektivt behåller en eller flera komponenter på grund av dipol-dipol-interaktion. Med ökande polaritet hos vätskefasen ökar retentionstiden för polära föreningar.

För att likformigt applicera vätskefasen på en fast bärare blandas den med ett mycket flyktigt lösningsmedel, såsom eter. En fast bärare tillsätts till denna lösning. Blandningen upphettas, lösningsmedlet avdunstar och vätskefasen stannar kvar på bäraren. Den torra bäraren med den stationära vätskefasen avsatt på detta sätt fylls i kolonnen för att försöka undvika bildandet av tomrum. För att säkerställa enhetlig packning leds en gasström genom kolonnen och samtidigt tappas kolonnen för att packa packningen. Kolonnen värms sedan upp till en temperatur 50°C över den vid vilken den är avsedd att användas innan den ansluts till detektorn. I detta fall kan det finnas förluster av vätskefasen, men kolonnen går in i ett stabilt driftsläge.

Bärare av stationära vätskefaser. Fasta bärare för att dispergera den stationära vätskefasen i form av en homogen tunn film måste vara mekaniskt starka med en måttlig specifik yta (20 m 2 /g), liten och enhetlig partikelstorlek och även vara tillräckligt inerta för att tillåta adsorption vid fast-gas-gränssnitt faser var minimal. Den lägsta adsorptionen observeras på bärare gjorda av silaniserad kromosorb, glasgranulat och fluoropak (fluorkolpolymer). Dessutom bör fasta bärare inte reagera på ökad temperatur och bör lätt vätas av vätskefasen. Vid gaskromatografi av kelater används oftast silaniserade vita diatomitbärare - diatomitkiseldioxid eller kiselgur - som en fast bärare. Diatomit är en mikroamorf, vattenhaltig kiseldioxid. Sådana bärare inkluderar kromosorb W, gasokrom Q, kromaton N, etc. Dessutom används glaspärlor och teflon.

Kemiskt bundna faser. Ofta används modifierade bärare, kovalent bundna till vätskefasen. I detta fall hålls den stationära vätskefasen fastare på ytan även vid kolonnens högsta temperaturer. Till exempel behandlas en diatomitbärare med klorsilan med en långkedjig substituent med en viss polaritet. En kemiskt bunden stationär fas är mer effektiv.

6. DISTRIBUTIONSKROMATOGRAFI. PAPPERSKROMATOGRAFI (KROMATOGRAFI PÅ PAPPER)

Fördelningskromatografi är baserad på användningen av skillnader i löslighet hos ämnet som fördelas i två kontaktande oblandbara vätskefaser. Båda faserna - PF och NF - är flytande faser. När det flytande PF rör sig längs med det flytande NP:et omfördelas de kromatograferade ämnena kontinuerligt mellan båda vätskefaserna.

Fördelningskromatografi inkluderar papperskromatografi (eller papperskromatografi) i sina vanliga varianter. I denna metod, istället för plattor med ett tunt skikt av sorbent som används för TLC, används speciellt kromatografiskt papper, längs vilket flytande PF rör sig under kromatografi från startlinjen till lösningsmedlets mållinje.

Skilja på normalfas och omvänd fas papperskromatografi.

I alternativ normal fas papperskromatografi flytande NF är vatten sorberat i form av ett tunt lager på fibrerna och placerat i porerna hydrofila papper (upp till 25 viktprocent). Detta bundna vatten skiljer sig mycket i struktur och fysiskt tillstånd från vanligt flytande vatten. Komponenterna i de separerade blandningarna löses i den.

Rollen för PF som rör sig längs papperet spelas av en annan flytande fas, till exempel en organisk vätska med tillsats av syror och vatten. Före kromatografi mättas flytande organisk PF med vatten så att PF inte löser upp vattnet sorberat på fibrerna i hydrofilt kromatografipapper.

Kromatografiskt papper tillverkas av industrin. Den måste uppfylla ett antal krav: vara framställd av högkvalitativa fibersorter av bomull, vara enhetlig i densitet och tjocklek, i fiberriktningen, kemiskt ren och inert med avseende på NF och de separerade komponenterna.

I normalfasversionen används oftast flytande blandningar som består av olika lösningsmedel som PF. Ett klassiskt exempel på en sådan PF är en blandning av ättiksyra, n-butanol och vatten i ett volymförhållande av 1:4:5. Lösningsmedel som etylacetat, kloroform, bensen etc. används också.

