Wiele odkryć ubiegłego stulecia zawdzięczamy rosyjskiemu naukowcowi Michaiłowi Cwietowi i jego metodzie analizy chromatograficznej. Swoje sukcesy i wiele Nagród Nobla zawdzięcza mu wielu wybitnych badaczy!

„...Bez pracy Michaela Tsvety my, wszyscy „pigmentatorzy”, nie mielibyśmy nic do roboty…” – taka jest opinia jednego ze znanych angielskich naukowców.

Michaił Semenowicz Cwiet (1872–1919) – syn ​​Włoszki i rosyjskiego intelektualisty. Urodził się we Włoszech w mieście Asti, niedaleko Turynu. W 1891 r. Michaił ukończył gimnazjum w Genewie i wstąpił na Wydział Fizyki i Matematyki Uniwersytetu Genewskiego. W październiku 1896 r., po przedstawieniu rozprawy „Badania fizjologii komórki. Materiały do ​​poznania ruchu protoplazmy, błon plazmatycznych i chloroplastów”, Tsvet otrzymał dyplom doktora nauk przyrodniczych. W grudniu tego samego roku przybywa do Petersburga.

Michaił nie wiedział, że dyplom uzyskany na Uniwersytecie Genewskim nie jest uznawany w Rosji. Dlatego musiał pracować dla słynnego botanika Andrieja Siergiejewicza Famincyna, który również badał chlorofil, można powiedzieć, po prawej stronie ptaka. W Petersburgu Tsvet spotkał innych wybitnych botaników i fizjologów roślin: I.P. Borodin, MS Woronin, A.N. Beketow. Było to genialne społeczeństwo oryginalnych, myślących myślicieli i utalentowanych eksperymentatorów. Tsvet kontynuował badania nad chloroplastami, przygotowując się jednocześnie do nowych egzaminów magisterskich i obrony rozprawy doktorskiej. Egzaminy zdał w 1899 r., a pracę magisterską obronił na uniwersytecie w Kazaniu 23 września 1901 r.

Od listopada 1901 r. Tsvet pracuje jako asystent w Katedrze Anatomii i Fizjologii Roślin Uniwersytetu Warszawskiego. Na XI Kongresie Przyrodników i Lekarzy Michaił Semenowicz sporządził raport „Metody i zadania badań fizjologicznych chlorofilu”, w którym po raz pierwszy opisał metodę chromatografii adsorpcyjnej.

Michaił Semenowicz przez długi czas rozwiązał problem oddzielania pigmentów z zielonych liści i mają one bardzo podobne właściwości. Ponadto liście zawierają inne, bardzo jasne pigmenty - karotenoidy. To dzięki karotenoidom jesienią pojawiają się żółte, pomarańczowe, fioletowe liście. Jednak dopóki chlorofile nie zostały zniszczone, oddzielenie ich od karotenoidów było prawie niemożliwe.

Jak Yu.G. Chirkowa: „najwyraźniej odkrycie Koloru było reakcją na metody ich oddzielania, które były wówczas prymitywne i zabójcze dla pigmentów. Oto jedna z metod.

Najpierw ekstrahowano alkoholowy ekstrakt chlorofilu, następnie gotowano przez trzy godziny z dodatkiem mocnej zasady (żrącego potasu) do roztworu. W rezultacie chlorofil rozkłada się na części składowe - pigmenty zielone i żółte.

Ale przecież w procesie przygotowywania tej mikstury (prawie alchemicznych manipulacji) naturalny chlorofil może zostać zniszczony. A wtedy badacz miałby do czynienia z kawałkami pigmentów, a nawet z produktami ich chemicznej przemiany.

S.E. pisze o tym, jak doszło do wielkiego odkrycia. Shnol: „Wziął szklaną rurkę, napełnił ją proszkiem kredowym i nalał na wierzchnią warstwę trochę alkoholowego ekstraktu z liści. Ekstrakt miał brązowo-zielony kolor, a górna warstwa kolumny kredowej nabrała tego samego koloru. Następnie M.S. zaczął wlewać krople z góry do czystego alkoholu, kropla po kropli, kolejna porcja rozpuszczalnika wymyła pigmenty z ziaren kredy, które przemieszczały się w dół rurki, gdzie świeże ziarna kredy adsorbowały pigmenty i z kolei oddawały je do nowe porcje rozpuszczalnika porywane przez mobilny rozpuszczalnik różne pigmenty przemieszczały się wzdłuż kolumny kredy z różną prędkością i tworzyły w kolumnie kredy jednolite kolorowe pasma czystych substancji. Było pięknie. Jasnozielony pas, pas nieco bardziej żółty niż zielony - to są dwa rodzaje chlorofilów - i jasnożółto-pomarańczowe pasmo karotenoidów. MS nazwało ten obraz chromatogramem.

„Kolor pokazał” – pisze Chirkov – „że gdy rozpuszczone w cieczy pigmenty roślinne przepuszczą przez warstwę bezbarwnego porowatego sorbentu, poszczególne pigmenty układają się w postaci kolorowych stref – każdy pigment ma swój własny kolor lub przynajmniej odcień Proszek sorbentowy (może to być kreda, cukier puder...) adsorbuje (powierzchniowo pochłania: łac. adsorbere oznacza „połykanie”) różne pigmenty o nierównej sile: niektóre mogą „przesuwać się” dalej wraz z prądem roztworu, inne zostaną opóźnione bliżej.Kolor zwany chromatogramem, a metoda - chromatografią.

W ten sposób problem pozornie nie do pokonania został rozwiązany. Metoda okazała się genialnie prosta. W niczym nie przypomina to stosowanych wcześniej uciążliwych i wymagających dużej ilości odczynników skomplikowanych procedur.

Być może ta prostota spowodowała, że ​​większość jego współczesnych albo nie zaakceptowała tego niesamowitego odkrycia, albo, co jest jeszcze smutniejsze, ostro zbuntowała się przeciwko jego autorowi.

Ale czas umieścił wszystko na swoim miejscu. Kolor wynalazł chromatografię do badań chlorofilu. Najpierw wyizolował substancję, którą nazwał chlorofilem alfa i chlorofilem beta. Okazało się, że nadaje się do badania nie tylko pigmentów, ale także bezbarwnych, bezbarwnych mieszanin - białek, węglowodanów. Do lat sześćdziesiątych XX wieku chromatografii poświęcono już kilka tysięcy badań. Chromatografia stała się metodą uniwersalną.

„... Zasada chromatograficznego rozdzielania substancji, odkryta przez M. Tsveta, leży u podstaw wielu różnych metod analizy chromatograficznej. Bez jej zastosowania większość osiągnięć nauki i technologii XX wieku nie byłaby możliwa…

U podstaw tego wszystkiego leży jedna ogólna idea. Ona jest prosta. Zasadniczo jest to idea postępu geometrycznego. Niech będą dwie substancje bardzo podobne we wszystkich swoich właściwościach. Ani wytrącanie, ani ekstrakcja, ani adsorpcja nie są w stanie ich oddzielić w zauważalnym stopniu. Niech jedna substancja zostanie zaadsorbowana na powierzchni, na przykład węglan wapnia (tj. Mniej niż 1 procent).

Innymi słowy, jego zawartość na adsorbencie będzie wynosić 0,99 zawartości innego. Potraktujmy adsorbent pewną ilością rozpuszczalnika, aby nastąpiła desorpcja (oddzielenie) i wymywanie (wypłukanie) obu substancji i obie substancje przedostały się z adsorbentu do rozpuszczalnika i powstały roztwór przenieś do świeżej porcji adsorbentu. Następnie proporcja pierwszej substancji na powierzchni adsorbentu będzie ponownie równa 0,99 zawartości drugiej, czyli zaadsorbowana zostanie część równa 0,99 x 0,99 = 0,98 początkowej ilości. Po raz kolejny ponownie przeprowadzimy elucję i adsorpcję - teraz proporcja pierwszej substancji będzie wynosić 0,98 x 0,99 \u003d 0,97 zawartości drugiej. Aby zawartość pierwszej substancji w kolejnej porcji adsorbentu wynosiła zaledwie 1 procent zawartości drugiej, konieczne będzie powtórzenie cyklu adsorpcja-elucja około 200 razy...

Ideę wielokrotnej readsorpcji do oddzielnych substancji można zmodyfikować w kierunku wielokrotnej redystrybucji mieszaniny substancji w układzie niemieszających się rozpuszczalników. Jest to podstawa chromatografii podziału. Ta sama idea leży u podstaw nowoczesnych metod elektroforezy, gdy mieszanina substancji porusza się z różnymi prędkościami nad różnymi adsorbentami w polu elektrycznym.

Wyślij swoją dobrą pracę do bazy wiedzy jest prosta. Skorzystaj z poniższego formularza

Studenci, doktoranci, młodzi naukowcy, którzy wykorzystują bazę wiedzy w swoich studiach i pracy, będą Państwu bardzo wdzięczni.

Wysłany dnia http://www.allbest.ru

1. Historia odkrycia i rozwoju chromatografii

2. Postanowienia podstawowe

3. Klasyfikacja chromatograficznych metod analizy

4. Chromatografia adsorpcyjna. Chromatografia cienkowarstwowa

4.1 Technika doświadczalna w chromatografii cienkowarstwowej

5. Chromatografia gazowa

5.1 Chromatografia adsorpcyjna gazu

5.2 Chromatografia gazowo-cieczowa

6. Chromatografia podziałowa. Chromatografia papierowa

7. Chromatografia osadowa

7.1 Klasyfikacja metod chromatografii osadowej według techniki eksperymentalnej

7.2 Chromatografia osadowa na papierze

8. Chromatografia jonowymienna

Wniosek

Bibliografia

1. FABUŁAODKRYCIA I ROZWÓJ CHROMATOGRAFII

Odkrywcą chromatografii był rosyjski naukowiec, botanik i fizykochemik Michaił Siemionowicz Cwiet.

Odkrycie chromatografii datuje się na czas ukończenia przez Tsveta pracy magisterskiej w Petersburgu (1900 - 1902) i pierwszy okres pracy w Warszawie (1902 - 1903). Badając pigmenty roślinne, Tsvet przepuścił roztwór mieszaniny pigmentów, które bardzo nieznacznie różniły się kolorem, przez rurkę wypełnioną adsorbentem - sproszkowanym węglanem wapnia, a następnie przemył adsorbent czystym rozpuszczalnikiem. Poszczególne składniki mieszaniny rozdzieliły się i utworzyły kolorowe pasma. Według współczesnej terminologii Tsvet odkrył rozwijający się wariant chromatografii (rozwijająca się chromatografia adsorpcyjna cieczy). Główne wyniki badań nad rozwojem stworzonego przez siebie wariantu chromatografii Tsvet przedstawił w książce Chromofile w świecie roślin i zwierząt (1910), będącej jego rozprawą doktorską. chromatografia sedymentacja gazowa wymiana jonowa

Tsvet szeroko stosował metodę chromatograficzną nie tylko do rozdziału mieszaniny i ustalenia jej wieloskładnikowego charakteru, ale także do analizy ilościowej, w tym celu rozbił szklaną kolumnę i pociął kolumnę adsorbentu na warstwy. Tsvet opracował aparaturę do chromatografii cieczowej, jako pierwszy przeprowadził procesy chromatograficzne pod obniżonym ciśnieniem (odpompowywanie) i przy pewnym nadciśnieniu oraz opracował zalecenia dotyczące przygotowania wydajnych kolumn. Ponadto wprowadził wiele podstawowych pojęć i terminów nowej metody, takich jak „chromatografia”, „rozwój”, „wyparcie”, „chromatogram” itp.

Chromatografię stosowano początkowo bardzo rzadko, z okresem utajonym wynoszącym około 20 lat, podczas którego pojawiła się jedynie niewielka liczba doniesień na temat różnych zastosowań metody. I dopiero w 1931 r. R. Kuhn (Niemcy), A. Winterstein (Niemcy) i E. Lederer (Francja), którzy pracowali w laboratorium chemicznym (kierowanym przez R. Kuhna) Instytutu Badań Medycznych Cesarza Wilhelma w Heidelbergu, zdołali wyizolować a - i b-karoten z surowego karotenu i w ten sposób zademonstrować wartość odkrywania koloru.

Ważnym etapem rozwoju chromatografii było odkrycie przez radzieckich naukowców N.A. Izmailow i M.S. Schreibera metody chromatografii cienkowarstwowej (1938), która umożliwia analizę śladowych ilości substancji.

Kolejnym ważnym krokiem było odkrycie przez A. Martina i R. Singa (Anglia) wariantu chromatografii z podziałem cieczowym na przykładzie rozdziału acetylowych pochodnych aminokwasów na kolumnie wypełnionej żelem krzemionkowym nasyconym wodą przy użyciu chloroformu jako rozpuszczalnik (1940) . Jednocześnie zauważono, że jako fazę ruchomą można zastosować nie tylko ciecz, ale także gaz. Kilka lat później naukowcy ci zaproponowali przeprowadzenie rozdziału pochodnych aminokwasów na papierze zwilżonym wodą, w którym fazą ruchomą będzie butanol. Wdrożyli także pierwszy dwuwymiarowy system separacji. Martin i Sing otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za odkrycie chromatografii podziału. (1952). Następnie Martin i A. James przeprowadzili wariant chromatografii z podziałem gazowym, rozdzielając mieszaniny na mieszanym sorbencie silikonu DS-550 i kwasu stearynowego (1952 - 1953). Od tego czasu metoda chromatografii gazowej uległa najintensywniejszemu rozwojowi.

Jednym z wariantów chromatografii gazowej jest chromatografia, w której w celu usprawnienia rozdziału mieszaniny gazów, jednocześnie z ruchem fazy ruchomej – gazu, na sorbent i rozdzielaną mieszaninę wpływa poruszająca się temperatura pole posiadające pewien gradient na długości (A.A. Zhukhovitsky i in., 1951).

Znaczący wkład w rozwój metody chromatograficznej wniósł G. Schwab (Niemcy), który był twórcą chromatografii jonowymiennej (1937 - 1940). Został on dalej rozwinięty w pracach radzieckich naukowców E.N. Gapon i T.B. Gapon, który przeprowadził chromatograficzny rozdział mieszaniny jonów w roztworze (wraz z F.M. Shemyakinem, 1947), a także wcielił w życie ideę wyrażoną przez Tsveta o możliwości chromatograficznego rozdziału mieszaniny substancji na podstawie różnicy rozpuszczalności trudno rozpuszczalnych osadów (chromatografia sedymentacyjna, 1948).

Współczesny etap rozwoju chromatografii jonowymiennej rozpoczął się w 1975 roku po pracach G. Smalla, T. Stevensa i W. Baumana (USA), w których zaproponowali oni nową metodę analityczną zwaną chromatografią jonową (odmiana chromatografii jonowymiennej) wydajna chromatografia jonowymienna z detekcją konduktometryczną).

Wyjątkowe znaczenie miało stworzenie przez M. Golaya (USA) kapilarnej odmiany chromatografii (1956), w której na wewnętrzne ścianki rurki kapilarnej nanosi się sorbent, co umożliwia analizę mikroilości mieszanin wieloskładnikowych.

Pod koniec lat 60. zainteresowanie chromatografią cieczową gwałtownie wzrosło. Narodziła się wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC). Było to ułatwione dzięki stworzeniu bardzo czułych detektorów, nowych selektywnych sorbentów polimerowych i nowego sprzętu umożliwiającego pracę pod wysokimi ciśnieniami. Obecnie HPLC zajmuje wiodącą pozycję wśród innych metod chromatografii i jest wdrażana w różne opcje.

2. GŁÓWNE POSTANOWIENIA

Chromatografia to metoda rozdziału i oznaczania substancji oparta na rozkładzie składników pomiędzy dwiema fazami – ruchomą i stacjonarną. Faza stacjonarna (stacjonarna) to stała porowata substancja (często nazywana sorbentem) lub ciekły film osadzony na substancji stałej. Faza ruchoma to ciecz lub gaz przepływający przez fazę stacjonarną, czasami pod ciśnieniem. Składniki analizowanej mieszaniny (sorbaty) wraz z fazą ruchomą przemieszczają się wzdłuż fazy stacjonarnej. Zwykle umieszcza się go w szklanej lub metalowej rurce zwanej kolumną. W zależności od siły oddziaływania z powierzchnią sorbentu (w wyniku adsorpcji lub innego mechanizmu) składniki będą przemieszczać się wzdłuż kolumny z różnymi prędkościami. Niektóre elementy pozostaną najwyższa warstwa sorbent, inne w mniejszym stopniu oddziałujące z sorbentem, znajdą się w dolnej części kolumny, a niektóre nawet opuszczą kolumnę wraz z fazą ruchomą (takie składniki nazywane są niezatrzymanymi, a czas ich retencji określa „martwy czas” kolumny). W ten sposób szybko rozdzielane są złożone mieszaniny składników. Należy podkreślić następujące zalety metod chromatograficznych:

1. Rozdzielenie ma charakter dynamiczny, a akty sorpcji-desorpcji rozdzielonych składników powtarzają się wielokrotnie. Jest to powodem znacznie wyższej efektywności rozdziału chromatograficznego w porównaniu ze statycznymi metodami sorpcji i ekstrakcji.

2. Przy rozdzielaniu stosuje się różne rodzaje oddziaływań sorbinianów z fazą stacjonarną: od czysto fizycznej po chemisorpcję. Umożliwia to selektywne oddzielanie szerokiej gamy substancji.

3. Na rozdzielane substancje można nałożyć różne dodatkowe pola (grawitacyjne, elektryczne, magnetyczne itp.), które zmieniając warunki separacji poszerzają możliwości chromatografii.

4. Chromatografia jest metodą hybrydową, która łączy w sobie jednoczesne rozdzielenie i oznaczenie kilku składników.

5. Chromatografia pozwala na rozwiązywanie zarówno problemów analitycznych (rozdzielanie, identyfikacja, oznaczanie), jak i preparatywnych (oczyszczanie, izolacja, zatężanie). Rozwiązanie tych zadań można łączyć wykonując je w trybie „on-line”.

