Flüssian einer Säule

Die Trennung eines Stoffgemisches in einer Adsorptionssäule erfolgt aufgrund ihrer unterschiedlichen Sorptionsfähigkeit auf einem bestimmten Adsorbens (gemäß dem von M. S. Tsvet festgelegten Gesetz der Adsorptionssubstitution).

Adsorbentien sind poröse Körper mit hochentwickelter innerer Oberfläche, die Flüssigkeiten mit Hilfe von zwischenmolekularen und Oberflächenphänomenen halten. Dies können polare und unpolare anorganische und organische Verbindungen sein. Polare Adsorptionsmittel umfassen Kieselgel (getrocknetes gelatinöses Siliciumdioxid), Aluminiumoxid, Calciumcarbonat, Cellulose, Stärke usw. Unpolare Sorbentien - Aktivkohle, Gummipulver und viele andere synthetisch erhaltene.

An die Adsorptionsmittel werden folgende Anforderungen gestellt: S sie dürfen keine chemischen Reaktionen mit der mobilen Phase und den zu trennenden Stoffen eingehen; S muss mechanische Festigkeit haben; S Körner des Adsorptionsmittels müssen den gleichen Dispersionsgrad aufweisen.

Bei der Wahl der Bedingungen für den chromatographischen Prozess werden die Eigenschaften des Adsorptionsmittels und der adsorbierten Substanzen berücksichtigt.

Bei der klassischen Flüssigsäulenchromatographie (LCC) wird ein Eluent (PF) durch eine Chromatographiesäule geleitet, die aus einem Glasröhrchen mit einem Durchmesser von 0,5–5 cm und einer Länge von 20–100 cm besteht, das mit einem Sorbens (NP) gefüllt ist. Der Eluent bewegt sich unter dem Einfluss der Schwerkraft. Die Geschwindigkeit seiner Bewegung kann durch den Kran am Fuß der Säule eingestellt werden. Das zu analysierende Gemisch wird oben auf die Säule gegeben. Während sich die Probe durch die Säule bewegt, trennen sich die Komponenten. In bestimmten Abständen werden Fraktionen des aus der Säule freigesetzten Eluenten entnommen, die mit einer beliebigen Methode analysiert werden, die eine Messung der Konzentrationen von Analyten erlaubt.

Die Säulenadsorptionschromatographie wird derzeit hauptsächlich nicht als eigenständige Analysemethode verwendet, sondern als Methode zur vorläufigen (manchmal endgültigen) Trennung komplexer Gemische in einfachere, d.h. zur Vorbereitung für die Analyse durch andere Methoden (einschließlich chromatographischer). Beispielsweise wird ein Gemisch von Tocopherolen auf einer Aluminiumoxidsäule aufgetrennt, das Elutionsmittel durchgeleitet und die &agr;-Tocopherol-Fraktion für die anschließende photometrische Bestimmung gesammelt.

Die chromatographische Trennung des Gemisches auf der Säule dauert aufgrund des langsamen Vordringens des PF lange. Zur Beschleunigung des Prozesses wird unter Druck chromatographiert. Diese Methode wird als Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) bezeichnet.

Die Modernisierung der Geräte der klassischen Flüssigsäulenchromatographie hat sie zu einer der zukunftsträchtigen und modernen Analysemethoden gemacht. Die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie ist eine praktische Methode zur Trennung, präparativen Isolierung und qualitativen und quantitativen Analyse von nichtflüchtigen, thermolabilen Verbindungen sowohl mit niedrigem als auch mit hohem Molekulargewicht.

Abhängig von der Art des verwendeten Sorbens verwendet diese Methode 2 Chromatographieoptionen: auf einem polaren Sorbens mit einem unpolaren Eluenten (Direktphasenoption) und auf einem unpolaren Sorbens mit einem polaren Eluenten – dem sogenannten Umkehrphasenhoch -Leistungsflüssigkeitschromatographie (RP HPLC).

Wenn der Eluent auf den Eluenten übergeht, stellt sich das Gleichgewicht unter RPHLC-Bedingungen um ein Vielfaches schneller ein als unter den Bedingungen von polaren Sorbentien und nichtwässrigen PFs. Dadurch und durch die Bequemlichkeit, mit Wasser und Wasser-Alkohol-Eluenten zu arbeiten, hat die RPHLC inzwischen große Popularität erlangt. Die meisten HPLC-Analysen werden mit dieser Methode durchgeführt.

Instrumentierung für HPLC

Ein Satz moderner HPLC-Geräte besteht in der Regel aus zwei Pumpen 3,4 (Abb. 7.1.1.1), die von einem Mikroprozessor 5 gesteuert werden und Elutionsmittel nach einem bestimmten Programm zuführen. Pumpen erzeugen einen Druck von bis zu 40 MPa. Die Probe wird durch eine spezielle Vorrichtung (Injektor) 7 direkt in den Eluentenstrom injiziert. Nach Passieren der Chromatographiesäule 8 werden die Substanzen von einem hochempfindlichen Flussdetektor 9 detektiert, dessen Signal vom Mikrocomputer 11 erfasst und verarbeitet wird. Gegebenenfalls werden Fraktionen zum Zeitpunkt der Spitzenleistung automatisch selektiert.

Säulen für die HPLC sind aus Edelstahl mit einem Innendurchmesser von 2 - 6 mm und einer Länge von 10 - 25 cm gefertigt und mit einem Sorbens (NF) gefüllt. Als NF werden Kieselgel, Aluminiumoxid oder modifizierte Sorbentien verwendet. Kieselgel wird üblicherweise modifiziert, indem verschiedene funktionelle Gruppen chemisch in seine Oberfläche eingeführt werden.

Detektoren. Die Registrierung der Ausgabe von der Säule einer separaten Komponente wird unter Verwendung eines Detektors durchgeführt. Zur Registrierung können Sie die Änderung eines beliebigen analytischen Signals verwenden, das von der mobilen Phase stammt und sich auf Art und Menge der Mischungskomponente bezieht. Die Flüssigkeitschromatographie verwendet analytische Signale wie Lichtabsorption oder Lichtemission der austretenden Lösung (photometrische und fluorimetrische Detektoren), Brechungsindex (refraktometrische Detektoren), Potential und elektrische Leitfähigkeit (elektrochemische Detektoren) usw.

Das kontinuierlich detektierte Signal wird vom Recorder aufgezeichnet. Ein Chromatogramm ist eine auf einem Tonbandgerät aufgezeichnete Folge von Detektorsignalen, die entstehen, wenn einzelne Komponenten eines Gemisches die Säule verlassen. Bei Auftrennung des Gemisches sind auf dem externen Chromatogramm separate Peaks sichtbar. Die Position des Peaks auf dem Chromatogramm dient der Identifizierung der Substanz, die Höhe bzw. Fläche des Peaks der quantitativen Bestimmung.

Qualitative Analyse

Die wichtigsten Merkmale des Chromatogramms - die Retentionszeit tR und das damit verbundene Retentionsvolumen - spiegeln die Art der Substanzen, ihre Fähigkeit zur Sorption an das Material der stationären Phase wider und sind daher unter konstanten Chromatographiebedingungen a Mittel zur Identifizierung des Stoffes. Für eine gegebene Säule mit einer bestimmten Flussrate und Temperatur ist die Retentionszeit jeder Verbindung konstant (Abbildung 7.1.1.2), wobei t.R(A) die Retentionszeit von Komponente A der analysierten Mischung ab dem Zeitpunkt ihrer Injektion ist die Säule bis zum Erscheinen des maximalen Peaks am Säulenausgang, 1K( ss) - Retentionszeit des internen Standards (Substanz ursprünglich nicht in der analysierten Mischung vorhanden), h - Peakhöhe (mm), ab - Peakbreite auf halber Höhe, mm.

Zur Identifizierung einer Substanz per Chromatogramm werden in der Regel Standardproben oder Reinsubstanzen verwendet. Vergleichen Sie die Retentionszeit der unbekannten IR*-Komponente mit der IRCT-Retentionszeit der bekannten Substanzen. Zuverlässigere Identifizierung jedoch durch Messung der relativen Retentionszeit

Dabei wird zunächst eine bekannte Substanz (interner Standard) auf die Säule gegeben und deren Retentionszeit tR(Bc) gemessen, dann wird der Testansatz chromatographisch aufgetrennt (chromatographiert), dem vorläufig der interne Standard zugesetzt wird. Die relative Retentionszeit wird nach Formel (7.1.1.1) bestimmt.