I alternativ omvänd fas I papperskromatografi är flytande NP ett organiskt lösningsmedel, medan rollen för flytande PF är vatten, vatten- eller alkohollösningar eller blandningar av syror och alkoholer. Processen utförs med hjälp av hydrofobisk kromatografipapper. Det erhålls genom att behandla (impregnera) papper med naftalen, silikonoljor, paraffin, etc. Icke-polära och lågpolära organiska lösningsmedel sorberas på fibrerna av hydrofobt papper och tränger in i dess porer och bildar ett tunt lager av flytande NF. Vatten håller inte fast vid sådant papper och väter det inte.

Papperskromatografitekniken är i allmänhet densamma som TLC-metoden. Vanligtvis appliceras en kruka med den analyserade lösningen innehållande en blandning av substanserna som ska separeras på en remsa av kromatografiskt papper på startlinjen. Efter att lösningsmedlet har avdunstat, sänks papperet under startlinjen i PF och placerar papperet vertikalt (hänger det). Stäng kammaren med ett lock och utför kromatografi tills PF når lösningsmedlets frontlinje markerad på papperet. Efter detta avbryts processen, papperet torkas i luft och fläckar upptäcks och komponenterna i blandningen identifieras.

Papperskromatografi, liksom TLC-metoden, används i både kvalitativ och kvantitativ analys.

För att kvantifiera innehållet i en eller annan komponent i en blandning används olika metoder:

1) de utgår från närvaron av ett visst förhållande (proportionellt, linjärt) mellan mängden ämne i fläcken och området för fläcken (ofta konstrueras först en kalibreringsgraf);

2) väg den utskurna fläcken med ämnet och rent papper av samma område och hitta sedan massan av ämnet som bestäms av skillnaden;

3) ta hänsyn till förhållandet mellan fläckfärgens intensitet och innehållet av den bestämda komponenten i den, vilket ger färg till fläcken.

I vissa fall extraheras de ämnen som finns i fläckarna med lite lösningsmedel och sedan analyseras extraktet.

Papperskromatografi är en farmakopémetod som används för att separera blandningar som innehåller både oorganiska och organiska ämnen. Metoden är tillgänglig och enkel att utföra, men generellt sett är den sämre än den modernare TLC-metoden, som använder ett tunt lager av sorbent.

7. SEDIMENTAR KROMATOGRAFI

Metoden för sedimentär kromatografi används främst för separation och identifiering av oorganiska joner som ingår i blandningar.

Kärnan i metoden. Sedimentär kromatografi är baserad på användningen av kemiska reaktioner för utfällning av de separerade komponenterna i en blandning med ett utfällningsreagens som ingår i NF. Separation utförs på grund av den ojämna lösligheten av de resulterande föreningarna, som överförs av den mobila fasen med olika hastigheter: mindre lösliga ämnen överförs från PF långsammare än mer lösliga.

Tillämpningen av metoden kan illustreras genom exemplet med separation av halogenidjoner: kloridjoner Cl-, bromidjoner Br - och jodidjoner I - som samtidigt finns i den analyserade vattenlösningen. För att göra detta, använd en kromatografikolonn (som är ett glasrör med en kran i botten) fylld med en sorbent. Den senare består av en bärare - aluminiumoxid Al 2 O 3 eller kisel SiO 2, impregnerad med en lösning av silvernitrat AgNO 3 (innehållet av silvernitrat är cirka 10 viktprocent av sorbentbärarens massa).

En vattenlösning innehållande en blandning av separerade anjoner får passera genom en kromatografisk kolonn. Dessa anjoner interagerar med silverkatjoner Ag+ och bildar dåligt lösliga fällningar av silverhalogenider:

Ag + + I - > AgIv (gul)

Ag + + Br - > AgBrv (grädde)

Ag + + Cl - > AgClv (vit)

Lösligheten av silverhalogenider i vatten ökar i följande ordning:

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

där värdena för löslighetsprodukterna vid rumstemperatur anges inom parentes. Därför kommer först en gul fällning av silverjodid att bildas, och som den minst lösliga kommer en gul (övre) zon att observeras på kromatogrammet. En zon av krämfärgad silverbromidfällning (mellanzon) bildas sedan. Slutligen bildas en vit fällning av silverklorid - den nedre vita zonen, som mörknar i ljuset på grund av den fotokemiska nedbrytningen av silverklorid med frisättning av fint metalliskt silver.

Resultatet är ett primärt sedimentkromatogram.