6. Klasyfikacja wielu metod odbywa się ze względu na stan skupienia faz, mechanizm rozdzielania i technikę rozdzielania. Metody chromatograficzne różnią się także sposobem prowadzenia procesu rozdziału na frontalny, wyporowy i eluent.

3. KLASYFIKACJA CHROMATOGRAFICZNYCH METOD ANALIZY

Klasyfikacje metod chromatograficznych opierają się na zasadach, które uwzględniają następujące różne cechy procesu separacji:

* różnice w stanie skupienia faz zastosowanego układu chromatograficznego;

* różnice w charakterze oddziaływań wydzielonych substancji z fazą stacjonarną;

* różnice eksperymentalne w sposobie prowadzenia procesu rozdziału chromatograficznego.

W tabelach 1–3 przedstawiono główne możliwości klasyfikacji znanych metod chromatograficznych.

Ponieważ charakter oddziaływań rozdzielanych związków z fazami różnych układów chromatograficznych może się znacznie różnić, prawie nie ma obiektów, do których rozdzielenia nie byłoby możliwe znalezienie odpowiedniej fazy stacjonarnej (stałej lub ciekłej) i systemy rozpuszczalników mobilnych. Obszary zastosowań głównych wariantów chromatografii, w zależności od masy cząsteczkowej badanych związków, podano w tabeli. 4.

4. CHROMATOGRAFIA ADSORPCYJNA. CHROMATOGRAFIA CIENKOWARSTWOWA

Jedną z najpowszechniejszych metod chromatografii adsorpcyjnej jest chromatografia cienkowarstwowa (TLC) – rodzaj chromatografii planarnej, w której adsorbent stosuje się w postaci cienkiej warstwy na płytce.

Zasada i podstawowe pojęcia metody TLC. Na czystą płaską powierzchnię (płytę szklaną, metalową, plastikową) w taki czy inny sposób nakłada się cienką warstwę sorbentu, który najczęściej mocuje się na powierzchni płytki. Wymiary płyty mogą być różne (długość i szerokość - od 5 do 50 cm, chociaż nie jest to konieczne). Na powierzchni płyty ostrożnie, aby nie uszkodzić warstwy sorbentu, zaznacz (np. ołówkiem) linię startu (w odległości 2–3 cm od dolnej krawędzi płytki) i linię mety rozpuszczalnika.

Schemat rozdziału składników A i B metodą TLC

Na linię startu płytki (za pomocą mikrostrzykawki, kapilary) nanosi się próbkę - niewielką ilość cieczy zawierającej mieszaninę substancji przeznaczonych do rozdzielenia, np. dwie substancje A i B w odpowiednim rozpuszczalniku. Rozpuszczalnik pozostawia się do odparowania, po czym płytkę zanurza się w komorze chromatograficznej w fazie ciekłej PF, która jest rozpuszczalnikiem lub mieszaniną rozpuszczalników specjalnie dobraną do tego przypadku. Pod działaniem sił kapilarnych PF samorzutnie przemieszcza się wzdłuż NF od linii startu do linii frontu rozpuszczalnika, niosąc ze sobą składniki A i B próbki, które poruszają się z różnymi prędkościami. W rozpatrywanym przypadku powinowactwo składnika A do NP jest mniejsze niż powinowactwo do tej samej fazy składnika B, zatem składnik A porusza się szybciej niż składnik B. Po dotarciu fazy ruchomej (rozpuszczalnika) do linii frontu rozpuszczalnika w czasie t chromatografię przerywa się, płytkę wyjmuje się z komory chromatograficznej, suszy na powietrzu i określa położenie plam substancji A i B na powierzchni płytki. Plamy (strefy) mają zwykle kształt owalny lub okrągły. W rozpatrywanym przypadku plamka składnika A przesunęła się z linii startu na odległość l A , punkt składnika B - na odległość l W, a rozpuszczalnik przebył pewną odległość L.

Czasami wraz z nałożeniem próbki substancji przeznaczonych do separacji na linię startu nanoszone są niewielkie ilości substancji wzorcowej, a także substancji pomocniczych (które prawdopodobnie znajdują się w analizowanej próbce).

Aby scharakteryzować elementy podlegające separacji w systemie, wprowadza się współczynnik ruchliwości Rf (lub współczynnik Rf):

R F=V 1 /W mi= (l 1 /t)/ (L/t)=l 1 /L ,

Gdzie V 1 = l 1 / T I V mi= L/ T - w zależności od prędkości ruchu I- składnik i rozpuszczalnik E; l 1 IL - obrana ścieżka I- m, odpowiednio, składnika i rozpuszczalnika, t to czas wymagany do przemieszczenia rozpuszczalnika z linii początkowej do linii przedniej rozpuszczalnika. Odległości l 1 licz od linii startu do środka miejsca odpowiedniego komponentu.

Zwykle współczynnik ruchliwości mieści się w pewnym zakresie R F =0 - 1. Optymalna wartość wynosi 0,3-0,7.Warunki chromatografii dobiera się tak, aby wartość Rf różniła się od zera i jedności.

Współczynnik ruchliwości jest ważną cechą układu sorbent-sorbat. Dla powtarzalnych i ściśle stałych warunków chromatograficznych R F = konst.

Współczynnik ruchliwości Rf zależy od wielu czynników: charakteru i jakości rozpuszczalnika, jego czystości; charakter i jakość sorbentu (cienka warstwa), równomierność jego granulacji, grubość warstwy; aktywność sorbentu (zawartość w nim wilgoci); techniki doświadczalne (masy próbek, długości L rozpuszczalnika); umiejętności eksperymentatora itp. Stałość odwzorowania wszystkich tych parametrów w praktyce jest czasami trudna. Aby zniwelować wpływ warunków procesu, wprowadza się współczynnik ruchliwości względnej rupii.

Rs=l/l ul=R F/R F( ul ) ,

Gdzie R F = l/ L; R F (st)= l ul/ L; l cm - odległość od linii startu do środka punktu standardowego.

Współczynnik ruchliwości względnej Rs jest bardziej obiektywną cechą mobilności substancji niż współczynnik mobilności Rf.

Standardowo często wybiera się substancję, dla której w danych warunkach Rf ? 0,5. W zależności od charakteru chemicznego, wzorzec wybiera się blisko rozdzielanych substancji. Przy zastosowaniu wzorca wartość Rs zwykle mieści się w przedziale Rs=0,1--10, optymalne granice wynoszą około 0,5--2.

W celu bardziej wiarygodnej identyfikacji wyodrębnionych składników wykorzystuje się „świadków” – substancje referencyjne, których obecności oczekuje się w analizowanej próbce. Jeżeli R f = R f (certyfikat), gdzie R f i R f (certyfikat) są współczynnikami ruchliwości, odpowiednio, tego składnika i świadka, wówczas bardziej prawdopodobne jest założenie, że substancja będąca świadkiem jest obecna w chromatografowanej mieszaninie .

Aby scharakteryzować separację dwóch składników A i B w tych warunkach, wprowadza się stopień (kryterium) separacji R (A / B):

R (A / B) \u003d D l(=2D l ,

gdzie d l- odległość między środkami punktów składników A i B; a(A) i a(B) to odpowiednio średnice plamek A i B na chromatogramie.

Im większa wartość R (A/B), tym wyraźniej oddzielają się plamy składników A i B na chromatogramie.

Aby ocenić selektywność rozdziału dwóch substancji A i B, stosuje się współczynnik separacji A:

a=l B / l A.

Jeśli a=1, wówczas składniki A i B nie są rozdzielone.

Aby określić stopień separacji R (A/B) składników A i B.

4.1 Technika doświadczalna w chromatografii cienkowarstwowej:

A) Przykładowa aplikacja. Analizowaną próbkę cieczy nanosi się na linię startu za pomocą kapilary, mikrostrzykawki, mikropipety, ostrożnie dotykając warstwy sorbentu (średnica plamki na linii startu wynosi zwykle od jednego do kilku milimetrów). W przypadku nałożenia na linię startu kilku próbek odległość pomiędzy punktami próbek na linii startu nie powinna być mniejsza niż 2 cm, a jeśli to możliwe, należy stosować stężone roztwory. Plamy suszy się na powietrzu, a następnie poddaje chromatografii.

B) Rozwój chromatogramu (chromatografia). Proces prowadzi się w zamkniętych komorach chromatograficznych nasyconych parami rozpuszczalnika stosowanego jako PF, np. w szklanym naczyniu przykrytym od góry pokrywką.

W zależności od kierunku ruchu PF są rosnąco, malejąco I poziomy chromatografia.

W wariancie chromatografii wstępującej stosuje się wyłącznie płytki z stałą warstwą sorbentu. Na dno komory wylewa się PF (jako tę ostatnią można zastosować zlewkę szklaną o odpowiedniej wielkości ze szklaną pokrywką), płytkę chromatograficzną umieszcza się w komorze pionowo lub ukośnie tak, aby warstwa PF na dnie komory komora zwilża dno płytki (poniżej linii startu o ~1,5 - 2 cm). PF porusza się w wyniku działania sił kapilarnych od dołu do góry (wbrew sile grawitacji) stosunkowo wolno.

W chromatografii skierowanej w dół również wykorzystuje się wyłącznie płytki ze złożem stałym. PF jest podawany z góry i przesuwa się w dół wzdłuż płytowej warstwy sorbentu. Siła ciężkości przyspiesza ruch PF. Opcja ta jest stosowana w analizie mieszanin zawierających składniki, które powoli przemieszczają się wraz z PF.

W wariancie chromatografii poziomej płytkę umieszcza się poziomo. Można stosować płytki prostokątne lub okrągłe. W przypadku stosowania płytek okrągłych (chromatografia pozioma w wersji kołowej) linię startu wyznacza się jako okrąg o odpowiednim promieniu (~1,5-2 cm), na który nanosi się próbki. W środku okrągłej płytki wycina się otwór, w który wkłada się knot zasilający PF. Ten ostatni przemieszcza się wzdłuż warstwy sorbentu od środka okręgu do jego obrzeża. Chromatografię przeprowadza się w zamkniętej komorze – eksykatorze lub na szalce Petriego. W wersji cyklicznej można analizować jednocześnie do kilkudziesięciu próbek.

Metody TLC wykorzystują chromatografię jednowymiarową, dwuwymiarową, wielokrotną (powtarzaną) krokową.

W przypadku pojedynczej chromatografii analizę przeprowadza się bez zmiany kierunku ruchu PF. Ta metoda jest najczęstsza.

Do analizy złożonych mieszanin (białka, aminokwasy itp.) zwykle stosuje się chromatografię dwuwymiarową. Najpierw przeprowadza się wstępne rozdzielenie mieszaniny przy użyciu pierwszego PF 1 . Na chromatogramie uzyskuje się plamy nie pojedynczych substancji, ale mieszanin kilku nierozdzielonych składników. Następnie przez te plamy rysuje się nową linię startu, płytkę obraca się o 90° i ponownie poddaje chromatografii, ale z drugim PF 2, próbując ostatecznie rozdzielić plamy mieszanin na plamy poszczególnych składników.

Jeśli płytka jest kwadratowa, próbkę nakłada się na przekątną tego kwadratu w pobliżu jego dolnego rogu. Czasami przeprowadza się chromatografię dwuwymiarową z tym samym PF na kwadratowej płytce.

Schemat ilustrujący zasadę chromatografii dwuwymiarowej:

a - chromatogram otrzymany z PF1;

b - chromatogram otrzymany z PF2

W chromatografii wielokrotnej (powtarzanej) proces prowadzi się kilka razy sekwencyjnie z tym samym PF (za każdym razem po kolejnym suszeniu) aż do uzyskania pożądanego rozdzielenia plam składników mieszaniny (zwykle nie więcej niż trzykrotnie).

W przypadku chromatografii schodkowej proces prowadzi się sekwencyjnie na tej samej płytce, stosując za każdym razem nowy PF, aż do uzyskania wyraźnego rozdzielenia plam.

V) Interpretacja chromatogramu. Jeżeli plamy na chromatogramie są zabarwione, po wysuszeniu płytek określa się odległość od linii początkowej do środka każdej plamki i oblicza współczynniki ruchliwości. Jeżeli w składzie analizowanej próbki znajdują się substancje bezbarwne, które dają barwę bezbarwną, tj. wizualnie niezidentyfikowane plamy na chromatogramie, należy przeprowadzić wykrycie te plamy, dla których chromatogramy oczywisty.

Poniżej opisano najpopularniejsze metody wykrywania.

Naświetlanie światłem ultrafioletowym. Służy do wykrywania związków fluorescencyjnych (plamki świecą pod wpływem światła UV) lub substancji niefluorescencyjnych, ale przy użyciu sorbentu ze wskaźnikiem fluorescencyjnym (sorbent świeci, plamki nie świecą). W ten sposób wykrywane są na przykład alkaloidy, antybiotyki, witaminy i inne substancje lecznicze.

Obróbka cieplna. Po chromatografii płytkę wysuszoną po chromatografii ostrożnie podgrzewa się (do ~200°C), aby uniknąć ciemnienia samej warstwy sorbentu (np. gdy cienka warstwa sorbentu zawiera skrobię). W tym przypadku plamy zwykle pojawiają się w postaci brązowych stref (w wyniku częściowej termolizy składników organicznych).

Obróbka chemiczna. Chromatogramy są często opracowywane poprzez traktowanie ich odczynnikami, które tworzą kolorowe związki z dającymi się oddzielić składnikami mieszaniny. Do tych celów stosuje się różne odczynniki: pary jodu, amoniaku, bromu, dwutlenku siarki, siarkowodoru, specjalnie przygotowane roztwory, którymi traktuje się płytki. Stosowane są zarówno odczynniki uniwersalne, jak i selektywne (pojęcie „uniwersalny” jest raczej arbitralne).

Odczynniki uniwersalne mogą być np. stężone Kwas Siarkowy(pod wpływem ogrzewania obserwuje się ciemnienie plam związków organicznych), kwaśny wodny roztwór nadmanganianu potasu (strefy widoczne są w postaci brązowych plam na fioletowym tle sorbentu), po podgrzaniu roztwór kwasu fosforowo-molibdenowego (pojawiają się niebieskie plamy żółte tło) itp.

Jako selektywne stosuje się na przykład odczynnik Dragendorfa; odczynnik Zimmermanna; wodny roztwór amoniaku siarczanu miedzi (10% dla CuSO4, 2% dla amoniaku); mieszanina ninhydryny C9H4O3H2O z etanolem i kwasem octowym.

Odczynnik Dragendorffa jest roztworem zasadowego azotanu bizmutu BiONO 3 , jodku potasu KJ i kwasu octowego w wodzie. Stosowany do oznaczania amin, alkaloidów, steroidów.

Odczynnik Zimmermanna wytwarza się poprzez działanie na 2% roztwór dinitrobenzenu w etanolu roztworem alkalicznym KOH, a następnie ogrzewanie mieszaniny w temperaturze ~70–100°C. Służy do wykrywania sterydów.

Za pomocą ninhydryny wykrywa się plamy amin, aminokwasów, białek i innych związków.

Stosowane są również inne metody wykrywania plam. Przykładowo mierzy się ich radioaktywność, jeśli część wydzielonych składników jest radioaktywna lub wprowadza się specjalne dodatki izotopów promieniotwórczych pierwiastków wchodzących w skład wydzielonych składników mieszaniny.

Po wykryciu plam na chromatogramie następuje ich identyfikacja, czyli tzw. określić, który związek odpowiada konkretnemu miejscu. W tym celu najczęściej wykorzystuje się punkty odniesienia „świadków”. Czasami plamy identyfikuje się na podstawie wartości współczynników ruchliwości Rf, porównując je z wartościami Rf znanymi dla danych warunków. Jednakże taka identyfikacja na podstawie wartości Rf jest często wstępna.

Kolor plam fluorescencyjnych jest również używany do celów identyfikacyjnych, ponieważ różne związki fluoryzują przy różnych długościach fal (różne kolory).

W chemicznym wykrywaniu plam odczynniki selektywne dają kolorowe plamy ze związkami o określonym charakterze, które wykorzystuje się również do celów identyfikacyjnych.

Metodą TLC można nie tylko wykryć, ale także określić ilościowo zawartość składników w mieszaninach. W tym celu albo same plamy są analizowane na chromatogramie, albo oddzielone składniki są ekstrahowane z chromatogramu w ten czy inny sposób (ekstrakcja, elucja odpowiednimi rozpuszczalnikami).

Analizując plamy zakłada się, że istnieje pewna zależność pomiędzy powierzchnią plamki a zawartością danej substancji (np. występowanie zależności proporcjonalnej lub liniowej), którą ustala się konstruując wykres kalibracyjny poprzez pomiar powierzchni plam „świadków” – wzorców o znanej zawartości analizowanego składnika.

Czasami porównuje się intensywność barwy plam, zakładając, że intensywność barwy plamy jest proporcjonalna do ilości danego składnika barwnego. Do pomiaru intensywności koloru stosuje się różne metody.

Po ekstrakcji rozdzielonych składników z chromatogramu otrzymuje się roztwór zawierający ten składnik. Ten ostatni jest następnie określany za pomocą tej lub innej metody analitycznej.

Błąd względny w ilościowym oznaczaniu substancji metodą TLC wynosi 5-10%.

TLC jest metodą farmakopealną i jest szeroko stosowana do analizy i kontroli jakości różnych leków.

5. CHROMATOGRAFIA GAZOWA

W chromatografii gazowej (GC) jako fazę ruchomą wykorzystuje się gaz obojętny (azot, hel, wodór), zwany gazem nośnym. Próbka dostarczana jest w postaci par, fazą stacjonarną jest albo substancja stała – sorbent (chromatografia gazowo-adsorpcyjna), albo wysokowrząca ciecz osadzona cienką warstwą na stałym nośniku (chromatografia gazowo-cieczowa). Rozważmy wariant chromatografii gazowo-cieczowej (GLC). Jako nośnik stosuje się Kieselguhr (diatomit) - rodzaj uwodnionego żelu krzemionkowego, często poddaje się go działaniu odczynników przekształcających grupy Si-OH w grupy Si-O-Si (CH 3) 3, co zwiększa obojętność nośnika w odniesieniu do rozpuszczalników. Są to np. nośniki „Chromosorb W” i „Gazochrome Q”. Ponadto stosowane są mikrobalony szklane, teflon i inne materiały.