Quantitative Analyse

Diese Analyse basiert auf der Abhängigkeit der Peakhöhe h bzw. ihrer Fläche S von der Stoffmenge. Für schmale Peaks ist die Messung h vorzuziehen, für breite und verschwommene Peaks - S. Die Peakfläche wird auf unterschiedliche Weise gemessen: durch Multiplizieren der Peakhöhe (h) mit ihrer Breite (ai / 2), gemessen auf halber Höhe (Abb. 7.2.3); Planung; unter Verwendung eines Integrators. Moderne Chromatographen sind mit elektrischen oder elektronischen Integratoren ausgestattet.

Um den Gehalt von Substanzen in einer Probe zu bestimmen, werden hauptsächlich drei Methoden verwendet: die absolute Kalibriermethode, die interne Normalisierungsmethode und die interne Standardmethode.

Die absolute Kalibrierungsmethode basiert auf einer vorläufigen Bestimmung der Beziehung zwischen der Menge der eingeführten Substanz und der Fläche oder Höhe des Peaks auf dem Chromatogramm. Eine bekannte Menge des Kalibriergemisches wird in das Chromatogramm eingebracht und die Flächen oder Höhen der erhaltenen Peaks bestimmt. Erstellen Sie ein Diagramm der Fläche oder Höhe des Peaks aus der Menge der injizierten Substanz. Die Messprobe wird analysiert, die Fläche oder Höhe des Peaks der zu bestimmenden Komponente gemessen und ihre Menge anhand der Kalibrierkurve berechnet.

Diese Methode liefert nur Informationen über den relativen Gehalt der Komponente in der Mischung, erlaubt jedoch keine Bestimmung ihres absoluten Werts.

Die Methode des internen Standards basiert auf dem Vergleich eines ausgewählten Peakparameters eines Analyten mit dem gleichen Parameter einer Standardsubstanz, die in bekannter Menge in die Probe eingebracht wird. In die Messprobe wird eine bekannte Menge einer solchen Standardsubstanz eingebracht, deren Peak ausreichend gut von den Peaks der Komponenten der Testmischung getrennt ist

Die letzten beiden Methoden erfordern die Einführung von Korrekturfaktoren, die die Empfindlichkeit der verwendeten Detektoren gegenüber den analysierten Substanzen charakterisieren. Für verschiedene Detektortypen und verschiedene Substanzen wird der Empfindlichkeitskoeffizient experimentell bestimmt.

Die Flüssiverwendet auch die Analyse von Lösungsfraktionen, die in dem Moment gesammelt werden, in dem die Substanz die Säule verlässt. Die Analyse kann mit verschiedenen physikalisch-chemischen Methoden durchgeführt werden.

Die Flüssigadsorptionschromatographie wird hauptsächlich zur Trennung organischer Substanzen eingesetzt. Diese Methode ist sehr erfolgreich bei der Untersuchung der Zusammensetzung von Öl, Kohlenwasserstoffen, effektiver Trennung von trans- und cis-Isomeren, Alkaloiden usw. HPLC kann verwendet werden, um Farbstoffe, organische Säuren, Aminosäuren, Zucker, Pestizid- und Herbizidverunreinigungen, medizinische Substanzen zu bestimmen und andere Schadstoffe in Lebensmitteln.

Flüssigkeits-Chromatographie Hierbei handelt es sich um eine Methode zur Trennung und Analyse komplexer Stoffgemische, bei denen Flüssigkeit die mobile Phase ist. Es ist auf die Trennung eines breiteren Bereichs von Substanzen als das Gaschromatographieverfahren anwendbar. Dies liegt daran, dass die meisten Stoffe nicht flüchtig sind, viele von ihnen bei hohen Temperaturen instabil sind (insbesondere hochmolekulare Verbindungen) und sich beim Übergang in einen gasförmigen Zustand zersetzen. Die flüssigkeitschromatographische Stofftrennung wird meist bei Raumtemperatur durchgeführt.

Die Merkmale aller Arten der Flüssigkeitschromatographie sind darauf zurückzuführen, dass die mobile Phase darin eine Flüssigkeit ist und die Sorption von Komponenten aus einem gasförmigen und flüssigen Elutionsmittel unterschiedlich verläuft. Wenn in der Gaschromatographie das Trägergas nur eine Transportfunktion erfüllt und nicht von der stationären Phase sorbiert wird, dann ist die flüssige mobile Phase in der Flüssigchromatographie ein aktiver Eluent, dessen Moleküle von der stationären Phase sorbiert werden können. Beim Durchgang durch die Säule müssen die Moleküle der Komponenten des analysierten Gemisches, die sich im Elutionsmittel befinden, die Moleküle des Elutionsmittels von der Oberflächenschicht des Sorbens verdrängen, was zu einer Verringerung der Wechselwirkungsenergie zwischen den Molekülen des Elutionsmittels führt analysierte Substanz und die Oberfläche des Sorptionsmittels. Daher die Werte der zurückbehaltenen Volumina v R, proportional zur Änderung der freien Energie des Systems, ist bei der Flüssigkeitschromatographie kleiner als bei der Gaschromatographie, und der Bereich der Linearität der Sorptionsisotherme bei der Flüssigkeitschromatographie ist breiter.

Durch die Verwendung verschiedener Eluenten können die Retentionsparameter und die Selektivität des chromatographischen Systems verändert werden. Die Selektivität in der Flüssigkeitschromatographie wird im Gegensatz zur Gaschromatographie nicht von einem, sondern von zwei Faktoren bestimmt - der Art der mobilen (Elutionsmittel) und der stationären Phase.

Die flüssige mobile Phase hat eine höhere Dichte und Viskosität als die gasförmige Phase, Diffusionskoeffizienten D Gut 3–4 Größenordnungen niedriger als bei Gas. Dies führt zu einer Verlangsamung des Stofftransports in der Flüssigkeitschromatographie im Vergleich zur Gaschromatographie. Die Van-Deemter-Gleichung aufgrund der Tatsache, dass der Begriff BEIM spielt in der Flüssigkeitschromatographie keine Rolle ( D Gut  D G), ändert sich auch die grafische Abhängigkeit des Wirkungsgrades H auf der linearen Geschwindigkeit des Flusses der mobilen Phase hat die in Abb. 1 gezeigte Form. 1.9.

Bei der klassischen Variante der Säulenflüssigkeitschromatographie wird eine 1–2 m hohe Glassäule, gefüllt mit einem Sorbens mit einer Partikelgröße von 100 μm und Eluent, mit der analysierten Probe, gelöst im Eluenten, injiziert und der Eluent durchgeleitet , wobei Teile des Eluats am Ausgang der Säule entnommen werden. Diese Variante der Flüssigchromatographie wird in der Laborpraxis zwar noch eingesetzt, aber da der Eluentenfluss unter Schwerkrafteinwirkung gering ist, ist die Analyse langwierig.

Eine moderne Version der Flüssigkeitschromatographie, die sogenannte Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie-HPLC, verwendet volumetrische und oberflächenporöse Sorbentien mit einer Partikelgröße von 5–10 μm, Druckpumpen, die einen Druck im System von bis zu 400 atm und mehr liefern empfindliche Detektoren. Schneller Stoffaustausch und hohe Trennleistung ermöglichen den Einsatz der HPLC zur Trennung von Molekülen (Flüssigkeits-Adsorptions- und Flüssig-Flüssig-Verteilungschromatographie), zur Trennung von Ionen (Ionenaustausch-, Ionen-, Ionenpaar-Chromatographie), zur Trennung von Makromolekülen (Größenausschlusschromatographie).

1.3. LÖSUNGSMITTELHALT UND STÄRKE

Damit die Analyten wie oben erwähnt auf der Säule getrennt werden können, muss der Kapazitätsfaktor k" größer 0 sein, d. h. die Substanzen müssen von der stationären Phase, dem Sorbens, zurückgehalten werden. Der Kapazitätsfaktor sollte jedoch nicht zu groß sein groß sein, um eine akzeptable Elutionszeit zu erhalten Wird für ein gegebenes Stoffgemisch eine stationäre Phase gewählt, die diese hält, dann besteht die weitere Arbeit an der Entwicklung eines Analyseverfahrens darin, ein Lösungsmittel zu wählen, das im Idealfall andere liefern würde für alle Komponenten, aber akzeptabel nicht sehr groß k. Dies wird durch Veränderung der Elutionsstärke des Lösungsmittels erreicht.