För en tydligare separation av zoner, efter erhållande av det primära kromatogrammet, passerar ett rent lösningsmedel genom kolonnen tills ett sekundärt sedimentkromatogram erhålls med en tydlig separation av utfällningszoner.

I det beskrivna exemplet var utfällningsmedlet en del av NF, och en lösning innehållande en blandning av jonerna som separerades leddes genom kolonnen. Det är tvärtom möjligt att leda utfällningslösningen genom en kolonn i NF vars joner som kromatograferas är belägna. I detta fall bildas dock blandade zoner.

Schema för separation av Cl-, Br- och I-joner i en kromatografisk kolonn med användning av sedimentkromatografi.

7.1 Klassificering av sedimentkromatografimetoder enligt experimentell teknik

Jag brukar skilja pelar- sedimentkromatografi, utförd i kromatografiska kolonner, och plana sedimentkromatografi, implementerad på papper eller i ett tunt skikt av sorbent.

Blandningar av inerta bärare med ett utfällningsmedel används som sorbenter vid sedimentär kromatografi; sorbenter som håller kvar utfällningsmedel i form av joner (jonbytarhartser) eller i form av molekyler (aktivt kol); papper indränkt i en utfällningslösning.

De bärare som oftast väljs är silikagel, stärkelse, aluminiumoxider, kalciumoxider, bariumsulfat, jonbytarhartser, etc. Bäraren används i ett fint dispergerat tillstånd med partikelstorlekar på ca 0,02-0,10 mm.

Reagens som används som utfällningsmedel är de som bildar svårlösliga fällningar med kromatograferade joner, till exempel natriumjodid NaI, natriumsulfid Na 2 S, silversulfat Ag 2 SO 4, kaliumferrocyanid K 4, oxikinolin, pyridin, etc.

Vanligtvis, när man använder metoden för kolonnsedimentkromatografi, efter att ha passerat ett rent lösningsmedel genom en kolonn, erhålls tydligt separerade zoner, som var och en endast innehåller en komponent (i det fall när fällningarnas löslighet skiljer sig åt minst tre gånger) . Metoden kännetecknas av god reproducerbarhet av resultat.

I fallet med bildandet av färglösa zoner av fällningar, framkallas kromatogrammet antingen genom att en framkallningslösning passerar genom kolonnen, som ger färgade reaktionsprodukter med fällningarna, eller genom att omedelbart införa framkallaren i PF eller NF.

7.2 Sedimentär papperskromatografi

Låt oss överväga essensen av denna metod genom att använda exemplet att analysera en vattenlösning innehållande en blandning av kopparkatjoner Cu 2+ ? järn Fe 3+ och aluminium Al 3+.

Den analyserade vattenlösningen appliceras på mitten av ett pappersark impregnerat med en lösning av ett utfällningsmedel - kaliumferrocyanid K4. Kopparjoner Cu 2+ och järn Fe 2+ interagerar med ferrocyanidjoner för att bilda svårlösliga fällningar:

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

4Fe 3+ + 3 4- >Fe4 (blå)

Eftersom koppar(II)ferrocyanid är mindre lösligt än järn(III)ferrocyanid, bildas först en fällning av koppar(II)ferrocyanid som bildar en central brun zon. En blå fällning av järn(III)ferrocyanid bildas sedan, vilket ger den blå zonen. Aluminiumjonerna rör sig till periferin, vilket ger en färglös zon eftersom de inte bildar färgad aluminiumferrocyanid.

Schema för separation av Cu2+, Fe3+ och Al3+ genom sedimentkromatografi.

På så sätt erhålls ett primärt kromatogram, där fällningszonerna delvis överlappar varandra.

Ett sekundärt kromatogram erhålls sedan. För att göra detta appliceras ett lämpligt lösningsmedel (i detta fall en vattenlösning av ammoniak) med en kapillär till mitten av det primära kromatogrammet. Lösningsmedlet rör sig spontant från papperets centrum till periferin och bär med sig fällningarna, som rör sig med olika hastigheter: zonen för den mer lösliga fällningen av järnferrocyanid rör sig snabbare än zonen för den mindre lösliga fällningen av kopparferrocyanid. I detta skede, på grund av skillnaden i rörelsehastigheterna för zonerna, är de tydligare separerade.

För att upptäcka aluminiumjoner som bildar en färglös perifer zon utvecklas ett sekundärt kromatogram - sprayat (från en sprayflaska) med en lösning av alizarin - ett organiskt reagens som bildar rosa reaktionsprodukter med aluminiumjoner. Skaffa den yttre rosa ringen.