5.1 Gazo- chromatografia adsorpcyjna

Cechą metody chromatografii adsorpcyjnej gazowej (GAC) jest to, że jako fazę stacjonarną stosuje się adsorbenty o dużej powierzchni właściwej (10–1000 m 2 g -1) i określa się rozkład substancji pomiędzy fazą stacjonarną i ruchomą w procesie adsorpcji. Adsorpcja cząsteczek z fazy gazowej, tj. skoncentrowany na granicy faz stałej i gazowej, zachodzi w wyniku oddziaływań międzycząsteczkowych (dyspersja, orientacja, indukcja), które mają charakter elektrostatyczny. Być może powstawanie wiązania wodorowego i udział tego typu interakcji w zatrzymywanych objętościach znacznie maleje wraz ze wzrostem temperatury.

Dla praktyki analitycznej ważne jest, aby w stałej temperaturze ilość zaadsorbowanej substancji na powierzchni С s była proporcjonalna do stężenia tej substancji w fazie gazowej С m:

C S = kc M (1)

te. tak, aby rozkład odbywał się zgodnie z izotermą liniowej adsorpcji (Do -- stała). W tym przypadku każdy składnik porusza się wzdłuż kolumny ze stałą prędkością, niezależną od jego stężenia. Rozdzielenie substancji wynika z różnej prędkości ich ruchu. Dlatego w GAC niezwykle istotny jest wybór adsorbentu, którego powierzchnia i charakter powierzchni decydują o selektywności (separacji) w danej temperaturze.

Wraz ze wzrostem temperatury ciepło adsorpcji maleje. DH/T, od którego zależy zatrzymanie, i w związku z tym T R . Jest to wykorzystywane w praktyce analitycznej. Jeżeli w stałej temperaturze zostaną rozdzielone związki znacznie różniące się lotnością, wówczas substancje niskowrzące wymywają się szybko, substancje wysokowrzące mają dłuższy czas retencji, ich piki na chromatogramie będą niższe i szersze, a analiza zajmuje dużo czasu . Jeśli jednak podczas chromatografii temperatura kolumny będzie wzrastać ze stałą szybkością (programowanie temperatury), wówczas piki o małej szerokości na chromatogramie będą równomiernie rozłożone.

Jako adsorbenty HAC stosuje się głównie węgle aktywne, żele krzemionkowe, porowate szkło i tlenek glinu. Niejednorodność powierzchni aktywnych adsorbentów jest odpowiedzialna za główne wady metody GAC i niemożność oznaczenia silnie zaadsorbowanych cząsteczek polarnych. Istnieje jednak możliwość analizy mieszanin substancji silnie polarnych na jednorodnych geometrycznie i chemicznie makroporowatych adsorbentach. W ostatnich latach produkowane są adsorbenty o mniej lub bardziej jednolitej powierzchni, takie jak polimery porowate, makroporowate żele krzemionkowe (silochrome, porasil, spherosil), szkła porowate i zeolity.

Najpowszechniej stosowaną metodą chromatografii adsorpcyjnej gazowej jest analiza mieszanin gazów i niskowrzących węglowodorów niezawierających aktywnych grup funkcyjnych. Izotermy adsorpcji takich cząsteczek są zbliżone do liniowych. Na przykład do separacji O 2 , N 2 , CO, CH 4 , CO 2 z powodzeniem stosuje się glinę. Temperaturę kolumny zaprogramowano tak, aby skrócić czas analizy poprzez zmniejszenie tR wysokowrzących gazów. Na sitach molekularnych - wysoce porowatych, naturalnych lub syntetycznych materiałach krystalicznych, których wszystkie pory mają w przybliżeniu tę samą wielkość (0,4 - 1,5 nm), - można rozdzielić izotopy wodoru. Do separacji wodorków metali (Ge, As, Sn, Sb) służą sorbenty zwane porapakami. Metoda GAC ​​na kolumnach z porowatymi sorbentami polimerowymi lub węglowymi sitami molekularnymi jest najszybszą i najwygodniejszą metodą oznaczania wody w materiałach nieorganicznych i organicznych, takich jak rozpuszczalniki.

5.2 Gazo- chromatografia cieczowa

W praktyce analitycznej częściej stosuje się metodę chromatografii gazowo-cieczowej (GLC). Dzieje się tak dzięki ogromnej różnorodności ciekłych faz stacjonarnych, co ułatwia dobór fazy selektywnej do danej analizy, z liniową izotermą rozkładu w szerszym zakresie stężeń, co pozwala na pracę z dużymi próbkami i łatwe uzyskiwanie powtarzalnych kolumn pod względem wydajności.

Mechanizm dystrybucji składników pomiędzy nośnikiem a stacjonarną fazą ciekłą opiera się na ich rozpuszczaniu w fazie ciekłej. Selektywność zależy od dwóch czynników: prężności pary analitu i jego współczynnika aktywności w fazie ciekłej. Zgodnie z prawem Raoulta, po rozpuszczeniu, ciśnienie pary substancji nad roztworem P I jest wprost proporcjonalna do jego współczynnika aktywności g ułamek molowy N I w roztworze i prężności pary czystej substancji R° I w danej temperaturze:

p ja = N ja R ° ja (2)

Ponieważ stężenie i-tego składnika w równowagowej fazie gazowej jest określone przez jego ciśnienie cząstkowe, możemy założyć, że:

P i ~ c m , a następnie N i ~ c s

oraz współczynnik selektywności:

Zatem im niższa temperatura wrzenia substancji (im większy P 0 i), tym słabiej jest ona zatrzymywana na kolumnie chromatograficznej.

Jeżeli temperatury wrzenia substancji są takie same, wówczas do ich rozdzielenia wykorzystuje się różnice w oddziaływaniu ze stacjonarną fazą ciekłą: im silniejsze oddziaływanie, tym niższy współczynnik aktywności i większa retencja.

Nieruchome fazy ciekłe . Aby zapewnić selektywność kolumny, ważny jest wybór właściwej stacjonarnej fazy ciekłej. Ta faza powinna być dobry rozpuszczalnik dla składników mieszaniny (jeśli rozpuszczalność jest niska, składniki bardzo szybko opuszczają kolumnę), nielotny (aby nie odparował w temperaturze pracy kolumny), obojętny chemicznie, musi mieć niską lepkość ( w przeciwnym razie proces dyfuzji ulega spowolnieniu) i po nałożeniu na nośnik tworzą jednolity film, mocno z nim związany. Siła separacji fazy stacjonarnej dla składników tej próbki powinna być maksymalna.

Wyróżnia się trzy rodzaje faz ciekłych: niepolarne (węglowodory nasycone itp.), średnio polarne (estry, nitryle itp.) i polarne (poliglikole, hydroksyloaminy itp.).

Znając właściwości stacjonarnej fazy ciekłej oraz charakter rozdzielanych substancji, np. klasę, strukturę, można szybko wybrać selektywną fazę ciekłą odpowiednią do rozdzielenia danej mieszaniny. W takim przypadku należy wziąć pod uwagę, że czas retencji składników będzie akceptowalny do analizy, jeśli polarności fazy stacjonarnej i substancji badanej próbki będą zbliżone. W przypadku substancji rozpuszczonych o bliskiej polarności kolejność elucji zwykle koreluje z temperaturami wrzenia i jeśli różnica temperatur jest wystarczająco duża, możliwe jest całkowite rozdzielenie. Do oddzielenia substancji prawie wrzących o różnej polarności stosuje się fazę stacjonarną, która selektywnie zatrzymuje jeden lub więcej składników w wyniku oddziaływania dipol-dipol. Wraz ze wzrostem polarności fazy ciekłej wzrasta czas retencji związków polarnych.

W celu równomiernego nałożenia fazy ciekłej na stały nośnik miesza się ją z bardzo lotnym rozpuszczalnikiem, takim jak eter. Do tego roztworu dodaje się stały nośnik. Mieszaninę ogrzewa się, rozpuszczalnik odparowuje, faza ciekła pozostaje na nośniku. Suchy nośnik pokryty w ten sposób stacjonarną fazą ciekłą wprowadza się do kolumny, uważając, aby uniknąć tworzenia się pustych przestrzeni. Aby zapewnić równomierne wypełnienie, przez kolumnę przepuszcza się strumień gazu i jednocześnie opukuje się kolumnę, aby uszczelnić wypełnienie. Następnie przed podłączeniem do detektora kolumnę podgrzewa się do temperatury o 50°C wyższej od temperatury, w której ma być używana. W takim przypadku mogą wystąpić straty fazy ciekłej, ale kolumna wchodzi w stabilny tryb pracy.

Nośniki stacjonarnych faz ciekłych. Nośniki stałe do dyspergowania stacjonarnej fazy ciekłej w postaci jednorodnej cienkiej warstwy muszą być wytrzymałe mechanicznie, o umiarkowanej powierzchni właściwej (20 m 2 /g), małej i jednolitej wielkości cząstek, a także na tyle obojętne, aby umożliwić adsorpcję w interfejs ciało stałe-gaz. fazy był minimalny. Najniższą adsorpcję obserwuje się na nośnikach z silanizowanego chromosorbu, kulkach szklanych i fluoroopaque (polimer fluorowęglowy). Ponadto nośniki stałe nie powinny reagować na wzrost temperatury i powinny być łatwo zwilżane przez fazę ciekłą. W chromatografii gazowej chelatów jako nośnik stały najczęściej stosuje się silanizowane białe nośniki diatomitu, krzemionkę okrzemkową lub ziemię okrzemkową. Ziemia okrzemkowa to mikroamorficzna krzemionka zawierająca wodę. Do takich nośników zalicza się chromosorb W, chrom gazowy Q, chromaton N itp. Ponadto stosuje się kulki szklane i teflon.

Fazy ​​związane chemicznie. Często stosuje się modyfikowane nośniki, kowalencyjnie związane z fazą ciekłą. W tym przypadku stacjonarna faza ciekła jest mocniej utrzymywana na powierzchni nawet przy najwyższych temperaturach kolumny. Na przykład nośnik ziemi okrzemkowej traktuje się chlorosilanem z podstawnikiem o długim łańcuchu mającym określoną polarność. Faza stacjonarna związana chemicznie jest bardziej wydajna.

6. CHROMATOGRAFIA ROZKŁADOWA. CHROMATOGRAFIA PAPIEROWA (CHROMATOGRAFIA PAPIEROWA)

Chromatografia podziałowa opiera się na wykorzystaniu różnic w rozpuszczalności rozdzielonej substancji w dwóch stykających się, niemieszających się fazach ciekłych. Obie fazy – PF i NF – są fazami ciekłymi. Kiedy ciekły PF przemieszcza się wzdłuż ciekłego NF, chromatografowane substancje są w sposób ciągły redystrybuowane pomiędzy obiema fazami ciekłymi.

Chromatografia podziałowa to chromatografia papierowagrafika (lub chromatografia na papierze) w swojej normalnej formie. W tej metodzie zamiast stosowanych w TLC płytek z cienką warstwą sorbentu stosuje się specjalny papier chromatograficzny, po którym impregnując go, ciekły PF przemieszcza się podczas chromatografii od linii startu do linii mety rozpuszczalnika.

Wyróżnić faza normalna i faza odwrócona chromatografia papierowa.

W wariancie faza normalna chromatografia papierowa cieczowa NF to woda adsorbowana w postaci cienkiej warstwy na włóknach i zlokalizowana w porach hydrofilowy papier (do 25% wag.). Ta związana woda swoją strukturą i stanem fizycznym bardzo różni się od zwykłej wody w stanie ciekłym. Rozpuszczają się w nim składniki rozdzielonych mieszanin.

Rolę PF przemieszczającego się po papierze pełni inna faza ciekła, np. ciecz organiczna z dodatkiem kwasów i wody. Przed chromatografią ciekły organiczny PF nasyca się wodą, aby PF nie rozpuścił wody zaadsorbowanej na włóknach hydrofilowego papieru chromatograficznego.

Papier chromatograficzny jest produkowany przez przemysł. Musi spełniać szereg wymagań: musi być przygotowany z wysokiej jakości odmian bawełny włóknistej, mieć jednolitą gęstość i grubość w kierunku orientacji włókien, być czysty chemicznie i obojętny w stosunku do nieżelaznych składników i składników dających się rozdzielić.

W wariancie fazy normalnej jako PF najczęściej stosuje się ciekłe mieszaniny złożone z różnych rozpuszczalników. Klasycznym przykładem takiego PF jest mieszanina kwasu octowego, n-butanolu i wody w stosunku objętościowym 1:4:5. Stosuje się również rozpuszczalniki, takie jak octan etylu, chloroform, benzen itp.

W wariancie odwrócona faza W chromatografii bibułowej ciekły NF jest rozpuszczalnikiem organicznym, natomiast ciekły PF to woda, roztwory wodne lub alkoholowe oraz mieszaniny kwasów z alkoholami. Proces odbywa się za pomocą hydrofobowy papier chromatograficzny. Otrzymuje się go poprzez obróbkę (impregnację) papieru naftalenem, olejami silikonowymi, parafiną itp. Niepolarne i niskopolarne rozpuszczalniki organiczne sorbują się na włóknach papieru hydrofobowego i wnikają w jego pory, tworząc cienką warstwę ciekłego NF. Woda nie zatrzymuje się na takim papierze i nie zwilża go.

Technika chromatografii bibułowej jest zasadniczo taka sama jak w metodzie TLC. Zwykle naczynie z analizowanym roztworem zawierające mieszaninę substancji przeznaczonych do rozdzielenia przykłada się na pasek papieru chromatograficznego na linii startu. Po odparowaniu rozpuszczalnika papier znajdujący się poniżej linii startu zanurza się w PF, umieszczając go pionowo (zawieszając). Zamknij komorę pokrywką i prowadź chromatografię, aż PF osiągnie linię frontu rozpuszczalnika wskazaną na bibule. Następnie proces przerywa się, papier suszy się na powietrzu, wykrywa plamy i identyfikuje składniki mieszaniny.

Chromatografię bibułową, podobnie jak metodę TLC, stosuje się zarówno w analizie jakościowej, jak i ilościowej.

Do ilościowego określenia zawartości konkretnego składnika mieszaniny stosuje się różne metody:

1) wynikają z obecności określonej zależności (proporcjonalnej, liniowej) pomiędzy ilością substancji w plamce a powierzchnią plamki (często budowany jest wstępnie wykres kalibracyjny);

2) zważyć wycięty punkt z substancją i czysty papier o tej samej powierzchni, a następnie na podstawie różnicy znaleźć masę substancji, którą należy wyznaczyć;

3) uwzględnić związek pomiędzy intensywnością barwy plamy a zawartością w niej wyznaczonego składnika nadającego barwę plamie.

W niektórych przypadkach substancje zawarte w plamach ekstrahuje się rozpuszczalnikiem, a następnie ekstrakt poddaje analizie.

Chromatografia bibułowa jest metodą farmakopealną stosowaną do rozdzielania mieszanin zawierających zarówno substancje nieorganiczne, jak i organiczne. Metoda jest dostępna, łatwa w wykonaniu, ale generalnie ustępuje nowocześniejszej metodzie TLC, w której wykorzystuje się cienką warstwę sorbentu.

7. CHROMATOGRAFIA OSADÓW

Chromatografię sedymentacyjną stosuje się głównie do rozdzielania i identyfikacji jonów nieorganicznych w mieszaninach.

Istota metody. Chromatografia sedymentacyjna opiera się na wykorzystaniu reakcji chemicznych wytrącania oddzielonych składników mieszaniny ze środkiem strącającym będącym częścią NF. Rozdzielenie odbywa się ze względu na nierówną rozpuszczalność powstałych związków, które są przenoszone przez fazę ruchomą z różną szybkością: substancje mniej rozpuszczalne są przenoszone z PF wolniej niż substancje bardziej rozpuszczalne.

Zastosowanie metody można zilustrować przykładem rozdziału jonów halogenkowych: jonów chlorkowych Cl - , jonów bromkowych Br - i jonów jodkowych I - zawartych jednocześnie w analizowanym roztworze wodnym. Aby to zrobić, użyj kolumny chromatograficznej (czyli szklanej rurki z kranikiem na dole) wypełnionej sorbentem. Te ostatnie składają się z ich mediów – tlenku glinu Al 2 O 3 lub krzemu SiO 2 impregnowanych roztworem azotanu srebra AgNO 3 (zawartość azotanu srebra wynosi około 10% masowych masy nośnika sorbentu).

Wodny roztwór zawierający mieszaninę rozdzielanych anionów przepuszcza się przez kolumnę chromatograficzną. Aniony te oddziałują z kationami srebra Ag +, tworząc trudno rozpuszczalne osady halogenków srebra:

Ag + + I - > AgIv (żółty)

Ag + + Br - > AgBrv (krem)

Ag + + Cl - > AgClv (biały)

Rozpuszczalność halogenków srebra w wodzie wzrasta w kolejności:

Agl (K ° \u003d 8,3 * 10 -17)< АgВг (К° = 5,3*10 -13) < AgCl (K°= 1,78*10 -10),

gdzie w nawiasach podano wartości produktów rozpuszczalności w temperaturze pokojowej. Dlatego na początku wytrąci się żółty osad jodku srebra, jako najmniej rozpuszczalny na chromatogramie będzie widoczna żółta (górna) strefa. Następnie tworzy się kremowa strefa osadu bromku srebra (strefa pośrednia). Na koniec tworzy się biały osad chlorku srebra - dolna biała strefa, która ciemnieje w świetle w wyniku fotochemicznego rozkładu chlorku srebra z uwolnieniem drobno zdyspergowanego metalicznego srebra.

Rezultatem jest pierwotny chromatogram osadowy.

W celu wyraźniejszego rozdzielenia stref, po uzyskaniu chromatogramu pierwotnego, przez kolumnę przepuszcza się czysty rozpuszczalnik aż do uzyskania chromatogramu osadu wtórnego z wyraźnym rozdzieleniem stref strącania.