Bei der Adsorptionschromatographie an Kieselgel oder Aluminiumoxid wird in der Regel die Stärke eines Zweikomponenten-Lösungsmittels (z. B. Hexan mit Zusatz von Isopropanol) erhöht, indem der Gehalt an der polaren Komponente (Isopropanol) darin erhöht wird , oder durch Verringerung des Gehalts an Isopropanol verringert werden. Wenn der Gehalt der polaren Komponente zu niedrig wird (weniger als 0,1 %), sollte sie durch eine schwächere Elutionsstärke ersetzt werden. Dasselbe wird gemacht, indem entweder die polare oder nicht-polare Komponente durch andere ersetzt wird, selbst wenn dieses System nicht die gewünschte Selektivität in Bezug auf die interessierenden Mischungskomponenten bereitstellt. Bei der Auswahl von Lösungsmittelsystemen werden sowohl die Löslichkeiten der Mischungskomponenten als auch die von verschiedenen Autoren zusammengestellten eluotropen Reihen von Lösungsmitteln berücksichtigt.

In etwa gleicher Weise wird die Stärke des Lösungsmittels bei Verwendung gepfropfter polarer Phasen (Nitril, Amino, Diol, Nitro etc.) unter Berücksichtigung möglicher chemischer Reaktionen und Ausschluss von für die Phase gefährlichen Lösungsmitteln (z , Aldehyde und Ketone für die Aminophase).

Bei der Umkehrphasenchromatographie wird die Stärke des Lösungsmittels durch Erhöhung des Anteils der organischen Komponente (Methanol, Acetonitril oder THF) im Elutionsmittel erhöht und durch Zugabe von mehr Wasser verringert. Kann die gewünschte Selektivität nicht erreicht werden, wird eine andere organische Komponente verwendet oder versucht, diese mit Hilfe verschiedener Zusätze (Säuren, Ionenpaarreagenzien etc.) zu verändern.

Bei Trennungen durch Ionenaustauschchromatographie wird die Stärke des Lösungsmittels durch Erhöhen oder Verringern der Konzentration der Pufferlösung oder durch Ändern des pH-Werts verändert, in einigen Fällen wird eine Modifizierung mit organischen Substanzen verwendet.

Allerdings ist es gerade bei komplexen natürlichen und biologischen Gemischen oft nicht möglich, die Lösungsmittelstärke so zu wählen, dass alle Probenbestandteile in akzeptabler Zeit eluiert werden. Dann muss man auf Gradientenelution zurückgreifen, d.h. Verwenden Sie ein Lösungsmittel, dessen Elutionsstärke sich während der Analyse ändert, so dass sie nach einem vorgegebenen Programm ständig zunimmt. Diese Technik ermöglicht die Elution aller Komponenten komplexer Gemische in relativ kurzer Zeit und deren Auftrennung in Komponenten in Form schmaler Peaks.

1.6.1. Adsorptionsflüssigkeitschromatographie. Die Adsorptionsflüssigkeitschromatographie wird je nach Polarität der stationären und mobilen Phase in Normalphasen-(NPC)- und Umkehrphasen-(RPC)-Chromatographie unterteilt. Bei NPC werden ein polares Adsorptionsmittel und unpolare mobile Phasen verwendet; bei OFC werden ein unpolares Adsorptionsmittel und polare mobile Phasen verwendet, aber in beiden Fällen ist die Wahl der mobilen Phase oft wichtiger als die Wahl der stationäre. Die stationäre Phase muss die zu trennenden Substanzen enthalten. Die mobile Phase, also das Lösungsmittel, muss unterschiedliche Säulenkapazitäten und effiziente Trennungen in angemessener Zeit bereitstellen.

Als stationäre Phase in der Adsorptionsflüssigkeitschromatographie werden polare und unpolare feindisperse poröse Materialien mit einer spezifischen Oberfläche von mehr als 50 m 2 /g verwendet. Polare Adsorptionsmittel (SiO 2 , Al 2 O 3 , Florisil etc.) haben schwach saure Gruppen auf der Oberfläche, die Substanzen mit basischen Eigenschaften zurückhalten können. Diese Adsorptionsmittel werden hauptsächlich zur Trennung von unpolaren und mittelpolaren Verbindungen verwendet. Ihr Nachteil ist die hohe Empfindlichkeit gegenüber dem Wassergehalt der verwendeten Eluenten. Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden polare Sorbentien mit Aminen, Diolen und anderen Reagenzien behandelt, was zu einer Oberflächenpfropfung dieser Reagenzien, einer Oberflächenmodifikation und einer Änderung der Selektivität in Bezug auf die Analyten führt.

Unpolare Adsorptionsmittel (graphitierter Ruß, Kieselgur, Kieselgur) sind unselektiv gegenüber polaren Molekülen. Um unpolare Adsorbentien zu erhalten, werden häufig unpolare Gruppen auf die Oberfläche beispielsweise von Kieselgel gepfropft, beispielsweise Alkylsilyl - SiR 3, wobei R - Alkylgruppen C 2 - C 22 sind.

Die mobile Phase sollte die analysierte Probe vollständig auflösen, eine niedrige Viskosität haben (damit die Diffusionskoeffizienten groß genug sind), es ist wünschenswert, dass die getrennten Komponenten davon getrennt werden können. Es muss gegenüber den Materialien aller Teile des Chromatographen inert, sicher, billig und für den Detektor geeignet sein.

Die in der Flüssigkeitschromatographie verwendeten mobilen Phasen unterscheiden sich in ihrer Elutionsstärke. Das Elutionsvermögen eines Lösungsmittels gibt an, um wie viel Mal die Sorptionsenergie eines bestimmten Elutionsmittels auf einem bestimmten Adsorbens größer ist als die Sorptionsenergie des als Standard gewählten Elutionsmittels, beispielsweise n-Heptan. Schwache Lösungsmittel werden von der stationären Phase schlecht adsorbiert, daher sind die Verteilungskoeffizienten der sorbierten Substanzen (Sorbat) hoch. Umgekehrt adsorbieren starke Lösungsmittel gut, sodass die Sorbat-Verteilungskoeffizienten niedrig sind. Je stärker das Lösungsmittel, desto höher die Löslichkeit der analysierten Probe darin, desto stärker die Lösungsmittel-Sorbat-Wechselwirkung.

Um eine hohe Trennleistung auf der Säule zu gewährleisten, ist es notwendig, eine mobile Phase auszuwählen, die die optimale Polarität für das zu trennende Gemisch unter den gewählten Trennbedingungen aufweist. Typischerweise wird zuerst die stationäre Phase ausgewählt, die eine Polarität aufweist, die der der zu trennenden Komponenten nahe kommt. Dann wird die mobile Phase ausgewählt, um sicherzustellen, dass der Kapazitätskoeffizient k" liegen im Bereich von 2 bis 5. Liegt die Polarität der mobilen Phase zu nahe an der Polarität der stationären Phase, wird die Retentionszeit der Komponenten zu kurz, und sind die Polaritäten von mobiler und stationärer Phase zu kurz Phasen sehr unterschiedlich sind, wird die Verweilzeit zu lang.

Bei der Auswahl mobiler Phasen orientieren sie sich an der sogenannten eluotropen Reihe, basierend auf der Verwendung von Polaritätsindizes Schnüffler R", die alle Lösungsmittel in stark (polar) und schwach (schwach polar und unpolar) unterteilt. Die Polaritätsskala basiert auf der Löslichkeit der als Laufmittel verwendeten Substanzen in Dioxan, Nitromethan und Ethanol.

Tabelle 1.2 zeigt die Werte des Polaritätsindex und der Elutionsstärke (in Bezug auf SiO 2 ) einer Reihe von Lösungsmitteln, die am häufigsten in der Flüssigkeitschromatographie als mobile Phasen verwendet werden. Auch die kurzwelligen Transparenzgrenzen dieser Lösungsmittel sind hier angegeben, was die Auswahl der Bedingungen zum Nachweis von Mischungsbestandteilen erleichtert.

Tabelle 1.2

Eigenschaften von Lösungsmitteln, die in der Flüssigkeitschromatographie verwendet werden

Lösungsmittel	Polaritätsindex	Elutionsleistung (SiO 2)	Kurzwellen-Transparenzgrenze
Fluoralkan
Cyclohexan
n-Hexan
Tetrachlorkohlenstoff
Diisopropylether
Diethylether
Dichlormethan
Tetrahydrofuran
Chloroform
Essigsäure
Acetonitril
Nitromethan

Bei der Flüssigkeitschromatographie werden häufig nicht einzelne Lösungsmittel, sondern deren Gemische verwendet. Häufig erhöhen geringfügige Zugaben eines anderen Lösungsmittels, insbesondere Wasser, die Elutionsstärke des Elutionsmittels erheblich.