8. JONBYTESKROMATOGRAFI

Vid jonbyteskromatografi uppnås separationen av blandningskomponenter genom den reversibla interaktionen av joniserande ämnen med jongrupperna i sorbenten. Bevarandet av den elektriska neutraliteten hos sorbenten säkerställs genom närvaron av motjoner som är kapabla till jonbyte belägna i omedelbar närhet av ytan. Jonen i det införda provet, som interagerar med den fixerade laddningen av sorbenten, byter med motjonen. Ämnen med olika affinitet för fasta laddningar separeras i anjonbytare eller katjonbytare. Anjonbytare har positivt laddade grupper på ytan och absorberar anjoner från den mobila fasen. Katjonbytare innehåller följaktligen grupper med negativ laddning som interagerar med katjoner.

Vattenhaltiga lösningar av salter av syror, baser och lösningsmedel som flytande ammoniak används som den mobila fasen, d.v.s. lösningsmedelssystem som har en hög dielektricitetskonstant och en större tendens att jonisera föreningar. Vanligtvis arbetar de med buffertlösningar som låter dig justera pH-värdet.

Under kromatografisk separation konkurrerar analytjoner med joner som finns i eluenten, och tenderar att interagera med motsatt laddade grupper i sorbenten. Det följer att jonbyteskromatografi kan användas för att separera alla föreningar som kan joniseras på något sätt. Det är möjligt att analysera även neutrala sockermolekyler i form av deras komplex med boratjoner.

Jonbyteskromatografi är oumbärlig för separation av högpolära ämnen, som inte kan analyseras med GLC utan omvandling till derivat. Dessa föreningar inkluderar aminosyror, peptider och sockerarter.

Jonbyteskromatografi används i stor utsträckning inom medicin, biologi, biokemi, för miljöövervakning, i analys av innehållet av läkemedel och deras metaboliter i blod och urin, bekämpningsmedel i livsmedelsråvaror, samt för separation av oorganiska föreningar, inklusive radioisotoper, lantanider, aktinider, etc. Analys av biopolymerer (proteiner, nukleinsyror, etc.), som vanligtvis tog timmar eller dagar, med hjälp av jonbyteskromatografi utförs på 20-40 minuter med bättre separation. Användningen av jonbyteskromatografi inom biologin har gjort det möjligt att observera prover direkt i biologiska medier, vilket minskar risken för omarrangemang eller isomerisering, vilket kan leda till felaktig tolkning av slutresultatet. Det är intressant att använda denna metod för att övervaka förändringar som sker i biologiska vätskor. Användningen av porösa svaga anjonbytare baserade på silikagel möjliggjorde separation av peptider. Jonbytesmekanismen kan representeras i form av följande ekvationer:

för anjonbyte X - + R + Y - - Y - + R + X -

för katjonbyte X + + R - Y + - Y + + R - X +

I det första fallet konkurrerar provjonen X - med den mobila fasens jon Y - för jonbytarens R+ joncentra, och i det andra fallet tävlar provet X + katjoner med jonerna i den mobila fasen Y + om R - joncentra.

Naturligtvis kommer provjoner som svagt interagerar med jonbytaren att hållas svagt kvar på kolonnen under denna tävling och kommer att vara de första att tvättas ut från den, och omvänt kommer starkare kvarhållna joner att vara de sista som eluerar från kolonnen . Typiskt uppstår sekundära interaktioner av nonjonisk natur på grund av adsorption eller vätebindningar av provet med den nonjoniska delen av matrisen eller på grund av provets begränsade löslighet i den mobila fasen.

Separationen av specifika ämnen beror i första hand på valet av den lämpligaste sorbenten och den mobila fasen. Jonbytarhartser och silikageler med ympade jonogena grupper används som stationära faser i jonbytarkromatografi.

Polystyrenjonbytarhartser för HPLC med en kornstorlek på 10 μm eller mindre har selektivitet och stabilitet, men deras nätverksstruktur, kännetecknad av ett avstånd mellan rutnätsnoder på 1,5 nm, vilket är betydligt mindre än porstorleken hos silikagel som används för adsorption kromatografi (10 nm), saktar ner massöverföringen och reducerar därför avsevärt effektiviteten. Jonbytarhartserna som används i HPLC är huvudsakligen sampolymerer av styren och divinylbensen. Vanligtvis tillsätts 8-12 % av det senare. Ju högre divinylbensenhalt, desto större styvhet och hållfasthet hos polymeren, desto högre kapacitet och, som regel, selektivitet, och desto mindre svällning.