W opisanym przykładzie środek strącający stanowił część NF i przez kolumnę przepuszczono roztwór zawierający mieszaninę rozdzielanych jonów. Przeciwnie, możliwe jest przepuszczenie roztworu środka strącającego przez kolumnę, w której NF znajdują się jony przeznaczone do chromatografii. W tym przypadku jednak tworzą się strefy mieszane.

Schemat rozdziału jonów Cl-, Br- i I- w kolumnie chromatograficznej metodą chromatografii osadowej.

7.1 Klasyfikacja metod chromatografii osadowej według techniki eksperymentalnej

Zwykle rozróżniam kolumna chromatografia osadowa prowadzona w kolumnach chromatograficznych, oraz planarny chromatografia osadowa, realizowana na papierze lub w cienkiej warstwie sorbentu.

Jako sorbenty w chromatografii osadowej stosuje się mieszaniny obojętnych nośników ze środkiem strącającym; sorbenty zatrzymujące środki strącające w postaci jonów (żywice jonowymienne) lub w postaci cząsteczek (węgiel aktywny); papier impregnowany roztworem strącającym.

Najczęściej wybieranymi nośnikami są żel krzemionkowy, skrobia, tlenki glinu, wapnia, siarczan baru, żywice jonowymienne itp. Nośnik stosuje się w stanie drobno zdyspergowanym o wielkości cząstek około 0,02-0,10 mm.

Jako środki strącające stosuje się takie odczynniki, które tworzą trudno rozpuszczalne osady z jonami chromatograficznymi, na przykład jodek sodu NaI, siarczek sodu Na2S, siarczan srebra Ag 2 SO 4, żelazocyjanek potasu K 4, oksychinolina, pirydyna itp.

Zwykle przy zastosowaniu metody osadowej chromatografii kolumnowej po przepuszczeniu przez kolumnę czystego rozpuszczalnika uzyskuje się wyraźnie oddzielone strefy, z których każda zawiera tylko jeden składnik (w przypadku, gdy rozpuszczalność osadów różni się co najmniej trzykrotnie) . Metoda charakteryzuje się dobrą powtarzalnością wyników.

W przypadku tworzenia się bezbarwnych osadów, chromatogram wywołuje się albo przez przepuszczenie roztworu wywoływacza przez kolumnę, w wyniku czego powstają kolorowe produkty reakcji z osadami, albo przez natychmiastowe wprowadzenie wywoływacza do PF lub NF.

7.2 Chromatografia osadowa na papierze

Rozważmy istotę tej metody na przykładzie analizy wodnego roztworu zawierającego mieszaninę kationów miedzi Cu 2+ ? żelazo Fe 3+ i aluminium Al 3+.

Na środek kartki papieru zaimpregnowanej roztworem środka strącającego - żelazocyjanku potasu K 4, za pomocą kapilary nanosi się analizowany roztwór wodny. Jony miedzi Cu 2+ i żelaza Fe 2+ oddziałują z jonami żelazocyjanku, tworząc trudno rozpuszczalne osady:

2Cu 2+ + 4- > Cu 2 (brązowy)

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

Ponieważ żelazocyjanek miedzi (II) jest mniej rozpuszczalny niż żelazocyjanek żelaza (III), najpierw wytrąca się osad żelazocyjanku miedzi (II), tworząc środkową brązową strefę. Następnie tworzy się niebieski osad żelazocyjanku żelaza (III), tworząc niebieską strefę. Jony glinu migrują na obrzeża, tworząc bezbarwną strefę, ponieważ nie tworzą kolorowego żelazocyjanku glinu.

Schemat rozdziału Cu2+, Fe3+ i Al3+ metodą chromatografii osadowej.

W ten sposób uzyskuje się pierwotny chromatogram, w którym strefy strącania częściowo zachodzą na siebie.

Następnie otrzymuje się chromatogram wtórny. W tym celu nanosi się kapilarą odpowiedni rozpuszczalnik (w tym przypadku wodny roztwór amoniaku) na środek pierwotnego chromatogramu. Rozpuszczalnik samoistnie przemieszcza się ze środka bibułki na obrzeże, niosąc ze sobą wydzielenia, które poruszają się z różną prędkością: strefa lepiej rozpuszczalnego osadu żelazocyjanku żelaza porusza się szybciej niż strefa mniej rozpuszczalnego osadu żelazocyjanku miedzi. Na tym etapie, ze względu na różnicę w prędkościach ruchu stref, są one wyraźniej oddzielone.

Aby otworzyć jony glinu tworzące bezbarwną strefę peryferyjną, pokazano wtórny chromatogram - spryskany (z butelki ze sprayem) roztworem alizaryny, odczynnika organicznego tworzącego różowe produkty reakcji z jonami glinu. Zdobądź zewnętrzny różowy pierścień.

8. CHROMATOGRAFIA JONOWYMIENNA

W chromatografii jonowymiennej rozdział składników mieszaniny osiąga się w wyniku odwracalnego oddziaływania substancji ulegających jonizacji z grupami jonowymi sorbentu. Zachowanie obojętności elektrycznej sorbentu zapewnia obecność przeciwjonów zdolnych do wymiany jonowej, zlokalizowanych w bliskiej odległości od powierzchni. Jon wprowadzonej próbki, oddziałujący ze stałym ładunkiem sorbentu, ulega wymianie z przeciwjonem. Substancje o różnym powinowactwie do ładunku stałego oddziela się na anionitach lub na kationitach. Wymieniacze anionowe mają na powierzchni dodatnio naładowane grupy i absorbują aniony z fazy ruchomej. Wymieniacze kationowe zawierają odpowiednio grupy o ładunku ujemnym oddziałujące z kationami.

Jako fazę ruchomą stosuje się wodne roztwory soli kwasów, zasad i rozpuszczalników, np. ciekły amoniak, tj. układy rozpuszczalników charakteryzujące się wysoką stałą dielektryczną i silną tendencją do jonizacji związków. Zwykle współpracują z roztworami buforowymi, które umożliwiają regulację wartości pH.

Podczas rozdziału chromatograficznego jony analitu konkurują z jonami zawartymi w eluencie, próbując oddziaływać z przeciwnie naładowanymi grupami sorbentu. Wynika z tego, że chromatografię jonowymienną można zastosować do rozdzielenia wszelkich związków, które można w jakikolwiek sposób zjonizować. Można analizować nawet obojętne cząsteczki cukru w ​​postaci ich kompleksów z jonem boranowym.

Chromatografia jonowymienna jest niezbędna do separacji substancji silnie polarnych, których nie można analizować metodą GLC bez przekształcenia w pochodne. Związki te obejmują aminokwasy, peptydy, cukry.

Chromatografia jonowymienna jest szeroko stosowana w medycynie, biologii, biochemii, do kontroli środowisko, w analizie zawartości leków i ich metabolitów we krwi i moczu, pestycydów w surowcach spożywczych, a także do separacji związków nieorganicznych, w tym radioizotopów, lantanowców, aktynowców itp. Analiza biopolimerów (białek, kwasów nukleinowych itp.), na które zwykle spędza się godziny lub dni, stosując chromatografię jonowymienną przeprowadza się w ciągu 20-40 minut z lepszą separacją. Zastosowanie chromatografii jonowymiennej w biologii umożliwiło obserwację próbek bezpośrednio w pożywkach biologicznych, ograniczając możliwość rearanżacji czy izomeryzacji, co może prowadzić do błędnej interpretacji wyniku końcowego. Interesujące jest wykorzystanie tej metody do kontroli zmian w płynach biologicznych. Zastosowanie porowatych słabych wymieniaczy anionowych na bazie żelu krzemionkowego umożliwiło rozdzielenie peptydów. Mechanizm wymiany jonowej można przedstawić za pomocą następujących równań:

dla wymiany anionowej X - + R + Y - - Y - + R + X -

dla wymiany kationowej X + + R - Y + - Y + + R - X +

W pierwszym przypadku jon próbki X - konkuruje z jonem fazy ruchomej Y - o centra jonowe R + wymieniacza jonowego, a w drugim przypadku kationy próbki X + konkurują z jonami fazy ruchomej Y + dla centrów jonowych R - .

Naturalnie jony próbki, które słabo oddziałują z wymiennikiem jonowym, będą podczas tych zawodów słabo zatrzymywane na kolumnie i jako pierwsze zostaną z niej wypłukane, i odwrotnie, jony silniej zatrzymane będą jako ostatnie wymyte z kolumny. Zwykle do oddziaływań wtórnych o charakterze niejonowym dochodzi na skutek adsorpcji lub wiązań wodorowych próbki z niejonową częścią matrycy lub na skutek ograniczonej rozpuszczalności próbki w fazie ruchomej.

Separacja konkretnych substancji zależy przede wszystkim od wyboru najodpowiedniejszego sorbentu i fazy ruchomej. Jako fazy stacjonarne w chromatografii jonowymiennej stosuje się żywice jonowymienne i żele krzemionkowe ze szczepionymi grupami jonowymiennymi.

Polistyrenowe żywice jonowymienne do HPLC o uziarnieniu do 10 µm charakteryzują się selektywnością i stabilnością, jednak ich struktura sieciowa, charakteryzująca się odległością pomiędzy węzłami siatki wynoszącą 1,5 nm, jest znacznie mniejsza od wielkości porów żelu krzemionkowego stosowanego do chromatografia adsorpcyjna (10 nm), spowalnia przenikanie masy, a co za tym idzie, znacznie zmniejsza wydajność. Żywice jonowymienne stosowane w HPLC to głównie kopolimery styrenu i diwinylobenzenu. Zwykle dodaje się 8-12% tego ostatniego. Im większa zawartość diwinylobenzenu, tym większa sztywność i wytrzymałość polimeru, tym większa pojemność i z reguły selektywność oraz mniejsze pęcznienie.

Podobne dokumenty

Ogólna charakterystyka procesu chromatograficznego. Podstawy fizyczne i chemiczne chromatografii cienkowarstwowej, klasyfikacja metod analizy. Warianty chromatografii według stanów fazowych. Kontrola jakości żywności metodą TLC, sprzęt.

praca semestralna, dodana 27.12.2009


Zjawiska zachodzące podczas chromatografii. Dwa podejścia do wyjaśniania to teoria płyt teoretycznych i teoria kinetyczna. Chromatografia gazowa, cieczowa, bibułowa. metoda wymiany jonowej. Zastosowania chromatografii jonowymiennej. Chromatografia żelowa.

streszczenie, dodano 24.01.2009


Pojęcie i budowa sorbentów polimerowych, historia ich powstania i rozwoju, ich znaczenie w procesie chromatografii podziału. Rodzaje sorbentów polimerowych, możliwości ich zastosowania w chromatografii wykluczania. Cechy zastosowania sztywnych żeli.

streszczenie, dodano 01.07.2010


Powstanie i rozwój chromatografii. Klasyfikacja metod chromatograficznych. Chromatografia na fazie stałej stacjonarnej: gaz, ciecz (adsorpcja cieczy). Chromatografia na fazie ciekłej stacjonarnej: chromatografia gazowo-cieczowa i żelowa.

streszczenie, dodano 01.05.2009


Istota metody chromatograficznej, historia jej rozwoju i rodzaje. Obszary zastosowań chromatografii, urządzenia lub instalacje do chromatograficznego rozdzielania i analizy mieszanin substancji. Schemat chromatografu gazowego, jego główne układy i zasada działania.

streszczenie, dodano 25.09.2010


Podstawy metody odwróconej chromatografii gazowej. Chromatografia gazowa jest uniwersalną metodą analizy jakościowej i ilościowej złożonych mieszanin oraz metodą otrzymywania poszczególnych składników w czystej postaci. Zastosowanie odwróconej chromatografii gazowej.

praca semestralna, dodana 01.09.2010


Istota i treść chromatografii par jonowych, jej zastosowanie w chromatografii cieczowej oraz ekstrakcji do ekstrakcji leków i ich metabolitów z płynów biologicznych do fazy organicznej. Odmiany chromatografii par jonowych, cechy charakterystyczne.

streszczenie, dodano 01.07.2010


Chromatografia gazowa jest jedną z najbardziej obiecujących metod badań fizykochemicznych, która obecnie dynamicznie się rozwija. Klasyfikacja metod chromatograficznych. Różne charakterystyczne cechy procesu. Istota metod chromatograficznych.

streszczenie, dodano 25.01.2010


Istota wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC) jako metody analizy i separacji złożonych zanieczyszczeń. Sorbenty, koordynacyjnie nasycone chelaty; wzorce wpływu struktury ligandu na zachowanie chelatów w warunkach chromatografii z odwróconą fazą.

streszczenie, dodano 11.10.2011


Pojęcie i główne etapy procesu metody chromatografii wykluczania, jej podstawowa cecha i zakres, odmiany i ich cechy wyróżniające. Charakterystyka sprzętu stosowanego w procesie chromatografii wykluczania.

transkrypcja

1 Krótka historia rozwój chromatografii cieczowej Chromatografię odkrył M.S. Tsvet w 1903 roku w postaci metody kolumny adsorpcyjnej na cieczy. W metodzie tej stosowano adsorbenty o wielkości ziaren większej niż µm, eluent (rozpuszczalnik) przechodził przez kolumnę grawitacyjnie pod wpływem grawitacji, nie zastosowano detektorów przepływu. Rozdzielanie przebiegało powoli, przez kilka godzin i w tym trybie chromatografia cieczowa nie mogła być stosowana do celów analitycznych. W latach wysiłki specjalistów w różnych krajach skierowane były na stworzenie ekspresowej chromatografii cieczowej. Było oczywiste, że aby zwiększyć stopień separacji, konieczne było skrócenie dróg dyfuzji zewnętrznej i wewnętrznej. Można to osiągnąć poprzez zmniejszenie średnicy ziaren adsorbentu. Wypełnienie kolumn drobnymi ziarnami (5-10 µm) powodowało powstanie wysokiego ciśnienia wlotowego, co wymagało zastosowania pomp wysokociśnieniowych. Tak narodziła się wysokociśnieniowa chromatografia cieczowa. Wraz z przejściem na adsorbenty drobnej frakcji wydajność kolumn znacznie wzrosła, dlatego nowoczesną ekspresową analityczną chromatografię cieczową nazwano wysokosprawną chromatografią cieczową (HPLC). Rozwój sztywnych drobnoziarnistych adsorbentów (5 lub 10 mikronów), stworzenie pomp wysokociśnieniowych (ponad 200 atm.) i detektorów przepływu zapewniło wysoka wydajność HPLC. Pod względem czasów rozdziału nie ustępowała chromatografii gazowej, a pod względem obszarów zastosowań znacznie ją przewyższała. Obecnie HPLC zajmuje wiodącą pozycję wśród innych metod chromatograficznych zarówno pod względem wolumenu produkowanej aparatury (ponad chromatografy rocznie warte ponad 2 miliardy dolarów), jak i pod względem liczby publikacji (5-6 tys. publikacji rocznie). . Nowoczesna HPLC jest realizowana w różnych wersjach. Opcje te pozwalają na rozdzielenie różnych mieszanin cząsteczek (w tym mieszanin wszystkich typów izomerów); makrocząsteczki syntetycznych i biopolimerów (w tym wirusy i cząsteczki o masach do kilku milionów); jony i stabilne rodniki. Rola HPLC jest również ogromna w tak ważnych obszarach nauki i produkcji, jak biologia, biotechnologia, przemysł spożywczy, medycyna, farmaceutyka, badania kryminalistyczne, kontrola zanieczyszczeń środowiska itp. HPLC odegrała jedną z głównych ról w rozszyfrowaniu ludzkiego genomu , ostatnio od lat z sukcesem rozwiązuje problemy proteomiki.

2 warianty HPLC stosowane w ostatniej dekadzie Warianty Faza odwrócona Normalna faza Jonowa Para jonowa Wymiana jonowa Wykluczająca filtracja żelowa Wymiana ligandów Powinowactwo chiralne Odporność Micelarna Hydrofobowa Srebro Ekstrakcja ciecz-ciecz z odwróconą fazą Ekstrakcja donor-akceptor Warianty Kompleksowanie Wykluczanie inwersji Nieliniowy kapil mikropipeta larowa wielowymiarowe wypieranie perfuzyjne ultraszybka turbulentna ciągła wirówka przeciwprądowa membrana z ruchomym złożem wysokotemperaturowa teoria HPLC Proces chromatograficzny: retencja, elucja, separacja Kolumna chromatograficzna to rurka wypełniona prostym adsorbentem, przez którą w sposób ciągły przepływa rozpuszczalnik. Adsorbent (sorbent, wypełniacz kolumny) jest zatrzymywany w kolumnie przez filtry, jest nieruchomy i dlatego nazywany jest fazą stacjonarną. Rozpuszczalnik poruszający się względem sorbentu nazywany jest fazą ruchomą (w niektórych przypadkach eluentem). Poruszając się wzdłuż kolumny, cząsteczki substancji (sorbaty) dyfundują do porów sorbentu i w wyniku oddziaływań międzycząsteczkowych tego czy innego rodzaju są adsorbowane na powierzchni fazy stacjonarnej. Czas, w którym cząsteczki znajdują się w stanie zaadsorbowanym, zależy od siły oddziaływania międzycząsteczkowego sorbinianów z sorbentem. Przy bardzo słabej sorpcji cząsteczki spędzają prawie cały czas w środku

3 rozwiązanie fazy ruchomej i dlatego przemieszczają się w dół kolumny z prędkością tylko nieznacznie mniejszą od prędkości fazy ruchomej. Przeciwnie, przy bardzo silnej sorpcji cząsteczki prawie nie opuszczają powierzchni, a prędkość ich ruchu wzdłuż kolumny jest znikoma. Z punktu widzenia chromatografii większe zainteresowanie budzą takie warunki, w których siła adsorpcji jest pośrednia, a prędkość ruchu sorbinianów przez kolumnę jest 2–10 razy mniejsza niż prędkość ruchu fazy ruchomej. Zjawisko powolnego ruchu cząsteczek względem ruchu fazy ruchomej w chromatografii nazywa się retencją. Jeżeli stałe sorpcji substancji są różne, wówczas ich średnia prędkość wzdłuż kolumny również będzie inna. W ten sposób osiągnięto główny cel chromatografii rozdzielającej. Naturalnie w praktyce do kolumny nie wprowadza się pojedynczych cząsteczek. Jeśli do kolumny zostanie wprowadzonych co najmniej kilka cząsteczek różnych typów, wówczas średnie szybkości ruchu cząsteczek sorbinianu będą nadal różne. Ponadto prędkości ruchu poszczególnych cząsteczek każdego typu odbiegają w tym czy innym kierunku od średniej wartości dla tego typu. Cząsteczki sorbinianu, wprowadzone początkowo do kolumny w postaci chwilowego impulsu, opuszczają ją w szerszej strefie. Taka nieidentyczność prędkości ruchu identycznych cząsteczek w chromatografii nazywa się rozmazywaniem. To niepożądane zjawisko prowadzi do tego, że wśród cząsteczek jednej substancji mogą znajdować się także cząsteczki drugiej, których prędkość jest zbliżona do prędkości najszybszych cząsteczek pierwszej. W efekcie strefy substancji mogą częściowo na siebie zachodzić i separacja będzie niepełna. Procesy retencji i rozmycia są przedmiotem teorii chromatografii. Niektóre podstawowe terminy i definicje Chromatogram to krzywa pokazująca stężenie związków opuszczających kolumnę z przepływem fazy ruchomej w funkcji czasu od początku rozdziału.