Bei der Trennung von Mehrkomponentengemischen kann es vorkommen, dass eine mobile Phase als Eluent nicht alle Probenkomponenten in angemessener Zeit trennt. Dabei wird ein schrittweises oder Gradienten-Elutionsverfahren verwendet, bei dem während der Chromatographie sequentiell immer stärkere Eluenten verwendet werden, was es ermöglicht, stark zurückgehaltene Substanzen in kürzerer Zeit zu eluieren.

In der Flüssigkeitschromatographie gibt es einige empirisch Regeln, die bei der Auswahl eines Eluenten sehr hilfreich sind:

 Die Sorption einer Verbindung nimmt in der Regel mit zunehmender Anzahl von Doppelbindungen und OH-Gruppen in ihr zu;

 Abnahme der Sorption bei einer Reihe organischer Verbindungen: SäurenAlkoholeAldehydeKetoneEsterungesättigte Kohlenwasserstoffegesättigte Kohlenwasserstoffe;

 zur Trennung von Substanzen unterschiedlicher Polarität und Trennung von Substanzen verschiedener Klassen wird die Normalphasenchromatographie verwendet: Die analysierte Probe wird gelöst und mit einem unpolaren Eluenten eluiert, Verbindungen verschiedener Klassen verlassen die Säule mit einem polaren Adsorbens für unterschiedliche Zeiten, während die Retentionszeit von Verbindungen mit unterschiedlichen funktionellen Gruppen beim Übergang von unpolaren Verbindungen zu schwach polaren zunimmt. Bei sehr polaren Molekülen sind die Retentionszeiten so lang, dass eine Analyse mit einem unpolaren Eluenten nicht möglich ist. Um die Retentionszeit polarer Komponenten zu verringern, geht man zu polaren Eluenten über;

 bei der Reversed-Phase-Variante adsorbiert die stationäre Phase (unpolares Adsorbens) die unpolare Komponente stärker von polaren Eluenten, z. B. von Wasser;

 Durch Verringerung der Polarität des Eluenten durch Zugabe eines weniger polaren Lösungsmittels kann die Retention der Komponenten reduziert werden.

1.6.2. Verteilungsflüssigkeitschromatographie. Bei der Partitions- oder Flüssig-Flüssig-Chromatographie beruht die Trennung der Bestandteile der analysierten Probe auf Unterschieden in den Koeffizienten ihrer Verteilung zwischen zwei flüssigen Phasen, die sich nicht miteinander vermischen, von denen eine stationär ist und sich an der Oberfläche befindet oder in den Poren eines festen unbeweglichen Trägers, und der zweite ist mobil.

Hinsichtlich der Art der Wechselwirkungskräfte, die die unterschiedliche Verteilung von Stoffen unterschiedlicher chemischer Struktur zwischen den beiden Phasen bestimmen, ähnelt die Verteilungschromatographie der Adsorptionschromatographie, d intermolekulare Wechselwirkung zwischen den Komponenten der analysierten Probe mit der stationären und mobilen flüssigen Phase.

Je nach Ausführungstechnik kann die Verteilungschromatographie wie die Adsorptionschromatographie säulen- oder planar (Papier- oder Dünnschichtchromatographie) sein.

Als feste Träger werden Substanzen verwendet, die gegenüber dem Laufmittel und den Bestandteilen der analysierten Probe indifferent sind, aber in der Lage sind, die stationäre Phase an der Oberfläche und in den Poren festzuhalten. Als Trägerstoffe werden meist polare Substanzen (Cellulose, Kieselgel, Stärke) verwendet. Sie werden auf die stationäre Phase aufgetragen - ein polares Lösungsmittel, meistens Wasser oder Alkohol. Als mobile Phasen werden dabei weniger polare oder unpolare Substanzen (Alkohole, Amine, Ketone, Kohlenwasserstoffe etc.) verwendet. Diese Art der Verteilungschromatographie wird genannt Normalphase. Es wird verwendet, um polare Substanzen zu trennen.

Die zweite Variante der Verteilungschromatographie unterscheidet sich dadurch, dass unpolare Träger (Gummi, PTFE, hydrophobiertes Kieselgel) als stationäre feste Phase, unpolare Lösungsmittel (Kohlenwasserstoffe) als stationäre flüssige Phase und polare Lösungsmittel (Alkohole, Aldehyde) verwendet werden ) als mobile flüssige Phase. , Ketone usw., oft Wasser). Diese Variante wird als Verteilungschromatographie bezeichnet Umkehrphase und dient der Trennung von unpolaren Stoffen.

Um eine optimale Trennung der Bestandteile der analysierten Probe zu erreichen, ist die Auswahl der mobilen Phase sehr wichtig. Lösungsmittel (mobile und stationäre flüssige Phase) sollten so gewählt werden, dass sich die Verteilungskoeffizienten der Mischungskomponenten signifikant unterscheiden. Die flüssigen Phasen unterliegen dem Folgenden Bedarf:

1) die verwendeten Lösungsmittel sollten die zu trennenden Substanzen gut lösen, und ihre Löslichkeit in der stationären Phase sollte größer sein als in der mobilen;

2) die als mobile und stationäre Phase verwendeten Lösungsmittel müssen gegenseitig gesättigt sein, d.h. die Zusammensetzung des Lösungsmittels muss beim Durchgang durch die Säule konstant sein;

3) die Wechselwirkung von Lösungsmitteln, die als mobile Phase verwendet werden, mit der stationären Phase sollte minimal sein.

Meistens werden in der Verteilungsflüssigkeitschromatographie nicht einzelne Substanzen als mobile Flüssigphasen verwendet, sondern deren Mischungen in verschiedenen Verhältnissen. Dadurch ist es möglich, die Polarität der mobilen Phase zu regulieren, das Verhältnis der Polaritäten von mobiler und stationärer Phase zu verändern und optimale Bedingungen für die Trennung der Komponenten eines bestimmten zu analysierenden Gemisches zu erreichen.

Ein wesentlicher Nachteil dieser chromatographischen Methode ist das recht schnelle Abwaschen der aufgebrachten stationären flüssigen Phase vom Träger. Um sie zu eliminieren, wird das als mobile Phase verwendete Lösungsmittel mit der als stationäre flüssige Phase verwendeten Substanz gesättigt oder die stationäre flüssige Phase durch Pfropfen auf einen Träger stabilisiert.

Eine Variation der Verteilungsflüssigkeitschromatographie ist das weit verbreitete HPLC-Verfahren.

Die gebräuchlichsten Chromatographiesysteme sind Systeme, die nach dem Baukastenprinzip aufgebaut sind. Pumpen, Entgaser, Detektoren, Dispenser (Autosampler), Säulenöfen, Fraktionssammler, Chromatographiesystemsteuerungen und Schreiber sind als separate Module erhältlich. Eine große Auswahl an Modulen ermöglicht es Ihnen, verschiedene analytische Probleme flexibel zu lösen und die Systemkonfiguration bei Bedarf schnell und mit minimalen Kosten zu ändern. Gleichzeitig werden auch monomodulare (integrierte) LCs hergestellt, deren Hauptvorteil in der Miniaturisierung einzelner Blöcke und der Kompaktheit des Geräts besteht.

Abhängig von der Elutionsmethode werden Flüssigkeitschromatographen in isokratische und Gradientenchromatographen unterteilt.

Diagramm eines isokratischen Chromatographen

Die mobile Phase aus dem Behälter (1) durch den Einlassfilter (9) wird durch eine Hochdruck-Präzisionspumpe (2) dem Probeneingabesystem (3) zugeführt – einem manuellen Injektor oder einem Autosampler, wo auch die Probe injiziert wird . Weiter gelangt die Probe durch den Inline-Filter (8) mit dem Strom der mobilen Phase in das (die) Trennelement(e) (4) - durch die Vorsäule in die Trennsäule. Anschließend gelangt das Eluat in den Detektor (5) und wird in den Ablaufbehälter (7) abgeführt. Beim Durchströmen des Eluats durch den Messkreis des Detektors wird das Chromatogramm registriert und die Daten an einen Analogschreiber (Recorder) (6) oder ein anderes System zur Erfassung und Verarbeitung chromatographischer Daten (Integrator oder Computer) übertragen. Abhängig von der Gestaltung der Funktionsmodule kann das System von der Tastatur des Steuermoduls (normalerweise einer Pumpen- oder Systemsteuerung), von den Tastaturen jedes der Systemmodule oder von einem Steuerprogramm von einem Personalcomputer aus gesteuert werden.