Liknande dokument

Allmänna egenskaper hos kromatografiprocessen. Fysikalisk-kemiska grunder för tunnskiktskromatografi, klassificering av analysmetoder. Varianter av kromatografi efter fastillstånd. Kvalitetskontroll av livsmedel med hjälp av TLC-metoden, utrustning.

kursarbete, tillagd 2009-12-27


Fenomen som uppstår under kromatografi. Två förklaringssätt är den teoretiska plattteorin och den kinetiska teorin. Gas-, vätske-, papperskromatografi. Jonbytesmetod. Fall av tillämpning av jonbyteskromatografi. Gelkromatografi.

abstrakt, tillagt 2009-01-24


Konceptet och strukturen för polymersorbenter, historien om deras skapelse och utveckling, deras betydelse i processen för partitionskromatografi. Typer av polymersorbenter, möjligheter för deras användning vid. Funktioner för användningen av hårda geler.

abstrakt, tillagt 2010-07-01


Uppkomsten och utvecklingen av kromatografi. Klassificering av kromatografiska metoder. Kromatografi på en fast stationär fas: gas, vätska (vätskeadsorption). Vätskekromatografi i stationär fas: gas-vätske- och gelkromatografi.

abstrakt, tillagt 2009-01-05


Kärnan i kromatografimetoden, historien om dess utveckling och typer. Användningsområden för kromatografi, anordningar eller installationer för kromatografisk separation och analys av blandningar av ämnen. Diagram över en gaskromatograf, dess huvudsystem och funktionsprincip.

abstrakt, tillagt 2010-09-25


Grunderna i den omvända gaskromatografimetoden. Gaskromatografi är en universell metod för kvalitativ och kvantitativ analys av komplexa blandningar och en metod för att erhålla enskilda komponenter i deras rena form. Tillämpning av omvänd gaskromatografi.

kursarbete, tillagt 2010-09-01


Kärnan och innehållet i jonparkromatografi, dess användning i vätskekromatografi och extraktion för extraktion av läkemedel och deras metaboliter från biologiska vätskor till den organiska fasen. Varianter av jonparkromatografi, särdrag.

abstrakt, tillagt 2010-07-01


Gaskromatografi är en av de mest lovande fysikalisk-kemiska forskningsmetoderna, som utvecklas snabbt för närvarande. Klassificering av kromatografiska metoder. Olika karakteristiska egenskaper hos processen. Kärnan i kromatografimetoder.

abstrakt, tillagt 2010-01-25


Kärnan i högpresterande vätskekromatografi (HPLC) som en metod för att analysera och separera komplexa föroreningar. Sorbenter, koordinationsmättade kelater; mönster av påverkan av ligandstrukturen på beteendet hos kelat under omvändfaskromatografiförhållanden.

abstrakt, tillagt 2011-11-10


Konceptet och huvudstadierna för kromatografimetoden för storleksuteslutning, dess grundläggande egenskaper och användningsområden, sorter och deras särdrag. Egenskaper för utrustning som används i processen för.

Kromatografiska tekniker råder bland annat vid övervakning av luftkvaliteten i arbetsområden inom industri och industriell hygien; de utgör grunden för de allra flesta toxikologiska studier; Med hjälp av gaskromatografi kunde läkare studera "sjukbyggnadssyndromet" - dålig hälsa och vissa sjukdomar orsakade av närvaron i luften av bostadslokaler och kontorsbyggnader av ett stort antal skadliga kemikalier som frigörs från syntetiska material (mattor, stigar, paneler, linoleum, klädsel mm), kitt, fernissor, förband och andra hushållskemikalier, samt gasutsläpp under drift av laserskrivare och gasvärmare.[...]

Processen för kromatografisk separation är baserad på sorption, som vi möter i vardagen - absorption av ämnen av en fast yta (adsorption) eller upplösning av gaser och vätskor i flytande lösningsmedel (absorption). Den mest välkända tillämpningen av adsorption är luftrening i gasmasker: adsorbenten (aktivt kol) som fyller gasmasklådan håller kvar skadliga föroreningar eller kemiska ämnen som finns i luften. Absorption är karakteristisk för många biologiska processer, särskilt andningsprocessen. Absorptionen av syre genom hemoglobin i blodet i lungorna är också till viss del en kromatografisk process, eftersom detta innebär sorptionsseparation av syre från andra gaser som finns i inandningsluften. Tyvärr absorberas även skadliga föroreningar i luften av blodet och ibland irreversibelt.[...]