4 Chromatogram zwykle składa się z linii bazowej i pików. W przyrządach chromatograficznych z reguły nie dokonuje się bezpośredniego pomiaru stężenia substancji w fazie ruchomej, lecz za pomocą specjalnego zespołu detektora dowolną wielkość fizyczną, która jest funkcjonalnie powiązana ze stężeniem (przewodność elektryczna, gęstość optyczna itp.) jest mierzone. Linia bazowa odpowiada okresowi czasu, w którym detektor rejestruje tylko sygnał z fazy ruchomej. Krzywa szczytowa, idealnie zbliżona do krzywej rozkładu Gaussa, opisuje stopniowy wzrost stężenia na wylocie kolumny i jego późniejszy spadek. Czas, w którym na chromatogramie pojawia się maksymalny pik, nazywany jest czasem retencji (tR). Przy stałych warunkach pracy i składzie faz układu chromatograficznego czas retencji jest dla danej substancji wartością stałą. Czasami w początkowej części chromatogramu rejestrowany jest pik, którego charakter związany jest z krótkotrwałym brakiem równowagi w kolumnie podczas wstrzykiwania próbki. Ten pik odpowiada czasowi retencji substancji niewchłanialnej (t 0). Porównawcza charakterystyka termodynamiczna dwóch oddzielnych pików substancji daje względną retencję lub selektywność. Wartość ta wskazuje na zdolność danego układu chromatograficznego do rozdzielenia danej pary substancji. Czasy retencji i wszystkie wynikające z nich wielkości są zasadniczo termodynamiczną charakterystyką procesu. Jednak o wyniku decyduje połączony wpływ czynników termodynamicznych i kinetycznych. Jeśli w układzie chromatograficznym o danym składzie przy

W danej temperaturze wartości t R dla dwóch substancji są takie same (lub =1,0), wówczas żadna zmiana geometrii kolumny nie doprowadzi do rozdzielenia tej pary. Ale z drugiej strony różnica wartości t R nie oznacza automatycznie, że separacja, a tym bardziej dobra, zostanie osiągnięta. Aby to zrobić, zastosowana kolumna musi mieć wystarczająco wysokie właściwości kinetyczne. Akty sorpcji-desorpcji muszą być przeprowadzane z dużą szybkością, aby wykorzystać potencjał separacji, na co wskazuje różnica t R. Główną cechą kinetyczną procesu jest wysokość h odpowiadająca płycie teoretycznej (HETP ). Wartość ta odpowiada wysokości warstwy sorbentu, podczas której średnio jednokrotnie następuje akt sorpcji-desorpcji. Odzwierciedla ona zasadniczo jakość zastosowanego sorbentu, jakość wypełnienia kolumny i właściwy wybór trybu chromatografii. Do oceny jakości kolumny wykorzystuje się odwrotność liczby półek teoretycznych N. Liczba półek teoretycznych jest miarą wydajności kolumny. Zacieranie stref chromatograficznych Rozdzielaną mieszaninę wprowadza się do kolumny w postaci wąskiego impulsu, a jej objętość w porównaniu z objętością kolumny można pominąć. W miarę jak cząsteczki rozdzielanych substancji poruszają się wraz z przepływem fazy ruchomej, impuls stopniowo się rozszerza, a stężenie rozdzielanych w nim substancji maleje. główny powód Procesu tego polega na tym, że prędkość przemieszczania się wzdłuż kolumny poszczególnych cząsteczek różni się od średniej prędkości charakterystycznej dla tego związku. Z punktu widzenia końcowego użytecznego wyniku procesu chromatograficznego polegającego na rozdzieleniu cząsteczek różnego typu, rozprzestrzenianie się stref jest wysoce niepożądane, przynajmniej z następujących powodów. Po pierwsze, intensywna erozja prowadzi do częściowego nakładania się stref różnych związków i dlatego konieczne jest nałożenie bardziej rygorystycznych wymagań na selektywność układu. Co więcej, nawet jeśli w tym czy innym przypadku możliwe jest zapewnienie zwiększonej selektywności, całkowita moc oddzielania jest niska. Kolejną negatywną konsekwencją rozmazywania jest zmniejszenie stężenia sorbinianu w środku strefy, co prowadzi do zmniejszenia czułości analizy. Miarą intensywności procesów erozji jest wysokość odpowiadająca płycie teoretycznej. Wartość h jest wyznaczana przez szereg konkretnych procesów. 1) Niejednorodność przepływu fazy ruchomej. Sorbent w kolumnie tworzy system kanałów, którymi przepływa faza ruchoma. Im drobniejsze cząstki sorbentu, im bliżej siebie znajdują się drogi cząsteczek fazy ruchomej, tym mniejsza jest różnica w czasie przejścia cząsteczek jednej strefy przez kolumnę i tym mniejsze jest rozmycie strefy.

6 2) Dyfuzja molekularna w fazie ruchomej i stacjonarnej. Im większe natężenie przepływu, tym mniejsze rozmycie z tego powodu. 3) Szybkość przenoszenia masy to czas sorpcji lub wymiany jonowej. Im większe natężenie przepływu, tym większe rozmycie z tego powodu. Oczywiście, aby zmniejszyć h, konieczne jest zastosowanie cząstek sorbentu o mniejszej średnicy. Niestety, ze ścieżki tej można korzystać tylko do pewnego limitu, który jest podyktowany względami technicznymi. Spadek ciśnienia w kolumnie jest powiązany z innymi parametrami procesu następującą zależnością: gdzie r jest parametrem oporu przepływu, p jest spadkiem ciśnienia, U jest natężeniem przepływu, L jest długością kolumny, a d jest wielkością kolumny cząsteczki sorbentu. Wraz ze wzrostem ciśnienia koszt i złożoność sprzętu dramatycznie wzrasta. Dlatego HPLC d p = 3-10 µm. Aby zwiększyć wydajność, preferowane są mniej lepkie rozpuszczalniki, ponieważ mają one wyższy współczynnik dyfuzji i niższy opór kolumny. W HPLC teoria rozmazywania stref chromatograficznych jest już mniej więcej ukończona. Rozwój tej teorii umożliwił zrealizowanie w praktyce sprawności kolumn zbliżonej do teoretycznej. Zatem przy zastosowaniu sorbentów o średnicy ziaren mniejszej niż 3 µm uzyskano wydajność do teoretycznych płytek na metr długości kolumny. Dużą uwagę chromatografów poświęca się badaniom selektywności rozdziału. W HPLC, w przeciwieństwie do chromatografii gazowej, selektywność zależy zarówno od charakteru sorbentu, jak i charakteru eluentu. Trwają prace nad badaniem interakcji substancja-rozpuszczalnik, z którą koreluje Darmowa energia sorpcja. Gorącymi tematami w teorii HPLC jest komputerowa optymalizacja procesu separacji. Jak zauważono powyżej, główne wysiłki chromatografów skupiają się obecnie na teoretycznym badaniu zagadnień selektywności rozdzielania. Istnieje kilkadziesiąt publikacji poświęconych badaniu zależności pomiędzy strukturą cząsteczek a ich retencją na sorbentach o różnym charakterze chemicznym oraz w chromatografii wielowymiarowej. Aby poprawić selektywność rozdziału, zarówno w chromatografii gazowej, jak i HPLC, współczynnik steryczny jest szeroko stosowany, gdy do selektywnego rozdzielania izomerów stosuje się cyklodekstryny, etery koronowe i ciekłe kryształy.

7 Osiągnięcia w teorii rozdziału izomerów optycznych, zarówno w chromatografii gazowej, jak i cieczowej, są imponujące. Wyniki uzyskuje się na poziomie odkrycia, pokazując możliwość rozdzielenia izomerów optycznych na skutek kontaktu w dwóch punktach (powierzchnia achiralnego adsorbentu może służyć jako trzeci punkt styku). Rozwój teorii chromatografii polimerowej w warunkach krytycznych trwa pomyślnie. Poczyniono postępy w ustaleniu związku pomiędzy parametrami retencji chromatograficznej a aktywnością biologiczną i chemiczną cząsteczek. Jest to szczególnie obiecujące dla przemysłu farmaceutycznego poszukującego nowych rodzajów leków. W ostatnich latach wzrasta zainteresowanie problematyką wpływu temperatury na cały proces separacji w HPLC. Zaproponowano wysokotemperaturową HPLC i opracowywane są urządzenia do programowania temperatury w tej metodzie. Obiecujące są prace nad optymalizacją separacji przy jednoczesnej zmianie temperatury i mocy eluentu. Badano wpływ pola elektrycznego przyłożonego wzdłuż kolumny na retencję i erozję kortykosteroidów na kolumnach z porowatym adsorbentem węglowym oraz wpływ pola magnetycznego na retencję na kolumnach wypełnionych cząstkami magnetycznymi przez kulki stalowe pokryte politetrafluoroetylenem. badane. Sorbenty do HPLC Opracowano i wyprodukowano szeroką gamę sorbentów do HPLC. Około 100 firm na całym świecie produkuje ponad 300 rodzajów sorbentów. Jednak prawdziwy asortyment jest znacznie węższy, ponieważ sorbenty wielu firm są identyczne pod względem chemicznym powierzchni i różnią się jedynie nazwami. Względny udział zastosowania różnych metod HPLC na różnych sorbentach Metoda/typ chromatografii Odsetek użytkowników sorbentu Odwrócona faza 50,4 Żel krzemionkowy ze szczepionymi grupami С С 8 15,9 Fenyl 7,1 С 4 2,3 С 1 -С 2 1,1

8 Normalna faza 24,1 Żel krzemionkowy z grupami szczepionymi CN- 8,9 Żel krzemionkowy 8,5 MN 2-4,7 Diol 2 Jonowymienne i jonowe 14 Aniony 7,4 Kationy 6,6 Ekskluzywne 6,7 Wodne 3,5 Niewodne 3,2 Chiralne 2,8 Hydrofobowe 1,1 Inne 1,1 Najbardziej powszechnie stosowane czyste żele krzemionkowe i żele krzemionkowe ze szczepionymi grupami niepolarnymi i polarnymi. Opracowywano i udoskonalano sorbenty na bazie tlenków glinu, cyrkonu, tytanu itp. Udział stosowania różnych sorbentów w HPLC jest następujący: żele krzemionkowe 70%, polimery porowate (kopolimer styrenu i diwinylobenzenu, polimetakrylany , celuloza itp.) 20%, porowate sorbenty węglowe, tlenek tytanu, tlenek cyrkonu 4%, tlenek glinu 1%. W praktyce analitycznej największe zastosowanie znajduje chromatografia z odwróconymi fazami (ponad 70%) na żelu krzemionkowym ze szczepionymi grupami alkilowymi C18 i C8. Pomimo powszechnego stosowania sorbenty te mają szereg wad, z których główną jest niewystarczająca stabilność chemiczna. Przy pH< 3 происходит гидролиз связи =Si О Si=, а при рн >10 rozpuszcza bazę żelu krzemionkowego, szczególnie w podwyższonych temperaturach. Sorbenty te nie są selektywne w oddzielaniu związków polarnych i izomerów. Substancje o charakterze zasadowym eluują z reguły w postaci niesymetrycznych pików w wyniku oddziaływania z resztkowymi grupami hydroksylowymi. Właściwości materiałów z żelu krzemionkowego silnie zależą od czystości, geometrycznego i chemicznego charakteru żelu krzemionkowego, sposobu szczepienia grup alkilowych itp. W ostatnich latach aktywnie prowadzono badania w celu wyeliminowania tych niedociągnięć. Przede wszystkim znacznie usprawniono produkcję wyjściowych żeli krzemionkowych, co pozwoliło w powtarzalny sposób uzyskać kuliste cząstki o znikomej zawartości

9 metali ciężkich. Nigdy nie osiąga się całkowitego związania grup hydroksylowych na powierzchni żelu krzemionkowego. Resztkowe grupy hydroksylowe prowadzą do niepożądanych interakcji i niesymetrycznych pików w związkach składających się z małych cząsteczek polarnych. Aby wyeliminować wpływ resztkowych silanoli, zaproponowano zamknięcie (zablokowanie) ich większymi grupami izopropylowymi lub izobutylowymi. Przykładem takiego sorbentu jest Zorbax Stable Bond. Podstawniki bidentowe stosuje się także wtedy, gdy dwa sąsiednie łańcuchy alkilowe są połączone z atomami krzemu poprzez 3-4 grupy metylenowe. Ten „mostek” zamyka pozostałe grupy hydroksylowe i takie fazy są trwałe nawet przy podwyższonym pH.< 12 (Zorbax Extend-С18). Силикагели со средними размерами пор, 80, 100, 120 Å, применяют для разделения низкомолекулярных соединений, силикагели с порами 300 Å и более для разделения макробиомолекул. Как известно, поверхность белковой глобулы богата гидрофильными аминокислотами, но в то же время содержит немало (до половины от их общего содержания) гидрофобных остатков, нередко образующих скопления (" гроздья"). Такие гидрофобные зоны, развитые в большей или меньшей степени, представляют характерную особенность структуры каждого белка, на чем и основан метод гидрофобной хроматографии. Соответствующие сорбенты синтезируют, включая гидрофобные группировки в гидрофильную матрицу, например в поперечносшитую агарозу сефарозу. По такому принципу построены, в частности, октил- и фенилсефароза: При пропускании белкового раствора через фенилсефарозу гидрофобные участки поверхности белков образуют контакты с фенильнымн группами, вытесняя прилегающие к этим структурам молекулы воды. Число и прочность таких контактов весьма различны у разных белков. Повышению их прочности способствует сорбция белков из концентрированных растворов солей, например

10 siarczan amonu. Łagodny spadek stężenia soli w roztworze przepływającym przez kolumnę z fenylosepharozą prowadzi do sukcesywnej desorpcji białek. Podobnie działają sorbenty otrzymywane przez dodanie hydrofobowych rodników alkilowych o różnej długości do makroporowatej krzemionki. Ze względu na swoją sztywność nadają się szczególnie do pracy pod podwyższonym ciśnieniem w wysokosprawnej chromatografii cieczowej (HPLC, ang. HPLC). Te, które zawierają długie łańcuchy węglowodorowe C18, są mało przydatne do rozdzielania białek ze względu na zbyt silne, często nieodwracalne wiązanie, ale mogą być stosowane w chromatografii peptydowej. Najlepsze wyniki uzyskuje się metodą chromatografii białek na sorbentach zawierających krótsze łańcuchy węglowodorowe C4-C8. Często chromatografia hydrofobowa jest łączona z innymi efektami. Na przykład dodanie diamin o różnej długości do Sepharose aktywowanej bromkiem cyjanu daje sorbenty zawierające hydrobowe łańcuchy węglowodorowe wraz z dwiema grupami kationowymi. Połączenie cech hydrofobowego sorbentu i wymieniacza anionowego w jednym materiale chromatograficznym wzbogaca jego możliwości. Opisana powyżej metoda prowadzenia chromatografii na hydrofobowym sorbencie nie jest bynajmniej jedyną możliwą. Do sorpcji białek nie jest konieczne wprowadzanie do roztworu soli o podwyższonym stężeniu, a do elucji można zastosować dodatek rozpuszczalników organicznych, zmianę pH. W niektórych przypadkach, gdy wiązanie białek opiera się na kombinacji oddziaływań hydrofobowych i jonowych, dobre wyniki daje elucja roztworami soli. Zauważamy również, że oznaki chromatografii hydrofobowej można znaleźć także w innych metodach rozdzielania białek, szczególnie w chromatografii powinowactwa. Co roku na Konferencji i Wystawie w Pittsburghu w USA prezentowane są dziesiątki nowych sorbentów HPLC, na podstawie których można wyznaczać nowe kierunki i trendy. Firmy oferują szeroką gamę kolumn: długości kolumn wahają się od 10 do 250 mm, a średnice wewnętrzne od 1 do 50 mm. Sprzęt do HPLC Nowoczesne chromatografy cieczowe dostępne są w trzech wersjach: blokowo-modułowej, monoblokowej i pośredniej (konstrukcja modułowa w jednym bloku). O wyborze konfiguracji urządzenia modułowego decyduje zadanie analityczne. System modułowy pozwala szybko i łatwo zmontować konkretny system przy minimalnych kosztach. W oparciu o elastyczny układ blokowo-modułowy można tworzyć zarówno proste urządzenia, jak i złożone, z klocków konstrukcyjnych, nadających się do rozwiązywania rutynowych problemów technologicznych i wykonywania skomplikowanych pomiarów badawczych.