Bei der Gradientenelution kommen zwei grundsätzlich unterschiedliche Arten von Flüssigkeitschromatographen zum Einsatz. Sie unterscheiden sich im Bildungspunkt des Zusammensetzungsgradienten der mobilen Phase.

Schema eines Gradientenchromatographen mit Bildung eines Gradienten der Zusammensetzung der mobilen Phase auf der Niederdruckleitung.

Die mobile Phase aus den Tanks (1) durch die Einlassfilter (9) und den Gradientenprogrammierer (10) wird durch eine Hochdruck-Präzisionspumpe (2) dem Probeninjektionssystem (3) – einem manuellen Injektor oder einem Autosampler – zugeführt , wo auch die Probe injiziert wird. Der Betrieb der Gradienten-Programmierventile wird entweder durch das Systemsteuermodul (Pumpe oder Controller) oder durch ein PC-Steuerprogramm gesteuert. Systeme dieser Art bilden einen binären, dreidimensionalen und vierdimensionalen Gradienten. Die Form der Gradientenverarbeitungsfunktion hängt von dem spezifischen Steuermodul oder Steuerprogramm sowie der Funktionalität der Steuer- und Steuermodule ab. Weiter gelangt die Probe durch den Inline-Filter (8) mit dem Strom der mobilen Phase in das (die) Trennelement(e) (4) - durch die Vorsäule in die Trennsäule. Dann tritt das Eluat in den Detektor (5) ein und wird in den Ablauftank (7) abgeführt. Beim Durchströmen des Eluats durch den Messkreis des Detektors wird das Chromatogramm registriert und die Daten an einen Analogschreiber (Recorder) (6) oder ein anderes System zur Erfassung und Verarbeitung chromatographischer Daten (Integrator oder Computer) übertragen. Je nach Ausführung der Funktionsmodule kann das System über die Tastatur des Steuermoduls (normalerweise eine Pumpen- oder Systemsteuerung) oder über ein Steuerprogramm von einem Personalcomputer aus gesteuert werden. Im Falle der Steuerung des Steuermoduls ist es möglich, den Detektor unabhängig von seiner eigenen Tastatur zu steuern.

Trotz der scheinbaren Attraktivität solcher Systeme (sie verwenden nur eine Hochdruck-Präzisionspumpe) haben diese Systeme eine Reihe von Nachteilen, von denen der wichtigste vielleicht die dringende Notwendigkeit für eine gründliche Entgasung der Komponenten der mobilen Phase sogar vor dem ist Niederdruckmischer (Gradientenprogrammierkammer). Sie wird mit Hilfe spezieller Strömungsentgaser durchgeführt. Aufgrund dieser Tatsache werden ihre Kosten vergleichbar mit einem anderen Typ von Gradientensystemen - Systemen mit der Bildung einer Gradientenzusammensetzung der mobilen Phase auf der Hochdruckleitung.

Der grundlegende Unterschied zwischen Systemen mit der Bildung einer Gradientenzusammensetzung der mobilen Phase in der Hochdruckleitung ist das Mischen von Komponenten in der Hochdruckleitung, natürlich wird bei diesem Ansatz die Anzahl der Präzisionspumpen durch die Anzahl der Tanks zum Mischen bestimmt die mobile Phase. Mit diesem Ansatz werden die Anforderungen an die Gründlichkeit der Entgasung der Komponenten deutlich reduziert.

Schema eines Gradientenchromatographen mit Bildung eines Gradienten der Zusammensetzung der mobilen Phase auf der Hochdruckleitung.

Die mobile Phase aus den Tanks (1) durch die Einlassfilter (9) wird von Präzisions-Hochdruckpumpen (2 und 11) durch einen statischen oder dynamischen Durchflussmischer (10) zum Probeninjektionssystem (3) geliefert – ein Handbuch Injektor oder Autosampler, wo auch die Probe injiziert wird. Der Betrieb der gesteuerten Pumpen wird entweder vom Steuermodul des Systems (Hauptpumpe oder Controller) oder von einem PC-Steuerprogramm gesteuert. In diesem Fall werden alle Pumpen angesteuert. Systeme dieser Art bilden einen binären oder dreidimensionalen Gradienten. Die Form der Gradientenverarbeitungsfunktion hängt von dem spezifischen Steuermodul oder Steuerprogramm sowie der Funktionalität der Steuer- und Steuermodule ab. Weiter gelangt die Probe durch den Inline-Filter (8) mit dem Strom der mobilen Phase in das (die) Trennelement(e) (4) - durch die Vorsäule in die Trennsäule. Anschließend gelangt das Eluat in den Detektor (5) und wird in den Ablaufbehälter (7) abgeführt. Beim Durchströmen des Eluats durch den Messkreis des Detektors wird das Chromatogramm registriert und die Daten an einen Analogschreiber (Recorder) (6) oder ein anderes System zur Erfassung und Verarbeitung chromatographischer Daten (Integrator oder Computer) übertragen. Je nach Ausführung der Funktionsmodule kann das System über die Tastatur des Steuermoduls (normalerweise eine Pumpen- oder Systemsteuerung) oder über ein Steuerprogramm von einem Personalcomputer aus gesteuert werden. Im Falle der Steuerung des Steuermoduls ist es möglich, den Detektor unabhängig von seiner eigenen Tastatur zu steuern.

Die vorgeschlagenen Schemata sind eher vereinfacht. Zusätzliche Geräte können in die Systeme aufgenommen werden – ein Säulenthermostat, Nachsäulenderivatisierungssysteme, Probenvorbereitungs- und Konzentrationssysteme, ein Lösungsmittelrecycler, Membransysteme zur Unterdrückung der elektrischen Hintergrundleitfähigkeit (für Ionenchromatographie), zusätzliche Schutzsysteme (Filter, Säulen) , etc. Auch in den Diagrammen sind die manometrischen Module nicht gesondert dargestellt. In der Regel werden diese Geräte in Pumpenaggregate eingebaut. Diese Einheiten können mehrere Pumpen, eine Pumpe mit einem Gradientenprogrammierer und eine gemeinsame Systemsteuerung kombinieren. Der Aufbau des Systems hängt von seiner Konfiguration und dem jeweiligen Hersteller ab.

Eine solch radikale Verkomplizierung der technischen Unterstützung des chromatographischen Prozesses führt zu einer Reihe von Anforderungen an die Eigenschaften der mobilen Phase, die in der klassischen Säulen- und Planarchromatographie fehlen. Die flüssige Phase muss für die Detektion geeignet sein (in einem bestimmten Bereich des Spektrums transparent sein oder einen niedrigen Brechungsindex, eine bestimmte elektrische Leitfähigkeit oder Dielektrizitätskonstante usw. haben), inert gegenüber den Materialien der Teile des chromatographischen Abschnitts sein, nicht bilden Gasblasen in den Pumpenventilen und der Detektorzelle, keine mechanischen Verunreinigungen aufweisen.

In der Flüssigkeitschromatographie Es werden viele Arten von Pumpen verwendet. Niederdruck-LC verwendet häufig peristaltische Pumpen (Abbildung 1).

Abb.1 MasterFlex programmierbare peristaltische Pumpe.

In der HPLC werden Hochdruckpumpen verwendet, um den Fluss der mobilen Phase durch die Säule mit den angegebenen Parametern sicherzustellen.

Die wichtigsten technischen Eigenschaften von HPLC-Pumpen sind: Flussbereich; maximaler Arbeitsdruck; Reproduzierbarkeit des Flusses; Pulsationsbereich der Lösungsmittelzufuhr.

Aufgrund der Art der Lösungsmittelzufuhr können Pumpen eine konstante Zufuhr (Durchfluss) und einen konstanten Druck aufweisen. Grundsätzlich wird bei analytischen Arbeiten ein konstanter Durchflussmodus verwendet, beim Füllen von Säulen wird ein konstanter Druckmodus verwendet.

Nach dem Funktionsprinzip werden HPLC-Pumpen unterteilt in Spritze und weiter Kolben hin und her .

Spritzenpumpen

Das Hauptunterscheidungsmerkmal dieser Pumpen ist ihr zyklischer Betrieb, und daher unterscheiden sich die Chromatographen, in denen diese Pumpen verwendet werden, auch im zyklischen Betrieb.