Den person som var den första som korrekt förklarade sorptionsprocessen (fenomen som uppstår när ett ämne rör sig längs ett sorbentskikt) var den ryske forskaren Mikhail Semenovich Tsvet. Med hjälp av dessa fenomen skapade han en anmärkningsvärd analysmetod, visade dess breda möjligheter och gav ett namn som vi än i dag använder för att beteckna inte bara metoden, utan också själva processen och den vetenskapliga disciplin som studerar den.[...]

Men eftersom olika ämnen extraherades på olika sätt av bensen från adsorbenten (kritan), gick de ner genom röret med olika hastigheter. Därför expanderade den ursprungliga gröna ringen, fallande, gradvis och delades upp i flera färgade ringar. Till slut fanns det sex av dessa ringar: den översta var gul, sedan olivgrön, sedan mörkgrön och tre gula.[...]

Tsvet tog bort ett lager krita från röret, skar det i cylindrar, som var och en innehöll sin egen färgade ring. Nu var det möjligt att extrahera ämnen ur adsorbenten med alkohol och undersöka dem. Som ett resultat visade forskaren att klorofyll inte är en individuell förening, utan en blandning av två ämnen som separerade på en kritakolonn och gav olivgröna och mörkgröna ringar. De återstående ämnena var xantofyller.[...]

Färgen kallade den flerfärgade bilden som erhålls när man separerar ämnen ett kromatogram, och själva metoden (baserad på separation av ämnen enligt deras tendens till adsorption) kromatografisk adsorptionsanalys, eller kromatografi.[...]

Före 1914 publicerade Tsvet flera artiklar om kromatografi, men efter hans arbete var metoden inte särskilt utvecklad. Först 1931 återskapade Kuhn, Winterstein och Lederer Tsvets första experiment (med hjälp av exempel på separation av karoten från morötter, maskrosblad och kycklingäggula). En sådan långvarig glömska av den nu klassiska forskningen berodde till stor del på de negativa recensionerna från den tidens myndigheter, som inte kunde förstå hela djupet av den unge forskarens upptäckt.[...]

För utvecklingen av metoden för partitionskromatografi och dess olika varianter tilldelades Martin och Singh Nobelpriset 1952. Det var från det här ögonblicket som det moderna utvecklingsstadiet för gaskromatografi började (1951-1952), när A. A. Zhukhovitsky och hans kollegor (Ryssland) föreslog krotermografi, och A. Martin och A. James - gas-vätskekromatografi, med hjälp varav man lyckades separera en blandning av fettsyror på en kolonn med en kiselgurbärare (Celite-545) impregnerad med paraffinolja med tillsats av stearinsyra. En sådan sorbent absorberar analyserade ämnen mycket svagare än till exempel aktivt kol eller aluminiumoxid, så James och Martin kunde separera flyktiga organiska syror i ett gasflöde - kväve.[...]

Sedan dess har gaskromatografi blivit en av de vanligaste analysmetoderna, med vilken man kan studera ett extremt brett spektrum av ämnen - från gaser till högmolekylära vätskor och metaller.[...]

Vissa terminologifrågor angående klassificeringen av kromatografiska metoder bör förtydligas. I sitt enklaste fall avser termen "gaskromatografi" en analysmetod där separationen av en blandning av ämnen i en kromatografikolonn utförs i en gasström (bärargas) som kontinuerligt leds genom kolonnen. Gasadsorption (separation på en adsorbent - kol, kiselgel eller aluminiumoxid) och gas-vätska (separation på en sorbent - en fast bärare belagd med en vätska - en stationär vätskefas) - dessa är alla varianter av gaskromatografi.

Kromatografi är en metod för separation och bestämning av ämnen baserad på fördelningen av komponenter mellan två faser - mobil och stationär. Den stationära fasen är en fast porös substans (ofta kallad en sorbent) eller en flytande film avsatt på en fast substans. Den mobila fasen är en vätska eller gas som strömmar genom en stationär fas, ibland under tryck. Komponenterna i den analyserade blandningen (sorbater) tillsammans med den mobila fasen rör sig längs den stationära fasen. Den placeras vanligtvis i ett glas- eller metallrör som kallas en kolonn. Beroende på styrkan av interaktion med sorbentytan (på grund av adsorption eller någon annan mekanism), kommer komponenterna att röra sig längs kolonnen med olika hastigheter. Vissa komponenter kommer att stanna kvar i det övre skiktet av sorbenten, andra, som interagerar med sorbenten i mindre utsträckning, kommer att hamna i den nedre delen av kolonnen, och vissa kommer helt att lämna kolonnen tillsammans med den mobila fasen (sådana komponenter är kallas unretained, och deras retentionstid bestämmer kolumnens "dödtid").