11 System monoblokowy jest korzystny w niektórych przypadkach w przypadku wyspecjalizowanych, specyficznych zadań. Zintegrowany system z wymiennymi blokami ma podobne zalety. Obecnie na rynku produkowane są następujące typy chromatografów cieczowych: wysokociśnieniowe (układy zamknięte), gradientowe, izokratyczne, preparatywne, jonowe, wykluczające wielkość, niskie ciśnienie(układy otwarte), analizatory wielowymiarowe, on-line, wysokotemperaturowe, ciągłe, przeciwprądowe, ze złożem ruchomym, analizatory aminokwasów. Te chromatografy cieczowe mogą obejmować następujące systemy detekcji: zmienna długość fali, stała długość fali (z filtrami), skanowanie, układ fotodiod, refraktometryczne, fluorescencyjne, elektrochemiczne, konduktometryczne, amperometryczne, rozpraszanie światła, chemiluminescencyjne, spektrometryczne mas, chiralne, mikrokolumnowe, radioaktywne, IR spektroskopowe, jonizacja płomieniowa itp. Rozwijana jest HPLC z mikro- i nanokolumnami. Układ chromatografu: 1-pompa 2-jednostka do wstrzykiwania próbek 3-kolumna chromatograficzna 4-detektor 5-rejestrator 6-kolumna termostat 7-jednostka przygotowania eluatu 8-dren eluatu lub kolektor frakcji

12 Zastosowania HPLC Metody HPLC stały się oficjalnymi metodami w farmakopeach różnych krajów, w EPA (Amerykańskiej Agencji ds. Analizy Zanieczyszczeń Środowiska), w GOST i zaleceniach dotyczących analizy wielu szkodliwych związków. Monitorując zanieczyszczenie środowiska metodami HPLC, oznacza się produkty naftowe w wodach powierzchniowych i pitnych; pestycydy w wodzie, glebie; ftalany w wodzie; aminy aromatyczne i wielopierścieniowe związki aromatyczne w żywności i wodzie; fenol, chlorofenol i nitrofenole w woda pitna; nitrozoaminy w żywności; metale ciężkie w wodzie, glebie i żywności; mykotoksyny (aflatoksyny, zearalenon itp.) w żywności i paszy oraz wiele innych substancji zanieczyszczających. Wczesna diagnostyka chorób poprzez analizę markerów biochemicznych HPLC jest coraz częściej wykorzystywana do oznaczania markerów biochemicznych i metabolitów w masowych badaniach lekarskich populacji i wykrywaniu niebezpiecznych chorób. Zwykle do diagnozy chorób wystarcza oznaczenie jedynie markerów, jednak w niektórych przypadkach konieczne jest określenie profilu metabolicznego poziomu wielu składników. Markerami biologicznymi są stosunkowo małe cząsteczki: katecholaminy, aminokwasy (homocysteina), indole, nukleozydy, porfiryny, cukry, steroidy, hormony, witaminy, pteryny i lipidy. W niektórych przypadkach wykorzystuje się także duże cząsteczki: enzymy, białka, kwasy nukleinowe. Profil stężeń płynów fizjologicznych u pacjentów z różnymi chorobami może znacznie różnić się od profilu zdrowi ludzie. Wskaźnik ten należy również określić u pacjentów z dziedzicznymi zaburzeniami metabolicznymi. Ponadto przeprowadzane są analizy profili w przypadku chorób onkologicznych, sercowo-naczyniowych, psychicznych, neurologicznych, a także cukrzycy i porfirii. U pacjentów z określonymi objawami określa się profil stężeń płynów ustrojowych, ale nie pozwala to na dokładne rozpoznanie choroby. Niedawno wykazano, że w profilu pacjentów z AIDS pojawiają się zmienione nukleozydy. Do analizy obiektów takich jak złożone i wieloskładnikowe płyny biologiczne odpowiednia jest wysokosprawna chromatografia cieczowa, która ma wyraźną przewagę nad chromatografią gazową ze względu na niestabilność wielu związków biologicznie aktywnych w podwyższonych temperaturach. Zawartość wielu markerów w płynach biologicznych kształtuje się na poziomie g, dlatego do ich oznaczania potrzebne są bardzo czułe i selektywne detektory, zwłaszcza amperometryczne i fluorescencyjne. Pożądane jest, aby analizy

13 zakończone szybko, w ciągu 5-20 minut. Obecnie dzięki analizie markerów biochemicznych w ośrodkach medycznych na całym świecie wykrywa się już ponad 200 chorób metabolicznych. Badania i analizy w biochemii HPLC jest najczęściej stosowana do rozdziału związków biologicznych: białek, enzymów, cukrów, lipidów, aminokwasów, peptydów, witamin itp. W związku z rozwojem proteomiki, zainteresowanie rozdziałem i analizą białek , peptydów i aminokwasów gwałtownie wzrosła. Metodę HPLC wykorzystuje się do badania interakcji lek-błona, lek-białko oraz oceny stopnia utlenienia białek. Ustalona zależność parametrów chromatograficznych od właściwości biologicznych pozwala na bardziej świadome poszukiwanie nowych leków i innych związków biologicznie czynnych w farmaceutykach. HPLC jest jedną z najważniejszych metod badania metabolitów leków, oddzielania i izolowania alergenów oraz badania procesów farmakokinetycznych. Separacja enancjomerycznych substancji leczniczych została opanowana na skalę przemysłową.

2.2.29. WYSOKOsprawna CHROMATOGRAFIA CIECZOWA Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) to technika rozdzielania oparta na zróżnicowanym rozkładzie substancji pomiędzy dwoma niemieszającymi się ze sobą substancjami

8. Pytania 1. Zdefiniuj chromatografię. 2. Jakie cechy chromatografii pozwalają na lepsze rozdzielenie substancji o podobnych właściwościach w porównaniu z innymi metodami rozdzielania. 3. Lista

Wykład 6 Chromatograficzne metody analizy. Plan wykładu 1. Pojęcia i terminy z zakresu chromatografii. 2. Klasyfikacja chromatograficznych metod analizy. Sprzęt chromatograficzny. 3. Rodzaje chromatografii: gazowa,

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy) Wydział Fizyki Molekularnej i Biologicznej Metody badań fizycznych Wykład 9 Chromatografia cieczowa Metody i technologia

Profesor Kochetov Anatolij Glebovich Asystent Liang Olga Viktorovna AST, ALT: według Reitmana Frenkla i metody kinetycznej Wynalazek lub wizualizacja procesów biologicznych Reakcja chemiczna lub proces fizyczny

WYKŁAD 7 CHROMATOGRAFIA JAKO METODA ROZDZIELANIA, IDENTYFIKACJI I OZNACZANIA ILOŚCI Podstawowe pojęcia i definicje Różne klasyfikacje metod chromatograficznych Chromatografia chemisorpcyjna

Odkrycie chromatografii (1903) MIKHAIL SEMENOVICH TsVET (1872-1919) Główne etapy rozwoju chromatografii 1903 Odkrycie chromatografii (Tsvet M.S.) 1938 Chromatografia cienkowarstwowa lub planarna (Izmailov

Chemia analityczna 4 semestr, Wykład 17. Moduł 3. Chromatografia i inne metody analizy. Chromatografia. Zasada i klasyfikacja metod. 1. Zasada rozdziału chromatograficznego. Stacjonarne i mobilne

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI ROSJI BADANIA KRAJOWE UNIWERSYTET PAŃSTWOWY TOMSK WYDZIAŁ CHEMII Program prac dyscypliny z uwagami Chromatograficzne metody analizy Obszar studiów

04.07 Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii Wydział Fizyki Molekularnej i Biologicznej Metody badań fizycznych Wykład 8 Chromatografia Dolgoprudny, 6 kwietnia 07 Plan. Historia występowania

V.D. SHATZ O.V. SACHART WYSOKO WYDAJNA CHROMATOGRAFIA CIECZOWA Podstawy teorii. Metodologia. Zastosowanie w chemii medycznej. PRZEDMOWA Nowoczesny rozwój wymagane nauki chemiczne i biologiczne

FEDERALNA AGENCJA EDUKACJI Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Ural State University. JESTEM. Gorkiego” IONTS „Ekologia i zarządzanie przyrodą”

ADNOTACJA programu pracy dyscypliny „Wprowadzenie do chromatograficznych metod analizy” na kierunku przygotowanie 04.03.01 Chemia na profilu kształcenia „Chemia analityczna” 1. Cele opanowania dyscypliny

MINISTERSTWO ZDROWIA FEDERACJI ROSYJSKIEJ OGÓLNE ZEZWOLENIE FARMAKOPEJCZNE Wysokosprawna chromatografia cieczowa OFS.1.2.1.2.0005.15 Zamiast art. GF XI Wysokosprawna chromatografia cieczowa (ciecz

Praca laboratoryjna 7b Chromatograficzne oznaczanie składu fazy gazowej gleb. Chromatografia (od greckiego chroma, dopełniacz chromatos, farba) to fizykochemiczna metoda separacji i analizy

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy) Wydział Fizyki Molekularnej Metody badań fizycznych Wykład Chromatografia gazowa Teoria i zasady Dolgoprudny, listopad

NOTA APP-19/2017LC Możliwości analityczne chromatografu cieczowego Maestro HPLC z detektorem amperometrycznym na przykładzie oznaczania homocysteiny w osoczu krwi Yashin A. Ya. k. x. Doktor, wiodący inżynier

Zalety kolumn Agilent AdvanceBio SEC SEC do analiz biofarmaceutycznych Porównywanie kolumn różnych dostawców w celu poprawy jakości danych Przegląd techniczny

BIAŁORUSKI PAŃSTWOWY UNIWERSYTET WYDZIAŁ CHEMII KATEDRA CHEMII ANALITYCZNEJ

Kolumny do chromatografii wykluczania Agilent AdvanceBio SEC do analizy agregacji: Zgodność przyrządów Opis techniczny Wprowadzenie Kolumny Agilent AdvanceBio SEC to nowa rodzina

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy)) Wydział Fizyki Molekularnej Fizyczne metody badań Wykład 0 Chromatografia gazowa Dolgoprudny, 5 listopada, 0g. Plan. Fabuła

2 Metody analizy: 1. Metody chemiczne. Równowaga chemiczna i jej zastosowanie w analizie. Równowaga kwasowej zasady. Siła kwasów i zasad, wzory ich przemian. Funkcja Hammeta. obliczenie

Państwowa Budżetowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego MOSKWA PAŃSTWOWY UNIWERSYTET MEDYCZNO-STOMATOLOGICZNY Ministerstwa Zdrowia i Rozwoju Społecznego

VD SHATZ, OV SAKHARTOVA WYSOKO WYDAJNA CHROMATOGRAFIA CIECZOWA Podstawy teorii. Metodologia. Zastosowanie w chemii medycznej AKADEMIA NAUK INSTYTUTU ŁOTWSKIEJ SSR

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy) Wydział Fizyki Molekularnej i Biologicznej Metody badań fizycznych Wykład 8 Detektory w chromatografii Chromatografia cieczowa

MINISTERSTWO ZDROWIA FEDERACJI ROSYJSKIEJ ZEZWOLENIE NA FARMAKOPIĘ OGÓLNĄ Elektroforeza OFS.1.2.1.0021.15 Zamiast art. SP XI, wydanie 1 Elektroforetyczna metoda analizy oparta na zdolności cząstek naładowanych,

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii Wydział Fizyki Molekularnej i Biologicznej Metody badań fizycznych Wykład 9 Chromatografia gazowa Technika i metody eksperymentalne Dolgoprudny, 3 kwietnia

NOTA APP-18/2017LC Możliwości analityczne chromatografu cieczowego Maestro HPLC z detektorem amperometrycznym na przykładzie oznaczania katecholamin w osoczu krwi Yashin A. Ya. k. x. Doktor, wiodący inżynier

Chromatografia jest jednym z najważniejszych procesów analityki instrumentalnej. Przede wszystkim odgrywa ważną rolę w takich dziedzinach nauki jak chemia, biochemia i analityka środowiskowa w określaniu małych

Federalna Państwowa Instytucja Naukowa Budżetowa „Instytut badawczy hematologii i transfuzji krwi Kirowa Federalnej Agencji Medycznej i Biologicznej” 3.3.2. Immunobiologia medyczna

Niezawodne wykrywanie węglowodanów, alkoholi i kwasów organicznych za pomocą chromatografii niskociśnieniowej Kolumny Agilent Hi-Plex do HPLC z wymianą ligandów Agilent Technologies Technologies Kolumny Agilent Hi-Plex

Federalne Państwowe Przedsiębiorstwo Unitarne NPO RADON Moskwa Opracowanie i zatwierdzenie metody zatężania i rozdzielania oraz (IV) stosowania chromatografii ekstrakcyjnej na żywicy Ermakov A.I. Moskwa - 2013 1 Materiał sorpcyjny: Impregnowany

Fizykochemiczne metody analizy Chromatografia Metoda chromatografii opiera się na zjawisku sorpcji Sorpcja to proces absorpcji gazów, par i substancji rozpuszczonych przez sorbenty stałe lub ciekłe

MINISTERSTWO ZDROWIA FEDERACJI ROSYJSKIEJ OGÓLNE ZEZWOLENIE FARMAKOPEJCZNE Chromatografia gazowa OFS.1.2.1.2.0004.15 Zamiast art. Chromatografia gazowa GF XI jest metodą rozdziału związków lotnych bazującą na

Chromatografia gazowa 1 Wymagania dotyczące substancji 1. Lotność 2. Stabilność termiczna (substancja musi odparować bez rozkładu) 3. Obojętność Układ chromatografu gazowego 1 2 3 4 5 1. Butla z gazem nośnym

MINISTERSTWO ZDROWIA FEDERACJI ROSYJSKIEJ OGÓLNE ZEZWOLENIE FARMAKOPEJALNE Chromatografia cienkowarstwowa OFS.1.2.1.2.0003.15 Zamiast art. SP XI, wydanie 1 Proces chromatograficzny zachodzący podczas ruchu

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy) Wydział Fizyki Molekularnej i Biologicznej Metody badań fizycznych Wykład 7 Chromatografia gazowa i cieczowa. Praktyczny

141 Zastosowanie mikrokolumnowej HPLC do kontroli jonolu w oleju transformatorowym Rudakov OB, Fan Vinh Thin Woroneż Państwowy Uniwersytet Architektury i Inżynierii Lądowej, Woroneż Podolina Ye.A. Elektrostalski

46. ​​​​METODY ROZDZIELANIA CHROMATOGRAFICZNEGO Metody rozdzielania chromatograficznego są wielostopniowymi metodami rozdzielania, w których składniki próbki rozdzielane są pomiędzy dwie fazy, stacjonarną i ruchomą. bez ruchu

E.L.STYSKIN, L.B.ITSIKSON, E.V.BRAUDE Praktyczna wysokosprawna chromatografia cieczowa wersja oceniająca Moskwa. 1986 SPIS TREŚCI Wstęp... Wprowadzenie... ROZDZIAŁ 1. PODSTAWY TEORII I GŁÓWNE

Moskiewski Instytut Fizyki i Technologii (Uniwersytet Państwowy)) Katedra Fizyki Molekularnej Metody badań fizycznych Wykład 9 Chromatografia. Wprowadzenie Dołgoprudny, 9 października 0g. Plan.

FEDERALNA AGENCJA EDUKACJI Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Szkolnictwa Zawodowego „Ural State University. JESTEM. Gorkiego” IONTS „Ekologia i zarządzanie przyrodą”

Temat. Fizykochemia zjawisk powierzchniowych. Adsorpcja. Zjawiska powierzchniowe objawiają się w układach heterogenicznych, tj. systemów, w których istnieje interfejs pomiędzy komponentami. Zjawiska powierzchniowe

848 KRÓTKIE RAPORTY na podstawie materiałów XII Międzynarodowej Konferencji „Fizyczne i chemiczne podstawy procesów wymiany jonowej (IONITES-2010)” UDC 541 Oznaczanie cukrów, aminokwasów metodą wysokowydajnej wymiany anionowej

NOWOCZESNA PREPARATYWNA CHROMATOGRAFIA BŁYSKOWA Część 2* dr A.Abolin, "GalaChem" [e-mail chroniony] P.-F. Ikar, Interchim (Francja) Kontynuujemy publikację materiałów nt nowoczesne metody przygotowawczy

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI FEDERACJI ROSYJSKIEJ MOSKWA INSTYTUT FIZYCZNO-TECHNICZNY (Uniwersytet Państwowy) Katedra Fizyki Molekularnej i Biologicznej WYSOKOsprawna CHROMATOGRAFIA CIECZOWA

Notatki naukowe Uniwersytetu Narodowego Taurida. Seria VI Vernadsky'ego „Biologia, chemia”, tom 17 (56). 2004. 1. S. 150-155. UDC 577.322: 537.632.5 WPŁYW NIEKTÓRYCH LIGANDÓW HYDROFOBOWYCH NA WIDMO

Procesy fizyczne w błonach biologicznych Autorzy: А.А. Kyagova, A.Ya. Potapenko I. Struktura, funkcje, właściwości fizyczne błon biologicznych 1) Budowa Dwuwarstwa fosfolipidowa Cząsteczki fosfolipidów

ROZDZIELANIE POCHODNYCH ENANCJOMERU AMINOKWASÓW NA AMINOWANEJ β-cyklodekstrynie METODĄ WYSOKOSPRAWNEJ CHROMATOGRAFII CIECZOWEJ I. A. Ananyeva, E. N. Shapovalova, S. A. Lopatin, O.