Reis. 2. Prinzipieller Aufbau einer Spritzenpumpe für HPLC.

Reis. 2A. Spritzenpumpe.

Die Steuereinheit BU versorgt den Motor D mit Spannung, der die Geschwindigkeit und Richtung seiner Drehung bestimmt. Die Rotation des Motors wird mit Hilfe des Getriebes P in die Bewegung des Kolbens P im Zylinder D umgewandelt. Die Pumpe wird in 2 Zyklen betrieben. Im Füllzyklus ist Ventil K2 geschlossen, K1 ist geöffnet, das Lösungsmittel fließt aus dem Tank in Zylinder C. Im Versorgungsmodus ist Ventil K1 geschlossen und durch Ventil K2 gelangt die mobile Phase in das Dosiergerät.

Pumpen dieses Typs zeichnen sich durch die nahezu vollständige Pulsationsfreiheit in der Strömung der mobilen Phase während des Betriebs aus.

Nachteile der Pumpe:

a) hoher Zeit- und Lösungsmittelverbrauch zum Waschen beim Wechseln des Lösungsmittels;

b) das durch das Volumen der Spritze begrenzte PF-Volumen und daher die begrenzte Trennzeit;

c) Aufhebung der Entmischung beim Füllen der Pumpe;

d) große Abmessungen und Gewicht bei gleichzeitig hohem Durchfluss und Druck (Sie benötigen einen leistungsstarken Motor und eine große Kolbenkraft mit seiner großen Fläche).

Kolbenkolbenpumpen.

Reis. 3. Hauptgerät einer Plungerpumpe.

Funktionsprinzip.

Der Motor D durch das Getriebe R bewegt den Kolben P hin und her und bewegt sich im Arbeitskopf der Pumpe. Die Ventile K1 und K2 öffnen, wenn sich die Pumpe in der Saug- bzw. Förderphase befindet. Die Menge des volumetrischen Vorschubs wird durch drei Parameter bestimmt: Kolbendurchmesser (normalerweise 3,13; 5,0; 7,0 mm), seine Amplitude (12-18 mm) und Frequenz (die von der Drehzahl von Motor und Getriebe abhängt).

Pumpen dieser Art liefern über lange Zeit einen konstanten Volumenstrom der mobilen Phase. Maximaler Arbeitsdruck 300-500 atm, Durchflussrate 0,01-10 ml/min. Wiederholbarkeit der Volumenzufuhr -0,5 %. Der Hauptnachteil besteht darin, dass das Lösungsmittel dem System in Form einer Reihe aufeinanderfolgender Pulse zugeführt wird, sodass es zu Druck- und Flusspulsationen kommt (Abb. 4). Dies ist der Hauptgrund für das erhöhte Rauschen und die Desensibilisierung fast aller in der LC verwendeten Detektoren, insbesondere der elektrochemischen.

Abb.4. Pulsieren der Kolbenpumpe.

Möglichkeiten, mit Pulsationen umzugehen.

1. Anwendung von Dämpfungsvorrichtungen.

Dies sind Spiralschläuche mit einem speziellen Profil aus Edelstahl, die in Reihe oder parallel in das System zwischen Pumpe und Spender eingebunden werden.

Reis. 5. Spiraldämpfer.

Der Dämpfer wird mit einem Druckanstieg in ihm aufgedreht (Beschleunigung der Pumpe). Wenn der Druck abfällt, verdreht es sich, sein Volumen nimmt ab, es drückt einen Teil des Lösungsmittels heraus, hält eine konstante Durchflussrate aufrecht und reduziert Pulsationen. Ein solcher Dämpfer funktioniert gut bei einem Druck von 50 atm und darüber.

Bei einem Druck von 5-30 atm glättet es Pulsationen besser Luftdämpfer, aus einer Säule (Abb. 6.). Die Luft in der verschlossenen Säule (6 x 200 mm) wird komprimiert und die Pulsationen werden gelöscht. Die darin enthaltene Luft löst sich innerhalb von 24 Stunden auf.

Reis. 6. Luftklappe.

2. Die Verwendung elektronischer Geräte.

Bei Verwendung eines elektronischen Druckwandlers können die Messwerte des Wandlers verwendet werden, um den Betrieb der Pumpe zu steuern. Wenn der Druck abfällt, erhöht sich die Motordrehzahl und gleicht den Druckabfall aus. Es ist auch möglich, Lecks in den Ventilen und teilweise in den Manschetten auszugleichen. Die Verwendung eines elektronischen Dämpfers (BPZh-80, KhPZh-1 usw.) ermöglicht es, Druckpulsationen bei einem Druck von 100-150 kgf/cm2 auf 1 atm zu reduzieren.

1.6.3. Ionenaustausch, Ionen, Ionenpaar-Chromatographie. Die Methoden der Ionenaustausch-, Ionen- und Ionenpaar-Chromatographie basieren auf dem dynamischen Prozess des Austauschs von Ionen, die mit der stationären Phase assoziiert sind, durch Eluent-Ionen, die in die Säule eintreten. Das Hauptziel des chromatographischen Prozesses ist die Trennung von anorganischen oder organischen Ionen gleichen Vorzeichens. Die Retention bei diesen Arten von Chromatographie wird durch die Änderung der freien Energie der Ionenaustauschreaktion bestimmt. Das Verhältnis der Konzentrationen von Austauschionen in der Lösung und in der Sorbensphase ist durch das Ionenaustauschgleichgewicht gekennzeichnet. Der Ionenaustausch besteht darin, dass einige Substanzen (Ionenaustauscher) beim Eintauchen in eine Elektrolytlösung Kationen oder Anionen daraus absorbieren und eine äquivalente Menge anderer Ionen mit einer Ladung des gleichen Vorzeichens in die Lösung abgeben. Zwischen Kationenaustauscher und Lösung findet ein Kationenaustausch, zwischen Anionenaustauscher und Lösung ein Anionenaustausch statt.

Kationenaustauscher sind meistens speziell synthetisierte unlösliche polymere Substanzen, die in ihrer Struktur saure ionogene Gruppen enthalten: -SO 3 H; –COOH; -OH; –PO 3 H 2 ; –AsO 3 H 2 .

Die chemischen Formeln von Kationenaustauschern lassen sich schematisch darstellen als R-SO 3 H; R-SO 3 Na. Im ersten Fall liegt der Kationenaustauscher in der H-Form vor, im zweiten in der Na-Form. R ist eine Polymermatrix.

Kationenaustauschreaktionen werden als gewöhnliche heterogene chemische Reaktionen geschrieben:

RN + Na + R Na + H +

Anionenaustauscher enthalten basische ionogene Gruppen in ihrer Struktur: –N(CH 3) 3 + ; =NH 2 + ; =NH + usw. Ihre chemischen Formeln können als RNH 3 OH und RNH 3 Cl oder ROH, RCl dargestellt werden. Im ersten Fall liegt der Anionenaustauscher in der OH-Form vor, im zweiten in der Cl-Form. Die Anionenaustauschreaktion kann wie folgt geschrieben werden:

R–OH+Cl – RCl+OH –

Es sind amphotere Ionenaustauscher bekannt, die in ihrer Struktur sowohl saure als auch basische Gruppen enthalten. Ionenaustauscher, die in ihrer Zusammensetzung gleichartige (z. B. SO 3 H) saure (basische) Gruppen aufweisen, werden als monofunktionell bezeichnet; Ionenaustauscher mit heterogenen (z. B. - SO 3 H, - OH) sauren (basischen) Gruppen - polyfunktionell.

Monofunktionelle Ionenaustauscher werden durch eine Polymerisationsreaktion erhalten. Die Polykondensationsreaktion ermöglicht es, polyfunktionelle Ionenaustauscher zu erhalten. Damit die resultierenden Ionenaustauscher ausreichend hohe Leistungseigenschaften aufweisen, müssen sie in dem entsprechenden Lösungsmittel unlöslich, aber quellbar sein und eine ausreichend große Anzahl an ionogenen Gruppen aufweisen, die in der Lage sind, sich mit den ionogenen Gruppen der analysierten Probe auszutauschen. Dies kann erreicht werden, wenn die resultierenden Polymerketten ausreichend verzweigt und durch „Vernetzungsbrücken“ miteinander verbunden sind. Beispielsweise wird bei der Herstellung von Kationenaustauschern vom Polymerisationstyp auf der Basis von Styrol am häufigsten Divinylbenzol als Vernetzungsmittel verwendet, dessen Einführung in einer Menge von bis zu 16 % die Herstellung von Ionenaustauschern mit verschiedenen Quellgraden sicherstellt und, daher erlaubt es einem, die Porosität des Ionenaustauschers zu kontrollieren. Der Quellungsgrad des Ionenaustauschers, ausgedrückt in Milliliter/Gramm, ist das Volumen von 1 g lufttrockenem Ionenaustauscher, der in die Säule gepackt wird.

