Лекция 4. Хроматографические методы анализа

2. Цель лекции: Дать понятие о хроматографии. Рассмотреть классификацию хроматографических методов анализа и их теоретические основы.

 

3. Тезисы лекции: Хроматография − область науки, изучающая процессы, основан­ные на перемещении зоны вещества вдоль слоя сорбента в потоке под­вижной фазы и связанные с многократным повторением сорбционных и десорбционных актов.

В любом варианте хроматографических методов используют сочета­ние неподвижной фазы (НФ) и подвижной фазы (ПФ). ПФ (газ, жидкость) в процессе хроматографирования непре­рывно перемещается вдоль неподвижной фазы (твердое тело, жидкость), так что частицы хроматографируемых веществ, переносимые вместе с ПФ, могут многократно переходить из подвижной фазы в неподвижную и наоборот. Разделение веществ с помощью хроматографии основано на различном сродстве разделяемых веществ к подвижной и неподвижной фазам. Различие в сродстве приводит к различию в скоростях движения частиц разделяемых веществ вместе с подвижной фазой и в итоге к их разделению

Классификация хроматографиче­ских методов по механизму разделения веществ:

а) Адсорбци­онная хроматография − основана на использовании неодинаковой спо­собности разделяемых компонентов вступать в специфическое взаимо­действие с поверхностью адсорбента.

б) Распределительная хроматография − основана на использовании
различий в коэффициентах распределения разделяемых компонентов между
ПФ и НФ, представляющей собой жидкость. За коэффициент распределения
принимают отношение равновесной концентрации хроматографируемого
вещества в более полярной фазе к равновесной концентрации того же вещества менее полярной жидкой фазе.

в) Ионообменная хроматография − основана на использовании раз­
личной способности ионов разделяемых компонентов, находящихся в ПФ, к обмену с ионами НФ.

г) Хемихроматография − основана на использовании различной способности компонентов разделяемой смеси вступать в хи­мические реакции с реагентами, входящими в состав НФ. При этом раз­личают такие виды хемихроматорафии, как осадочная, окислительно-восстановительная, комплексообразовательная и биоспеци­фическая хроматография.

д) Эксклюзионная (ситовая, проникающая) хроматография − осно­вана на использовании различий между размерами частиц разделяемых компонентов и размерами пор НФ, которая представляет собой сорбент − пористое вещество. Сорбенты здесь играют роль молекулярных сит; они проницаемы только для частиц определенных размеров. Мелкие частицы проникают в поры сорбента и удерживаются там, а крупные − уносятся вместе с ПФ, не удерживаясь на сорбенте. Разновидность − гель-хроматография.

е) Электрохрома­тография (электрофорез), основана на использовании неодинаковой способности разных ионов в растворе перемещаться под действием внешнего электрического поля.

Классификация по технике эксперимента. Обычно различают ко­лоночную, капиллярную, плоскостную (тонкослойную, бумажную) хрома­тографию.

В случае колоночной хроматографии для разделения компонентов используют хроматографические колонки,заполненные тем или иным сорбентом.

В капиллярной хроматографии в качестве хроматографических колонок применяют капиллярные трубки из стекла или другого материала. При плоскостной хроматографии неподвижной фазой служит либо тон­кий слой сорбента, нанесенный на плоскую поверхность − стеклянную, алюминиевую, пластмассовую пластинку (тонкослойная хроматография), либо спе­циальная хроматографическая бумага,волокна которой покрыты тонким слоем воды или другой жидкости (бумажная хроматография). Вдоль плоской поверхности сорбента (НФ) перемеща­ется за счет капиллярных сил жидкая фаза.

Классификация по способу относительного перемещения фаз (по способу получения хроматограммы): фрон­тальная, элюентная (проявительная), вытеснительная хроматографии.

Одним из наиболее распространенных методов адсорбционной хро­матографии является тонкослойная хроматография (ТСХ) разновидность плоскостной хроматографии, при которой адсорбент ис­пользуют в виде тонкого слоя на пластинке.

На линию старта пластинки наносят пробу, после чего пла­стинку погружают в хроматографической камере в жидкую фазу ПФ, представляющую собой специально подобранную смесь растворителей. Под действием капиллярных сил ПФ самопроизвольно перемещается вдоль НФ от стартовой линии до линии фронта растворителя, увлекая с собой компоненты пробы, которые перемещаются с различной скоростью. По­сле достижения за время t ПФ линии фронта растворителя хроматографирование прерывают, пластинку извле­кают из хроматографической камеры, высушивают на воздухе и опреде­ляют положение пятен веществ на поверхности пластинки.

Для характеристики разделяемых компонентов в системевводят ко­эффициент подвижности R_f или (R_f - фактор):

(1.1), где V_i, = l_i /t и V_Е = L/t − соответственно скорости перемещения i-го компонента и растворителя Е; l_i и L − путь, пройденный i-м компонен­том и растворителем соответственно; t −время, необходимое для пере­мещения растворителя от линии старта до линии фронта растворителя. Расстояния l_i отсчитывают от линии старта до центра пятна соответст­вующего компонента.

В качестве сорбентов чаще всего применяют диоксид кремния − силикагель SiО₂ и оксид алюминия А1₂О₃, а также активированный уголь, сахарозу, карбонат кальция, целлюлозу, тальк, полиамидные смолы и т. д.

К распределительной хроматографии относится бумажная хромато­графия. В методе применяют специальную хроматографическую бумагу, по которой, пропитывая ее, перемещается жидкая ПФ. Различают нормально-фазовую и обращено-фазовуюбумажную хро­матографию.

В варианте нормально-фазовой бумажной хроматографии жидкой НФ является вода, сорбированная в виде тонкого слоя на волокнах и находя­щаяся в порах гидрофильной бумаги (до 25% по массе). Роль ПФ, играет другая жидкая фаза, например, органическая жидкость с добавлением кислот и воды. Жидкую органическую ПФ перед хроматографированием насыщают водой для того, чтобы ПФ не растворяла в себе воду, сорбированную на волокнах гидрофильной хроматографической бумаги. В нормально-фазовом варианте в качестве ПФ чаще всего применяют жидкие смеси, составленные из различных растворителей. Классическим примером такой ПФ является смесь уксусной кислоты, н-бутанола и воды в объемном отношении 1:4:5.

В варианте обращено-фазовой бумажной хроматографии жидкая НФ представляет собой органический растворитель, тогда как в роли жидкой ПФ выступает вода, водные или спиртовые растворы, смеси ки­слот со спиртами. Процесс проводят с использованием гидрофобной хро­матографической бумаги. Ее получают обработкой бумаги нафталином, силиконовыми маслами, парафином и т. д. Неполярные и малополярные органические растворители сорбируются на волокнах гид­рофобной бумаги и проникают в ее поры, образуя тонкий слой жидкой НФ. Вода не удерживается на такой бумаге, не смачивает ее. Техника бумажной хроматографии в общих чертах такая же, как и в методе ТСХ. Бумажная хроматография подобно методу ТСХ применяется как в качественном, так и в количественном анализе.

 

4. Иллюстративный материал:

Рис. 1. Схема разделения компонентов А и В.

5. Литература:

Основная: 1, 2, 3, 4, 5.

Дополнительная: 7, 8.

 

6. Контрольные вопросы:

· Классификация хроматографических методов анализа.

· Основные теоретические принципы хроматографии.

· Адсорбционная хроматография.

· Колоночная хроматография.

· Бумажная хроматография.

· Тонкослойная хроматография.

---

Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 74; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!