WYSOKOSPRAWNY CHROMATOGRAF CIECZOWY Z DETEKTOREM SPEKTROFLUORYMETRYCZNYM „FLUORAT-02-PANORAMA”. Jest to analizator cieczy „FLUORAT-02-PANORAMA”, stosowany jako miernik spektrofluorymetryczny

1. Nota wyjaśniająca 1.1. Wymagania stawiane studentom Student musi posiadać następujące kompetencje początkowe: podstawowe przepisy nauk matematyczno-przyrodniczych; opanować umiejętności niezależności

Podlega publikacji w prasie otwartej Chromatografy cieczowe Agilent 1100, Agilent 100 Wpisane do Państwowego Rejestru Przyrządów Pomiarowych Kłamstwo A6 Zamiast Wydawane zgodnie z dokumentacją techniczną

MINISTERSTWO EDUKACJI I NAUKI REPUBLIKI KAZACHSTANU PAŃSTWOWY UNIWERSYTET IM. SHAKARIMA Z MIASTA SEMEY Dokument QMS Poziom 3 UP KV UP KV CURRICULUM wybranego przez Ciebie komponentu Wersja 1 z „08”

Federalna Agencja Edukacji Państwowa Instytucja Edukacyjna Wyższego Kształcenia Zawodowego Vladimir State University V.G. CHROMATOGRAFICZNE METODY ANALIZY AMELINU

Wszystkie aspekty jednego kryształu 09-312-6029RU Wytyczne Produkty naftowe. Definicja typu Aromatyczne węglowodory w średnich destylatach. Metoda wysokosprawnej chromatografii cieczowej z

Wykład 7. ZJAWISKA POWIERZCHNIOWE 1. Napięcie powierzchniowe 1.1. energia powierzchniowa. Do tej pory nie braliśmy pod uwagę istnienia interfejsu pomiędzy różnymi mediami*. Jednak jego obecność może być bardzo

Program nauczania oparty jest na standardzie edukacyjnym OSVO 1-31 05 01 2013 i programie nauczania uczelni G 31 153/ac. KOMPILER 2013: V.A.Vinarsky, profesor nadzwyczajny, kandydat nauk chemicznych, profesor nadzwyczajny REKOMENDOWANE

1 Związki wielkocząsteczkowe (Łysenko EA) Wykład 7. Frakcjonowanie makrocząsteczek 2 1. Pojęcie frakcjonowania. 2. Frakcjonowanie preparatywne. 3. Metoda miareczkowania turbidymetrycznego. 4. Żel penetrujący

08, tom http://dx.doi.org/0.6787/nydha-68-878-08---07- NAUKOWE PODEJŚCIE DO BADAŃ STANDARYZACJA LEKÓW MEGOSYNY I JEGO ZŁOŻONEGO ZWIĄZKU MEGAFERON Ziyaev Kh.L., Nazirova Ya .K., Khaitbaev A.A.

Podsumowanie informacji technicznych Agilent SureMass Streszczenie Analiza ręczna lub separacja pików programowa była tradycyjnie stosowana w analizie chromatogramów GC/MS o pełnym spektrum w celu izolacji

1. Wstęp.

2. Powstanie i rozwój chromatografii.

3. Klasyfikacja metod chromatograficznych.

4. Chromatografia na fazie stałej:

a) chromatografia gazowa (adsorpcja gazu);

b) chromatografia cieczowa (adsorpcja cieczy).

5. Chromatografia na ciekłej fazie stacjonarnej:

a) chromatografia gazowo-cieczowa;

b) chromatografia żelowa.

6. Wniosek.

Podobnie jak promienie widma, różne składniki mieszaniny pigmentów są równomiernie rozmieszczone w kolumnie węglanu wapnia, co pozwala na ich jakościowe i ilościowe oznaczenie. Otrzymany w ten sposób preparat nazywam chromatogramem, a proponowaną metodę – chromatografią.

MS Tsvet, 1906

Wstęp

Przed koniecznością rozdzielenia i analizy mieszaniny substancji stoi nie tylko chemik, ale także wielu innych specjalistów.

W potężnym arsenale chemicznych i fizykochemicznych metod separacji, analizy, badania struktury i właściwości poszczególnych związków chemicznych i ich złożonych mieszanin jedno z czołowych miejsc zajmuje chromatografia.

Chromatografia to fizykochemiczna metoda rozdzielania i analizy mieszanin gazów, par, cieczy lub substancji rozpuszczonych oraz określania właściwości fizykochemicznych poszczególnych substancji, oparta na rozkładzie rozdzielonych składników mieszanin pomiędzy dwie fazy: ruchomą i stacjonarną. Substancje tworzące fazę stacjonarną nazywane są sorbentami. Faza stacjonarna może być stała lub ciekła. Faza ruchoma to strumień cieczy lub gazu przefiltrowany przez złoże sorbentu. Faza ruchoma pełni funkcję rozpuszczalnika i nośnika analizowanej mieszaniny substancji, przeniesionej do stanu gazowego lub ciekłego.

Wyróżnia się dwa rodzaje sorpcji: adsorpcja – absorpcja substancji przez powierzchnię stałą oraz absorpcja – rozpuszczanie gazów i cieczy w ciekłych rozpuszczalnikach.

2. Powstanie i rozwój chromatografii

Pojawienie się chromatografii jako metody naukowej wiąże się z nazwiskiem wybitnego rosyjskiego naukowca Michaiła Semenowicza Cwieta (1872–1919), który w 1903 r. odkrył chromatografię w trakcie badań nad mechanizmem konwersji energii słonecznej w barwnikach roślinnych. Za datę powstania metody chromatograficznej należy przyjąć ten rok.

SM. Barwnik przepuścił roztwór analitów i fazę ruchomą przez kolumnę adsorbentu w szklanej rurce. W związku z tym jego metodę nazwano chromatografią kolumnową. W 1938 roku N.A. Izmailow i M.S. Schreiber zaproponował modyfikację metody barwnej i przeprowadzenie rozdziału mieszaniny substancji na płycie pokrytej cienką warstwą adsorbentu. Tak powstała chromatografia cienkowarstwowa, która umożliwia przeprowadzenie analizy mikroilości substancji.

W 1947 r. Gapon, E.N. Gapon i F.M. Shemyakin jako pierwszy przeprowadził rozdział chromatograficzny mieszaniny jonów w roztworze, tłumacząc to obecnością reakcji wymiany pomiędzy jonami sorbentu a jonami zawartymi w roztworze. Tym samym otworzył się kolejny kierunek chromatografii - chromatografia jonowymienna. Obecnie chromatografia jonowymienna jest jednym z najważniejszych obszarów metody chromatograficznej.

EN i G.B. Gapon w 1948 roku wdrożył to, co M.S. Pokoloruj pomysł możliwości chromatograficznego rozdziału mieszaniny substancji w oparciu o różnice w rozpuszczalności trudno rozpuszczalnych osadów. Pojawiła się chromatografia osadowa.

W 1957 r. M. Goley zaproponował zastosowanie sorbentu na wewnętrznych ściankach rurki kapilarnej – chromatografia kapilarna. Opcja ta umożliwia analizę mikroilości mieszanin wieloskładnikowych.

W latach 60. XX wieku możliwa stała się synteza żeli jonowych i nienaładowanych o ściśle określonych rozmiarach porów. Umożliwiło to opracowanie wariantu chromatografii, którego istotą jest rozdział mieszaniny substancji w oparciu o różnicę w ich zdolności przenikania do żelu – chromatografia żelowa. Metoda ta pozwala na rozdzielenie mieszanin substancji o różnych masach cząsteczkowych.

Obecnie chromatografia uległa znacznemu rozwojowi. Obecnie różne metody chromatografii, zwłaszcza w połączeniu z innymi metodami fizycznymi i fizykochemicznymi, pomagają naukowcom i inżynierom w rozwiązywaniu różnych, często bardzo złożonych problemów w badaniach naukowych i technologii.

3. Klasyfikacja metod chromatograficznych

Różnorodność modyfikacji i wariantów metody chromatograficznej wymaga ich usystematyzowania lub klasyfikacji.

Klasyfikacja może opierać się na różnych kryteriach, a mianowicie:

1. stan skupienia faz;

2. mechanizm separacji;

3. sposób przeprowadzenia procesu;

4. cel procesu.

Klasyfikacja ze względu na stan skupienia faz:

chromatografia gazowa (faza ruchoma - gaz), gaz-ciecz (faza ruchoma - gaz, faza stacjonarna - ciecz), ciecz (faza ruchoma - ciecz).

Klasyfikacja według mechanizmu separacji.

Chromatografia adsorpcyjna polega na selektywnej adsorpcji (absorpcji) poszczególnych składników analizowanej mieszaniny przez odpowiednie adsorbenty. Chromatografię adsorpcyjną dzieli się na cieczową (chromatografia adsorpcyjna cieczowa) i gazową (chromatografia adsorpcyjna gazowa).

Chromatografia jonowymienna opiera się na wykorzystaniu procesów wymiany jonowej zachodzących pomiędzy ruchomymi jonami adsorbentu a jonami elektrolitu, gdy roztwór analitu przepuszcza się przez kolumnę wypełnioną substancją jonowymienną (wymiennik jonowy). Wymieniacze jonowe to nierozpuszczalne nieorganiczne i organiczne związki wielkocząsteczkowe. Jako wymieniacze jonowe stosuje się tlenek glinu, permutyt, węgiel sulfonowany i różnorodne syntetyczne organiczne substancje jonowymienne - żywice jonowymienne.

Chromatografia sedymentacyjna opiera się na różnej rozpuszczalności osadów utworzonych przez składniki analizowanej mieszaniny pod wpływem specjalnych odczynników. Na przykład, gdy roztwór mieszaniny soli Hg (II) i Pb przepuszcza się przez kolumnę z nośnikiem wstępnie impregnowanym roztworem KI, tworzą się 2 kolorowe warstwy: górna, zabarwiona na pomarańczowo-czerwono (HgI 2), a dolna ma kolor żółty (PbI 2).

Klasyfikacja ze względu na sposób prowadzenia procesu.

Chromatografia kolumnowa jest rodzajem chromatografii, w której kolumna służy jako nośnik dla nieruchomego rozpuszczalnika.

Chromatografia bibułowa jest rodzajem chromatografii, w której zamiast kolumny stosuje się paski lub arkusze bibuły filtracyjnej niezawierającej zanieczyszczeń mineralnych jako nośnik dla nieruchomego rozpuszczalnika. W tym przypadku na krawędź paska papieru nanosi się kroplę roztworu badawczego, np. mieszaniny roztworów soli Fe(III) i Co(II). Bibułkę zawiesza się w zamkniętej komorze (rys. 1), opuszczając jej brzeg wraz z naniesioną na nią kroplą roztworu badawczego do naczynia z mobilnym rozpuszczalnikiem, np. alkoholem n-butylowym. Mobilny rozpuszczalnik, przemieszczając się po papierze, zwilża go. W tym przypadku każda substancja zawarta w analizowanej mieszaninie porusza się ze swoją właściwą prędkością w tym samym kierunku, co rozpuszczalnik. Po zakończeniu rozdziału jonów papier suszy się, a następnie spryskuje odczynnikiem, w tym przypadku roztworem K 4, który tworzy z oddzielanymi substancjami barwne związki (niebieskie - z jonami żelaza, zielone - z jonami kobaltu ). Powstałe strefy w postaci kolorowych plam pozwalają na stwierdzenie obecności poszczególnych składników.

Chromatografia bibułowa w połączeniu z wykorzystaniem odczynników organicznych pozwala na jakościową analizę złożonych mieszanin kationów i anionów. Za pomocą jednego odczynnika można wykryć na jednym chromatogramie wiele substancji, ponieważ każda substancja charakteryzuje się nie tylko odpowiednim zabarwieniem, ale także określonym położeniem na chromatogramie.

Chromatografia cienkowarstwowa jest rodzajem chromatografii podobnym do chromatografii bibułowej pod względem mechanizmu rozdzielania. Różnica między nimi polega na tym, że zamiast arkuszy papieru, separacja odbywa się na płytach pokrytych cienką warstwą sorbentu ze sproszkowanego tlenku glinu, celulozy, zeolitów, żelu krzemionkowego, ziemi okrzemkowej itp. i zatrzymanie nieruchomego rozpuszczalnika. Główną zaletą chromatografii cienkowarstwowej jest prostota aparatury, prostota i duża szybkość eksperymentu, wystarczająca przejrzystość rozdziału mieszaniny substancji oraz możliwość analizy ultramikroilości substancji.

Klasyfikacja ze względu na cel procesu chromatograficznego.

Chromatografia ma ogromne znaczenie jako metoda analizy jakościowej i ilościowej mieszanin substancji (chromatografia analityczna).

Chromatografia preparatywna to rodzaj chromatografii, w którym rozdział mieszaniny substancji przeprowadza się w celach preparatywnych, tj. uzyskanie mniej lub bardziej znaczących ilości substancji w postaci czystej, wolnej od zanieczyszczeń. Zadaniem chromatografii preparatywnej może być także zatężanie, a następnie wyodrębnianie z mieszaniny substancji zawartych w postaci mikrozanieczyszczeń do substancji głównej.

Chromatografia nieanalityczna to rodzaj chromatografii stosowany jako metoda badań naukowych. Służy do badania właściwości układów, takich jak roztwory, kinetyka procesów chemicznych, właściwości katalizatorów i adsorbentów.

Zatem chromatografia jest uniwersalną metodą analizy mieszanin substancji, otrzymywania substancji w czystej postaci, a także metodą badania właściwości układów.

4. Chromatografia na fazie stałej

a) Chromatografia gazowa (adsorpcja gazu).

Chromatografia gazowa jest metodą chromatograficzną, w której fazą ruchomą jest gaz. Chromatografia gazowa zyskała największe zastosowanie do rozdzielania, analizy i badania substancji i ich mieszanin, przechodzących bez rozkładu w stan pary.

Jedną z możliwości chromatografii gazowej jest chromatografia adsorpcyjna gazowa – metoda, w której fazą stacjonarną jest stały adsorbent.

W chromatografii gazowej jako fazę ruchomą (gaz nośny) stosuje się gaz obojętny: hel, azot, argon, znacznie rzadziej wodór i dwutlenek węgla. Czasami gazem nośnym jest para lotnych cieczy.

Proces chromatografii gazowej zazwyczaj przeprowadza się w specjalnych urządzeniach zwanych chromatografami gazowymi (ryc. 3). Każdy z nich posiada układ zasilania przepływem gazu nośnego, układ przygotowania i wtrysku mieszaniny testowej, kolumnę chromatograficzną z układem kontroli temperatury, układ analizujący (detektor) oraz układ rejestracji wyników separacji i analiz (rejestrator).

Temperatura ma ogromne znaczenie w chromatografii adsorpcyjnej gazu. Jego rolą jest przede wszystkim zmiana równowagi sorpcji w układzie gaz-ciało stałe. Od prawidłowego doboru temperatury kolumny zależy stopień rozdzielenia składników mieszaniny, wydajność kolumny i ogólna szybkość analizy. Istnieje pewien zakres temperatur kolumny, w którym analiza chromatograficzna jest optymalna. Zwykle ten zakres temperatur mieści się w obszarze bliskim temperatury wrzenia oznaczanej związek chemiczny. Gdy temperatury wrzenia składników mieszaniny znacznie się od siebie różnią, stosuje się programowanie temperatury kolumny.

Rozdział w kolumnie chromatograficznej jest najważniejszą, ale wstępną operacją całego procesu analizy metodą chromatografii gazowej. Z reguły mieszaniny binarne (gaz nośny – składnik) opuszczające kolumnę dostają się do urządzenia detekcyjnego. Tutaj zmiany stężeń składników w czasie zamieniane są na sygnał elektryczny rejestrowany za pomocą specjalnego układu w postaci krzywej zwanej chromatogramem. Wyniki całego eksperymentu w dużej mierze zależą od prawidłowego wyboru rodzaju detektora i jego konstrukcji. Istnieje kilka klasyfikacji detektorów. Istnieją detektory różnicowe i całkowe. Detektory różnicowe rejestrują chwilową wartość jednej z charakterystyk (stężenia lub przepływu) w czasie. Detektory integralne sumują ilość substancji w określonym przedziale czasu. Stosowane są także detektory o różnej zasadzie działania, czułości i przeznaczeniu: termokonduktometryczne, jonizacyjne, spektroskopowe, spektrometrii mas, kulometryczne i wiele innych.

Zastosowanie chromatografii adsorpcyjnej gazu

Chromatografia adsorpcyjna gazu stosowana jest w przemyśle chemicznym i petrochemicznym do analizy produktów syntezy chemicznej i petrochemicznej, składu frakcji olejowych, określenia czystości odczynników oraz zawartości kluczowych produktów na różnych etapach procesów technologicznych itp.

Analiza gazów trwałych i lekkich węglowodorów, w tym izomerów, metodą chromatografii gazowej zajmuje 5 - 6 minut. Wcześniej w tradycyjnych analizatorach gazów analiza ta trwała 5-6 godzin. Wszystko to doprowadziło do tego, że chromatografia gazowa zaczęła być szeroko stosowana nie tylko w instytutach badawczych i laboratoriach kontrolno-pomiarowych, ale także weszła do zintegrowanych systemów automatyki przedsiębiorstw przemysłowych.

Obecnie chromatografię gazową wykorzystuje się także w poszukiwaniach złóż ropy i gazu, umożliwiając określenie zawartości substancji organicznych w próbkach pobranych z gleb, wskazując na bliskość złóż ropy i gazu.

Chromatografię gazową z powodzeniem stosuje się w kryminalistyce, gdzie wykorzystuje się ją do ustalenia tożsamości próbek plam krwi, benzyny, olejów, podróbek drogich produktów spożywczych itp. Bardzo często do określenia zawartości alkoholu we krwi kierowców samochodów osobowych wykorzystuje się chromatografię gazową. Wystarczy kilka kropli krwi z palca, aby dowiedzieć się, ile, kiedy i jakiego napoju alkoholowego wypił.

Chromatografia gazowa pozwala nam uzyskać cenne i unikalne informacje na temat składu zapachowego produktów spożywczych takich jak sery, kawa, kawior, koniak itp. Czasami informacje uzyskane za pomocą analizy chromatografii gazowej nas nie zadowalają. Nierzadko zdarza się np., że produkty spożywcze zawierają nadmierną ilość pestycydów lub sok owocowy zawiera trichloroetylen, który wbrew zakazom stosowano w celu zwiększenia stopnia ekstrakcji karotenu z owoców itp. Ale to właśnie te informacje chronią zdrowie ludzkie.

Jednak nierzadko zdarza się, że ludzie po prostu zaniedbują otrzymane informacje. Przede wszystkim dotyczy to palenia. Szczegółowa analiza chromatograficzna gazowa od dawna wykazała, że ​​dym papierosowy i papierosowy zawiera aż 250 różnych węglowodorów i ich pochodnych, z czego około 50 ma działanie rakotwórcze. Dlatego rak płuc występuje 10 razy częściej u palaczy, a mimo to miliony ludzi w dalszym ciągu zatruwają siebie, swoich kolegów i krewnych.