Der Ionenaustauscher absorbiert in der Regel eines der Gegenionen - Ionen in der mobilen Phase, d.h. er weist eine gewisse Selektivität auf. Reihen von Affinitäten oder Selektivitäten von Ionen in Bezug auf Ionenaustauscher verschiedener Typen wurden experimentell ermittelt. Beispielsweise werden bei niedrigen Lösungskonzentrationen an stark sauren Kationenaustauschern Ionen gleicher Ladung in folgender Reihenfolge sorbiert:

Li +  Na +  K +  Rb +  Cs +

Mg 2+  Ca 2+  Sr 2+  Ba 2+ .

Für Ionen mit unterschiedlichen Ladungen steigt die Sorptionsfähigkeit mit zunehmender Ladung:

Na+Ca2+

Eine Änderung der Bedingungen zur Durchführung der Ionenaustauschreaktion kann jedoch zu einer Reiheninversion führen. Auch für Anionenaustauscher haben sich Affinitätsreihen etabliert. Beispielsweise steigt die Sorbierbarkeit von Anionen an stark basischen Anionenaustauschern in der Reihe:

F -  OH -  Cl -  Br -  NO 3 -  J -  SCN -  ClO 4 - .

Ionenaustauscher, die stark saure oder stark basische Gruppen in ihrer Struktur enthalten, gehen Ionenaustauschreaktionen mit beliebigen Ionen in Lösung ein, die Ladungen mit demselben Vorzeichen wie das Vorzeichen des Gegenions haben. Solche Ionenaustauscher werden als universell bezeichnet.

Der Prozess des Ionenaustauschs zwischen dem Analyten und dem Ionenaustauscher kann auf drei Arten durchgeführt werden: statisch, dynamisch (Ionenaustausch-Filtermethode) und chromatographisch.

Statische Methode Beim Ionenaustausch wird eine Probe des Ionenaustauschers mit einem bestimmten Volumen der Lösung in Kontakt gebracht und für eine bestimmte Zeit gerührt oder geschüttelt, bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat. Dies ist eine schnelle und einfache Methode des Ionenaustauschs, die verwendet wird, um Ionen aus verdünnten Lösungen zu konzentrieren und unerwünschte Verunreinigungen zu entfernen, aber es bietet keine vollständige Absorption von Ionen, da der Ionenaustausch ein Nichtgleichgewichtsprozess ist und daher keine vollständige Trennung garantiert von Ionen.

Bei der Durchführung eines Ionenaustauschs auf dynamische Weise eine Lösung wird durch die Säule mit einem Ionenaustauscher geleitet, der, während er sich entlang der Säule bewegt, mit neuen Körnern des Ionenaustauschers in Kontakt kommt. Dieses Verfahren bietet einen vollständigeren Austausch als das statische Verfahren, da die Austauschprodukte durch den Lösungsstrom entfernt werden. Sie können Ionen aus verdünnten Lösungen aufkonzentrieren und Ionen mit stark unterschiedlichen Eigenschaften trennen, beispielsweise unterschiedlich geladene Ionen (Kationen von Anionen trennen), aber die Trennung von Ionen mit gleichem Ladungszeichen ist fast unmöglich. Eine quantitative Trennung solcher Ionen ist nur durch wiederholte Wiederholung von Sorptions-Desorptions-Elementarvorgängen unter dynamischen Bedingungen möglich, d.h. chromatographische Methode . Beim Arbeiten mit diesem Verfahren werden hohe Ionenaustauscherschichten verwendet, und das zu trennende Gemisch wird in diese Schicht in einer Menge eingeführt, die viel geringer ist als die Kapazität der Säule, wodurch eine wiederholte Wiederholung von elementaren Ionenaustauschvorgängen gewährleistet ist .

Die Ionenaustausch-Chromatographie ähnelt der Analysetechnik entsprechend der Molekularchromatographie und kann je nach Eluent (Entwicklung), Frontal- und Verdrängungsoptionen durchgeführt werden. Der Unterschied zwischen Molekular- und Ionenaustauschchromatographie besteht darin, dass bei der Molekularchromatographie die getrennten Bestandteile des Gemisches mit einem reinen Laufmittel von der Säule eluiert werden, während bei der Ionenaustauschchromatographie eine Elektrolytlösung als Laufmittel verwendet wird. In diesem Fall sollte das ausgetauschte Ion des Elutionsmittels weniger selektiv sorbiert werden als alle Ionen des zu trennenden Gemischs.

Bei der am häufigsten angewandten Entwicklungs-Ionenaustausch-Chromatographie wird eine mit einem Ionenaustauscher gefüllte Säule zunächst mit einer Elektrolytlösung gewaschen, bis der Ionenaustauscher alle seine Ionen vollständig durch die im Laufmittel enthaltenen Ionen ersetzt. Dann wird ein kleines Volumen der Analytlösung, die trennbare Ionen in einer Menge von etwa 1 % der Kapazität des Ionenaustauschers enthält, in die Säule injiziert. Als nächstes wird die Säule mit einer Elutionslösung gewaschen, wobei Fraktionen des Eluats entnommen und analysiert werden.

Ein Gemisch aus Ionen Cl – , Br – , J – kann auf einem stark basischen Anionenaustauscherharz (vernetztes Polystyrol, das Gruppen von quartären Ammoniumbasen N(CH 3 ) 3 + enthält), beispielsweise AB-17, getrennt werden ein Bereich der Selektivität (Selektivität): NO 3 - Cl – Br – J – . Als Elutionsmittel wird daher eine NaNO 3 -Lösung verwendet. Diese Lösung wird zunächst durch den Ionenaustauscher geleitet, bis sie vollständig mit NO 3 - -Ionen gesättigt ist. Wenn das zu trennende Gemisch in die Säule eingeführt wird, werden die Ionen Cl – , Br – , J – vom Anionenaustauscher absorbiert, wodurch NO 3 – -Ionen verdrängt werden. Beim anschließenden Waschen der Säule mit NaNO 3 -Lösung werden die Ionen Cl – , Br – , J – in den oberen Schichten des Anionenaustauschers nach und nach wieder durch NO 3 – -Ionen ersetzt. Cl - Ionen werden am schnellsten verdrängt, J - Ionen bleiben am längsten in der Säule. Der Unterschied in der Selektivität des Ionenaustauschers zu den Ionen der Mischung führt dazu, dass in der Säule getrennte Zonen von adsorbierten Ionen Cl–, Br– und J– gebildet werden, die sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Säule bewegen. Wenn Sie sich entlang der Säule bewegen, vergrößert sich der Abstand zwischen den Zonen. In jeder Zone befindet sich nur eines der Anionen des zu trennenden Gemisches und das Anion des Elutionsmittels, im Intervall zwischen den Zonen befindet sich nur ein Anion des Elutionsmittels. Somit erscheinen Fraktionen, die einzelne Komponenten des zu trennenden Gemisches enthalten, im Elutionsmittel am Säulenausgang.

Um praktische Probleme zu lösen, werden die Bedingungen für die Ionentrennung durch Auswahl einer geeigneten mobilen Phase (Zusammensetzung, Konzentration, pH-Wert, Ionenstärke) oder durch Veränderung der Porosität der Polymermatrix des Ionenaustauschers, d. h. der Anzahl der Bindungen zwischen den Ketten, variiert der Matrix, und Schaffung von Ionenaustauschsieben, die für einige Ionen durchlässig und zu ihrem Austausch fähig und für andere undurchdringlich sind. Es ist auch möglich, die Natur und die gegenseitige Anordnung ionogener Gruppen zu ändern sowie Sorbentien zu erhalten, die aufgrund von Komplexbildung zu selektiven chemischen Reaktionen befähigt sind. Eine hohe Selektivität besitzen beispielsweise komplexierende Ionenaustauscher, die in ihrer Struktur chelatisierende Gruppen organischer Reagenzien wie Dimethylglyoxim, Dithizon, 8-Hydroxychinolin usw. sowie Kronenether enthalten.