Detta möjliggör snabb separation av komplexa blandningar av komponenter.

Upptäcktshistorik:

Födelse av kromatografi

På kvällen denna dag, vid ett möte med den biologiska avdelningen i Warszawa Society of Naturalists, gjorde assistent vid avdelningen för anatomi och fysiologi av växter Mikhail Semenovich Tsvet en rapport "Om en ny kategori av adsorptionsfenomen och deras tillämpning på biokemiska analys."

Tyvärr uppskattade M.S. Tsvet, som är botaniker av utbildning, inte tillräckligt den kemiska analytiska aspekten av sin upptäckt och publicerade lite av sitt arbete i kemiska tidskrifter. Därefter var det kemister som uppskattade den verkliga omfattningen av den föreslagna M.S. Den färgkromatografiska metoden har blivit den vanligaste metoden för analytisk kemi.

Följande fördelar med kromatografiska metoder bör betonas:

1. Separation är dynamisk till sin natur, och sorptions-desorptionshandlingarna av de separerade komponenterna upprepas många gånger. Detta beror på den betydligt högre effektiviteten av kromatografi

separation jämfört med statiska sorptionsmetoder och

extraktion.

2. Under separation används olika typer av interaktion mellan sorbater och den stationära fasen: från rent fysikalisk till kemisorption.

Detta gör det möjligt att selektivt separera ett brett utbud av

3. Olika ytterligare fält (gravitations-, elektriska, magnetiska, etc.) kan appliceras på de ämnen som separeras, vilket, genom att ändra separationsförhållandena, utökar kromatografins möjligheter.

4. Kromatografi är en hybridmetod som kombinerar samtidig separation och bestämning av flera komponenter.

5. Kromatografi låter dig lösa både analytiska problem (separation, identifiering, bestämning) och preparativa (rening, isolering, koncentration). Lösningen på dessa problem kan kombineras genom att utföra dem online.

Ett flertal metoder klassificeras enligt fasernas aggregationstillstånd, separationsmekanismen och separationstekniken.

Kromatografiska metoder skiljer sig också åt i hur de utförs.

processen för separation i frontal, förskjutning och eluent.

Jonkromatografi

Jonkromatografi är en högpresterande vätskekromatografi för separation av katjoner och anjoner på jonbytare

låg kapacitet. Utbredd användning av jonkromatografi

på grund av ett antal av dess fördelar:

– förmågan att bestämma ett stort antal oorganiska och

organiska joner, och även samtidigt bestämma katjoner och

– hög detektionskänslighet (upp till 1 ng/ml utan

förkoncentration;

– hög selektivitet och uttrycksförmåga;

– liten volym av det analyserade provet (högst 2 ml prov).

– brett spektrum av detekterbara koncentrationer (från 1 ng/ml till

– Möjligheten att använda olika detektorer och deras kombinationer, vilket möjliggör selektivitet och kort bestämningstid.

– möjlighet till fullständig automatisering av bestämning;

– i många fall en fullständig brist på preliminär provberedning.

Men som alla analytiska metoder är jonkromatografi inte utan sina nackdelar, som inkluderar:

– komplexiteten i syntesen av jonbytare, vilket i hög grad komplicerar

utveckling av metoden;

– lägre separationseffektivitet jämfört med HPLC;

– behovet av hög korrosionsbeständighet

kromatografiska systemet, särskilt vid bestämning

katjoner.

2.1 Utvecklingshistorik:

Studiet av jonbytesprocesser började redan i början av 1800-talet. från observationer av jordens inverkan på den kemiska sammansättningen av saltlösningar i kontakt med den. I slutet av 40-talet noterade G. Thompson att jorden absorberar ammoniak från applicerade organiska gödningsmedel, motsvarande experiment utfördes av deras York-specialist D. Spence. De första resultaten av D. Spences experiment publicerades av G. Thompson 1850. Artikeln noterar att "den första upptäckten av mycket viktiga jordegenskaper kan nästan misslyckas som användbar för jordbruket" och hans sista verk publicerades 1852 och 1855.