Chromatografia gazowa ma szerokie zastosowanie w medycynie do oznaczania zawartości wielu leków, oznaczania poziomu kwasów tłuszczowych, cholesterolu, sterydów itp. w ciele pacjenta. Analizy takie dostarczają niezwykle ważnych informacji o stanie zdrowia człowieka, przebiegu jego choroby, skuteczności stosowania niektórych leków.

Badania naukowe z zakresu metalurgii, mikrobiologii, biochemii, rozwoju środków ochrony roślin i nowych leków, tworzenia nowych polimerów, materiały budowlane a w wielu innych bardzo różnorodnych obszarach praktycznej działalności człowieka nie można sobie wyobrazić bez tak potężnej metody analitycznej, jak chromatografia gazowa.

Chromatografię gazową z powodzeniem stosuje się do oznaczania zawartości wielopierścieniowych związków aromatycznych niebezpiecznych dla zdrowia człowieka w wodzie i powietrzu, poziomu benzyny w powietrzu na stacjach benzynowych, składu spalin samochodowych w powietrzu itp.

Metoda ta jest szeroko stosowana jako jedna z głównych metod monitorowania czystości środowiska.

Zajmuje się chromatografią gazową ważne miejsce w naszym życiu, dostarczając nam kolosalnej ilości informacji. W gospodarce narodowej i organizacjach badawczych wykorzystuje się ponad 20 tysięcy różnych chromatografów gazowych niezastąpieni pomocnicy w rozwiązywaniu wielu wymagające zadania z którymi na co dzień spotykają się badacze i inżynierowie.

b) Chromatografia cieczowa (adsorpcja cieczy).

Chromatografia cieczowa to grupa odmian chromatografii, w których fazą ruchomą jest ciecz.

Jednym z wariantów chromatografii cieczowej jest chromatografia adsorpcyjna cieczy – metoda, w której fazą stacjonarną jest stały adsorbent.

Choć chromatografię cieczową odkryto przed chromatografią gazową, to w okres wyjątkowo intensywnego rozwoju weszła ona dopiero w drugiej połowie XX wieku. Obecnie pod względem stopnia rozwoju teorii procesu chromatograficznego i techniki oprzyrządowania, pod względem wydajności i szybkości separacji, niewiele ustępuje metodzie separacji za pomocą chromatografii gazowej. Jednak każdy z tych dwóch głównych typów chromatografii ma swój własny preferowany obszar zastosowania. Jeśli chromatografia gazowa nadaje się głównie do analizy, rozdzielania i badania substancji chemicznych o masie cząsteczkowej 500 - 600, to chromatografia cieczowa może być stosowana do substancji o masie cząsteczkowej od kilkuset do kilku milionów, w tym niezwykle złożonych makrocząsteczek polimerów, białka i kwasy nukleinowe. Jednak przeciwieństwo różnych metod chromatograficznych jest z natury pozbawione zdrowy rozsądek, ponieważ metody chromatograficzne skutecznie się uzupełniają, a do samego zadania konkretnego badania należy podejść inaczej, a mianowicie, która metoda chromatograficzna pozwala na jego rozwiązanie z większą szybkością, zawartością informacyjną i mniejszym kosztem.

Podobnie jak w chromatografii gazowej, współczesna chromatografia cieczowa wykorzystuje detektory, które pozwalają na ciągłą rejestrację stężenia analitu w strumieniu cieczy wypływającym z kolumny.

Nie ma jednego uniwersalnego detektora do chromatografii cieczowej. Dlatego w każdym konkretnym przypadku należy wybrać najbardziej odpowiedni detektor. Najbardziej rozpowszechnione są detektory ultrafioletowe, refraktometryczne, mikroadsorpcyjne i transportowo-jonizacyjne.

Detektory spektrometryczne. Detektory tego typu są bardzo czułymi urządzeniami selektywnymi, pozwalającymi na oznaczanie bardzo małych stężeń substancji w przepływie fazy ciekłej. Ich odczyty w niewielkim stopniu zależą od wahań temperatury i innych przypadkowych zmian w środowisku. Jedną z ważnych cech detektorów spektrometrycznych jest przezroczystość większości rozpuszczalników stosowanych w chromatografii cieczowej w roboczym zakresie długości fal.

Najczęściej absorpcję wykorzystuje się w obszarze UV, rzadziej w obszarze IR. W obszarze UV ​​stosuje się urządzenia, które działają w szerokim zakresie - od 200 nm do widzialnej części widma, lub w określonych długościach fal, najczęściej przy 280 i 254 nm. Jako źródła promieniowania stosuje się lampy rtęciowe niskociśnieniowe (254 nm), średniociśnieniowe (280 nm) oraz odpowiednie filtry.

Detektory mikroadsorpcyjne. Działanie detektorów mikroadsorpcyjnych polega na wydzielaniu ciepła podczas adsorpcji substancji na adsorbencie wypełniającym celę detektora. Mierzy się jednak nie ciepło, ale temperaturę adsorbentu, do której zostaje on nagrzany w wyniku adsorpcji.

Detektor mikroadsorpcyjny jest instrumentem dość czułym. Jego czułość zależy przede wszystkim od ciepła adsorpcji.

Detektory mikroadsorpcyjne są uniwersalne, nadają się do wykrywania zarówno substancji organicznych, jak i nieorganicznych. Jednak uzyskanie na nich wystarczająco wyraźnych chromatogramów jest trudne, szczególnie w przypadku niepełnego rozdzielenia składników mieszaniny.

5. Chromatografia na ciekłej fazie stacjonarnej

a) Chromatografia gazowo-cieczowa

Chromatografia gazowo-cieczowa jest metodą chromatografii gazowej, w której fazą stacjonarną jest ciecz o niskiej lotności osadzona na stałym nośniku.

Ten rodzaj chromatografii stosuje się do oddzielania gazów i par cieczy.

Główna różnica między chromatografią gazowo-cieczową a chromatografią adsorpcyjną gazową polega na tym, że w pierwszym przypadku metoda opiera się na wykorzystaniu procesu rozpuszczania, a następnie odparowania gazu lub pary z warstewki cieczy utrzymywanej na stałym, obojętnym nośniku; w drugim przypadku proces separacji polega na adsorpcji, a następnie desorpcji gazu lub pary na powierzchni substancji stałej – adsorbentu.

Proces chromatografii można schematycznie przedstawić w następujący sposób. Mieszaninę gazów lub par lotnych cieczy wtryskuje się strumieniem gazu nośnego do kolumny wypełnionej nieruchomym obojętnym nośnikiem, na której rozprowadzana jest nielotna ciecz (faza stacjonarna). Badane gazy i pary są absorbowane przez tę ciecz. Składniki rozdzielanej mieszaniny są następnie selektywnie usuwane w określonej kolejności z kolumny.

W chromatografii gazowo-cieczowej stosuje się szereg detektorów, które reagują specyficznie na dowolne substancje organiczne lub na substancje organiczne z określoną grupą funkcyjną. Należą do nich detektory jonizacyjne, detektory wychwytu elektronów, detektory termojonowe, spektrofotometryczne i niektóre inne.

Detektor płomieniowo-jonizacyjny (FID). Działanie FID polega na tym, że substancje organiczne dostające się do płomienia palnika wodorowego ulegają jonizacji, w wyniku czego w komorze detektora będącej jednocześnie komorą jonizacyjną powstaje prąd jonizacyjny, którego siła jest proporcjonalna do liczby naładowanych cząstek.

FID jest wrażliwy tylko na związki organiczne i nie jest wrażliwy lub bardzo słabo wrażliwy na gazy, takie jak powietrze, tlenki siarki i węgla, siarkowodór, amoniak, dwusiarczek węgla, para wodna i szereg innych związków nieorganicznych. Niewrażliwość FID na powietrze pozwala na wykorzystanie go do określenia zanieczyszczenia powietrza różnymi substancjami organicznymi.

W działaniu FID stosowane są 3 gazy: gaz nośny (hel lub azot), wodór i powietrze. Wszystkie 3 gazy muszą mieć wysoką czystość.

Detektor argonu. W detektorze argonu jonizacja powstaje w wyniku zderzenia cząsteczek analitu z metastabilnymi atomami argonu powstającymi w wyniku narażenia na promieniowanie radioaktywne B.

Detektor termojonowy. Zasada działania detektora termojonowego polega na tym, że sole metali alkalicznych odparowując w płomieniu palnika, selektywnie reagują ze związkami zawierającymi halogeny lub fosfor. W przypadku braku takich związków w komorze jonizacyjnej detektora ustala się równowaga atomów metali alkalicznych. Obecność atomów fosforu, w wyniku ich reakcji z atomami metali alkalicznych, zaburza tę równowagę i powoduje pojawienie się w komorze prądu jonowego.

Ponieważ detektor termionowy ma najwyższą czułość na związki zawierające fosfor, nazywa się go fosforem. Detektor ten jest używany głównie do analizy pestycydów fosforoorganicznych, insektycydów i szeregu związków biologicznie aktywnych.

b) Chromatografia żelowa

Chromatografia żelowa (filtracja żelowa) to metoda rozdzielania mieszanin substancji o różnych masach cząsteczkowych poprzez filtrację analizowanego roztworu przez usieciowane żele komórkowe.

Rozdzielenie mieszaniny substancji następuje, jeśli rozmiary cząsteczek tych substancji są różne, a średnica porów ziaren żelu jest stała i mogą przechodzić tylko te cząsteczki, których wymiary są mniejsze niż średnica otworów w pory żelowe. Podczas filtrowania roztworu analizowanej mieszaniny mniejsze cząsteczki, wnikając do porów żelu, zatrzymują się w rozpuszczalniku zawartym w tych porach i poruszają się wzdłuż warstwy żelu wolniej niż duże cząsteczki, które nie są w stanie przeniknąć do porów. Zatem chromatografia żelowa umożliwia rozdzielenie mieszaniny substancji w zależności od wielkości i masy cząsteczkowej cząstek tych substancji. Ta metoda separacji jest dość prosta, szybka i, co najważniejsze, pozwala na rozdzielenie mieszanin substancji w łagodniejszych warunkach niż inne metody chromatograficzne.

Jeśli wypełnisz kolumnę granulkami żelowymi, a następnie wlejesz do niej roztwór różne substancje o różnych masach cząsteczkowych, wówczas gdy roztwór przemieszcza się wzdłuż warstwy żelu w kolumnie, mieszanina ta ulegnie rozdzieleniu.

Początkowy okres doświadczenia: nałożenie roztworu analizowanej mieszaniny na warstwę żelu w kolumnie. Drugi etap - żel nie zapobiega przedostawaniu się małych cząsteczek do porów, podczas gdy duże cząsteczki pozostają w roztworze otaczającym granulki żelu. Kiedy warstwę żelu przemywa się czystym rozpuszczalnikiem, duże cząsteczki zaczynają poruszać się z prędkością bliską prędkości rozpuszczalnika, natomiast małe cząsteczki muszą najpierw przedostać się z wewnętrznych porów żelu do przestrzeni pomiędzy ziarnami i, jako wyniku, zostają zatrzymane i wypłukane później przez rozpuszczalnik. Mieszaninę substancji rozdziela się według ich masy cząsteczkowej. Substancje wypłukuje się z kolumny w kolejności malejącej masy cząsteczkowej.

Zastosowanie chromatografii żelowej.

Głównym celem chromatografii żelowej jest rozdział mieszanin związków wielkocząsteczkowych i określenie rozkładu mas cząsteczkowych polimerów.

Jednakże chromatografia żelowa jest równie stosowana do rozdzielania mieszanin substancji o średniej masie cząsteczkowej, a nawet związków o niskiej masie cząsteczkowej. W tym przypadku bardzo ważne jest, aby chromatografia żelowa umożliwiała rozdział w temperaturze pokojowej, co wypada korzystnie w porównaniu z chromatografią gazowo-cieczową, która wymaga ogrzewania w celu przeniesienia analitów do fazy gazowej.

Rozdzielenie mieszaniny substancji metodą chromatografii żelowej jest również możliwe, gdy masy cząsteczkowe analizowanych substancji są bardzo zbliżone lub nawet równe. W tym przypadku wykorzystuje się oddziaływanie substancji rozpuszczonych z żelem. Ta interakcja może być tak znacząca, że ​​znosi różnice w rozmiarach cząsteczek. Jeżeli charakter interakcji z żelem jest różny dla różnych substancji, różnicę tę można wykorzystać do rozdzielenia interesującej mieszaniny.

Przykładem jest zastosowanie chromatografii żelowej w diagnostyce chorób tarczycy. Rozpoznanie ustala się na podstawie ilości jodu oznaczonej podczas analizy.

Podane przykłady zastosowania chromatografii żelowej ukazują jej szerokie możliwości rozwiązywania różnorodnych problemów analitycznych.

Wniosek

Jako naukowa metoda zrozumienia otaczającego nas świata, chromatografia stale się rozwija i udoskonala. Dziś jest tak często i tak szeroko wykorzystywana w badaniach naukowych, medycynie, biologii molekularnej, biochemii, technologii i gospodarce narodowej, że bardzo trudno znaleźć dziedzinę wiedzy, w której chromatografia nie znalazłaby zastosowania.

Chromatografia jako metoda badawcza o wyjątkowych możliwościach jest potężnym czynnikiem pozwalającym zrozumieć i przekształcić coraz bardziej złożony świat w interesie stworzenia akceptowalnych warunków życia ludzi na naszej planecie.

BIBLIOGRAFIA

1. Aivazov B.V. Wprowadzenie do chromatografii. - M .: Vyssh.shk., 1983 - s. 8-18, 48-68, 88-233.

2. Kreshkov A.P. Podstawy chemii analitycznej. Podstawy teoretyczne. Analiza jakościowa, tom pierwszy, wyd. 4, poprawione. M., „Chemia”, 1976 – s. 25 119-125.

3. Sakodynsky K.I., Orekhov B.I. Chromatografia w nauce i technologii. - M.: Wiedza, 1982 - s. 3-20, 28-38, 58-59.

Wstęp

Wysokosprawna chromatografia cieczowa (HPLC) to jedna ze skutecznych metod rozdzielania złożonych mieszanin substancji, która znajduje szerokie zastosowanie zarówno w chemii analitycznej, jak i technologii chemicznej. Podstawą rozdziału chromatograficznego jest udział składników rozdzielanej mieszaniny w złożonym układzie oddziaływań van der Waalsa (głównie międzycząsteczkowych) na granicy faz. Jako metoda analizy HPLC należy do grupy metod, która ze względu na złożoność badanych obiektów polega na wstępnym rozdzieleniu wyjściowej złożonej mieszaniny na stosunkowo proste. Powstałe proste mieszaniny są następnie analizowane konwencjonalnymi metodami fizykochemicznymi lub specjalnymi metodami opracowanymi do chromatografii.

Historia rozwoju chromatografii cieczowej

Chromatografię odkrył M.S. Tsvet w 1903 roku w postaci metody kolumny adsorpcyjnej na cieczy. W metodzie tej stosowano adsorbenty o wielkości ziaren powyżej 50–100 µm, eluent przechodził przez kolumnę grawitacyjnie ze względu na grawitację, nie zastosowano detektorów przepływu. Rozdzielanie przebiegało powoli, przez kilka godzin i w tym trybie chromatografia cieczowa nie mogła być stosowana do celów analitycznych. W latach 1965-1970. wysiłki specjalistów w różnych krajach skierowane były na stworzenie ekspresowej chromatografii cieczowej. Było oczywiste, że aby zwiększyć stopień separacji, konieczne było skrócenie dróg dyfuzji zewnętrznej i wewnętrznej. Można to osiągnąć poprzez zmniejszenie średnicy ziaren adsorbentu. Wypełnienie kolumn drobnymi ziarnami (5-10 µm) powodowało powstanie wysokiego ciśnienia wlotowego, co wymagało zastosowania pomp wysokociśnieniowych. Tak narodziła się wysokociśnieniowa chromatografia cieczowa. Wraz z przejściem na adsorbenty drobnej frakcji wydajność kolumn znacznie wzrosła (na jednostkę długości, setki razy wyższa niż wydajność kolumn w chromatografii gazowej), dlatego nowoczesną ekspresową analityczną chromatografię cieczową nazwano wysokosprawną chromatografią cieczową (HPLC ). Rozwój sztywnych drobnoziarnistych adsorbentów (5 lub 10 µm), stworzenie pomp wysokociśnieniowych (ponad 200 atm.) i detektorów przepływu - wszystko to zapewniło wysoką wydajność HPLC. Pod względem czasów rozdziału nie ustępowała chromatografii gazowej, a pod względem obszarów zastosowań znacznie ją przewyższała. Okres ten zaczęto nazywać drugimi narodzinami chromatografii cieczowej, odrodzeniem, okresem jej renesansu.

Jednym z pierwszych komercyjnych chromatografów cieczowych był DuPont Model 820 (1968). Poprzedziło to opracowanie serii detektorów do chromatografii cieczowej: detektora konduktometrycznego (1951), detektora ciepła adsorpcji (1959), detektora współczynnika załamania światła (1962), detektora UV (1966), chromatografu cieczowego / układ spektrometru mas (1973), pierwsza wersja detektora na układzie diodowym (1976).

W 1969 roku I. Halash i I. Sebastian zaproponowali sorbenty z chemicznie szczepionymi łańcuchami alkilowymi („sorbenty szczotkowe”) z wiązaniami Si-O-C. Związek ten okazał się niestabilny. W 1970 roku J. Kirkland opracował sorbenty z bardziej stabilnymi wiązaniami Si-O-Si. Gwoli sprawiedliwości należy zaznaczyć, że modyfikację taką zaproponował znacznie wcześniej (1959 rok) K.D. Szczerbakowa i A.V. Kisielew.

W naszym kraju chromatografy cieczowe opracowano w latach 1969-1972, są to modele Tsvet-1-69, Tsvet-304 i KhG-1301.