2.3 Principer för jonseparation i sorptionsprocesser

Jonbyteskromatografi avser vätske-fastfaskromatografi där den mobila fasen är en vätska (eluent) och den stationära fasen är en fast fas (jonbytare). Jonbyteskromatografimetoden är baserad på den dynamiska processen att ersätta joner associerade med den stationära fasen med eluentjoner som kommer in i kolonnen. Separation sker på grund av jonernas olika affiniteter i blandningen för jonbytaren, vilket leder till olika hastigheter för deras rörelse genom kolonnen.

Jonkromatografi är en variant av jonbyteskolonnkromatografi.

Enligt IUPAC-rekommendationer (1993) definieras termerna jonbyte (IEC) och jonkromatografi (IC) enligt följande. "Jonbyteskromatografi är baserad på skillnaden i jonbytesinteraktioner för enskilda analyter. Om jonerna är separerade och kan detekteras med en konduktometrisk detektor eller indirekt UV-detektion, så kallas det jonkromatografi."

Modern (2005) formulering: "Jonkromatografi inkluderar all högpresterande vätskekromatografi (HPLC) separationer av joner i kolonner, kombinerat med direkt detektering i en flödesdetektor och kvantitativ bearbetning av de resulterande analytiska signalerna." Denna definition kännetecknar jonkromatografi oavsett separationsmekanism och detektionsmetod och separerar den därigenom från klassiskt jonbyte.

Följande separationsprinciper används vid jonkromatografi:

Jonbytare.

Bildning av jonpar.

Uteslutning av joner.

Jonbytare

Jonbyte är en reversibel heterogen reaktion av ekvivalent utbyte av joner lokaliserade i jonbytarfasen (motjoner) med eluentjoner. Motjoner hålls av jonbytarens funktionella grupper på grund av elektrostatiska krafter. Typiskt vid katjonkromatografi är dessa grupper sulfonsyragrupper; vid anjonkromatografi – kvartära ammoniumbaser. I fig. Figur 1 visar ett diagram över processen för utbyte av katjoner och anjoner. Analytens joner betecknas som A, och jonerna i eluenten som konkurrerar med dem om utbytescentra betecknas som E.

Ris. 1. Jonbyte av katjoner (A+) och anjoner (A-) för eluentjoner (E+ eller E-) med deltagande av en katjonbytare innehållande funktionella sulfogrupper - SO3- och en anjonbytare (kvartära ammoniumbasgrupper -N +R3).

Bildning av jonpar

För att implementera denna separationsmekanism används jonparreagens, som tillsätts till elueringslösningen. Sådana reagens är anjoniska eller katjoniska ytaktiva ämnen, såsom alkylsulfonsyror eller tetraalkylammoniumsalter.

Tillsammans med de motsatt laddade detekterbara jonerna bildar jonerna i detta jonparreagens ett oladdat jonpar, som kan hållas på den stationära fasen på grund av intermolekylära interaktioner. Separation utförs på grund av skillnaden i bildningskonstanter för jonpar och graden av deras adsorption på sorbentmatrisen. I fig. Figur 2 visar en statisk jonbytesmodell i jonparkromatografi efter adsorption av reagenset på den stationära fasen. Denna separationsprincip gäller både anjoner och katjoner.

Ris. 2. Jonbytesmodell i jonparkromatografi.

Jonisk uteslutning

Jonexklusionskromatografi (IEC). Används främst för att separera svaga syror eller baser. IEC är av största vikt för bestämning av karboxyl- och aminosyror, fenoler och kolhydrater.

I fig. Figur 3 visar principen för separation med IEC med syrorna R–COOH som exempel.

Ris. 3. Schema för separation av karboxylsyror R–COOH med jonexklusionskromatografi.

Vid jonuteslutningskromatografi används ofta en helt sulfonerad katjonbytare innehållande vätejoner (motjoner) som en stationär fas. I en vattenlösning av eluenten hydratiseras jonbytarens sulfonsyragrupper. Hydratiseringsskalet begränsas av ett tänkt negativt laddat membran (Donnan-membran). Membranet är endast permeabelt för odissocierade molekyler (till exempel vatten).

Organiska karboxylsyror kan separeras om starka mineralsyror används som elueringsmedel. På grund av de låga värdena för surhetskonstanter finns karboxylsyror i sådana lösningar i odissocierad form. Dessa former kan passera genom Donnan-membranet och adsorberas på den stationära fasen.