Die größte Anwendung in der Ionenaustausch-, Ionen- und Ionenpaar-Chromatographie finden sich in synthetischen organischen Makro- und Mikronetz-Ionenaustauschern mit großer Austauschkapazität (3–7 mmol/g) sowie anorganischen Ionenaustauschermaterialien. Mikromaschen-Ionenaustauscher sind in der Lage, Ionen nur im gequollenen Zustand auszutauschen, während Makromaschen-Ionenaustauscher in der Lage sind, Ionen im gequollenen und ungequollenen Zustand auszutauschen. Eine andere Bauart von Ionenaustauschern sind Oberflächenfilm-Ionenaustauscher, deren fester Kern aus einem nichtporösen Copolymer aus Styrol und Divinylbenzol, Glas oder Kieselgel besteht und von einem dünnen Film des Ionenaustauschers umgeben ist. Der Gesamtdurchmesser eines solchen Teilchens beträgt etwa 40 µm, und die Dicke des Ionenaustauscherfilms beträgt 1 µm. Der Nachteil solcher Ionenaustauscher ist der relativ große Partikeldurchmesser und die geringe Austauschkapazität aufgrund der geringen spezifischen Oberfläche, wodurch mit kleinen Proben gearbeitet werden muss und entsprechend hochempfindliche Detektoren eingesetzt werden müssen. Außerdem vergiften solche Ionenaustauscher schnell und sind nicht regenerierbar.

Im Hochleistungs-Ionenaustausch und in der Ionenchromatographie werden raumporöse Polystyrol-Ionenaustauscher, volumenporöse Kieselsäuren mit einem Korndurchmesser von etwa 10 µm und praktisch nicht quellende oberflächenporöse und oberflächenmodifizierte Copolymere aus Styrol und Divinylbenzol mit ionogene Sulfo- und Aminogruppen verwendet werden.

In der Ionenpaarchromatographie werden "Bürsten" -Sorbentien verwendet - Kieselgele mit gepfropften Umkehrphasen C 2, C 8, C 18, die bei Absorption von ionischen Tensiden aus der mobilen Phase, beispielsweise Alkyl, leicht in einen Kationenaustauscher umgewandelt werden Sulfate oder Salze von quartären Ammoniumbasen.

Bei der chromatographischen Trennung mit Ionenaustauschern werden meist wässrige Lösungen von Salzen als mobile Phase verwendet. Dies liegt daran, dass Wasser hervorragende Lösungs- und Ionisierungseigenschaften hat, wodurch die Moleküle der analysierten Probe sofort in Ionen dissoziieren, die Ionenaustauschergruppen des Ionenaustauschers hydratisiert werden und auch in eine vollständig oder teilweise dissoziierte Form übergehen. Dies gewährleistet einen schnellen Austausch von Gegenionen. Die Elutionsstärke der mobilen Phase wird hauptsächlich durch den pH-Wert, die Ionenstärke, die Art der Pufferlösung, den Gehalt an organischem Lösungsmittel oder Tensid (Ionenpaarchromatographie) beeinflusst.

Der pH-Wert wird in Abhängigkeit von der Art der ionogenen Gruppen, der abzutrennenden Ionen und der Matrix gewählt. Mit stark sauren und stark basischen Ionenaustauschern kann bei pH = 2–12, mit schwach sauren bei pH = 5–12 und mit schwach basischen bei pH = 2–6 gearbeitet werden. Sorbentien auf Kieselsäurebasis können bei pH 9 nicht verwendet werden. Die Ionenstärke der mobilen Phase beeinflusst die Kapazität des Ionenaustauschers. Mit zunehmender Ionenstärke nimmt in der Regel die Sorption von Ionen ab, da die Elutionsstärke der mobilen Phase zunimmt. Daher sollte die mobile Phase zu Beginn der Trennung eine niedrige Ionenstärke (0,05–0,1) aufweisen und der Endwert dieser Eigenschaft sollte 2 nicht überschreiten. Bei der Gradientenelution werden häufig Puffer mit steigender Ionenstärke verwendet.

Zur selektiven Elution der vom Ionenaustauscher aufgenommenen Ionen können Sie Wasser, Pufferlösungen (Phosphat, Acetat, Borat, Hydrogenat etc.) mit einem bestimmten pH-Wert und Ionenstärke, Minerallösungen (Salz-, Stickstoff-, Schwefelsäure, Phosphorsäure) und organische (Phenol-, Zitronen-, Milch-, Weinsäure, Oxalsäure, EDTA) Säuren. Die Auswahl des Laufmittels wird dadurch erleichtert, dass die Grenzverteilungskoeffizienten der meisten Elemente zwischen wässrigen (wasserorganischen) Lösungen vieler Komplexbildner und handelsüblichen Ionenaustauschern ermittelt und tabellarisch dargestellt werden.

1.6.4. Größenausschlusschromatographie. Die Größenausschlusschromatographie ist eine Art der Flüssigkeitschromatographie, bei der die Trennung von Komponenten auf der Verteilung von Molekülen entsprechend ihrer Größe zwischen dem Lösungsmittel in den Poren des Sorbens und dem zwischen seinen Partikeln fließenden Lösungsmittel basiert. Bei der Trennung gelangen kleine Moleküle in das Polymernetzwerk, in dessen Poren das Lösungsmittel als stationäre Phase dient, und werden dort festgehalten. Große Moleküle können das Polymernetzwerk nicht durchdringen und werden durch die mobile Phase aus der Säule gespült. Die größten Moleküle werden zuerst eluiert, dann die mittleren und schließlich die kleinen.

Die Größenausschlusschromatographie wird in Gelpermeation und Gelfiltration unterteilt. Bei der Gelpermeationschromatographie erfolgt die Trennung an Polymeren, die in organischen Lösungsmitteln quellen. Die Gelfiltrationsversion der Größenausschlusschromatographie beinhaltet die Verwendung von wasserquellbaren Polymeren als stationäre Phasen.

Die Verweilzeit der Bestandteile der analysierten Probe in der Größenausschlusssäule hängt von der Größe ihrer Moleküle und der Diffusion in die Poren des Sorbens sowie von der Größe der Poren der stationären Phase ab.

Bei dieser Art der Flüssigkeitschromatographie ist der Verteilungskoeffizient D für die kleinsten Moleküle der analysierten Probe, die sich in der Chromatographiesäule mit der geringsten Geschwindigkeit bewegen und in das Gitter der stationären Phase eindringen, ist er gleich 1, da die mobile Phase und das Lösungsmittel in den Poren der stationären Phase sind die gleiche Zusammensetzung. In diesem Fall nimmt die Hauptgleichung der Säulenchromatographie die Form an

Große Moleküle, die nicht in die Poren der stationären Phase eindringen, werden zusammen mit der mobilen Phase von der Säule eluiert. Für Sie D= 0, ein v R =v m. Ein solcher Bereich von Verteilungskoeffizientenwerten (von 0 bis 1) ist nur für die Größenausschlusschromatographie typisch.

Alle Moleküle der analysierten Mehrkomponentensubstanz sollten aus der Säule ausgewaschen werden, indem eine kleine Menge Lösungsmittel ausgeleitet wird v m Vor v m +v s und die Trennung ist abgeschlossen, bevor der Lösungsmittelpeak austritt. Daher ist es bei dieser Art der Chromatographie erforderlich, ausreichend lange Säulen mit einem großen freien Volumen zu verwenden. v m und eine große Anzahl von Poren im Sorptionsmittel.

Die Auflösung chromatographischer Peaks bei Größenausschlusstrennungen kann durch Gradientenelution mit gemischten Lösungsmitteln verbessert werden.

Jedes in der Größenausschlusschromatographie verwendete Sorbens zeichnet sich durch ein bestimmtes Porenvolumen aus und hat daher einen bestimmten Bereich an trennbaren Molekulargewichten und eine bestimmte Eichkurve. Dabei hat die die Abhängigkeit des Retentionsvolumens vom Molekulargewicht bzw. der Größe der Moleküle charakterisierende Eichkurve in der Regel eine komplexe Form.

Stationäre Phasen in der Größenausschlusschromatographie werden basierend auf spezifischen analytischen Aufgaben ausgewählt. Zunächst wird festgelegt, welches Lösungsmittelsystem für die Analyse verwendet werden kann (wässrig oder wässrig-organisch). Abhängig davon wird die Art des Sorptionsmittels bestimmt. Sollen wasserlösliche Proben getrennt werden, werden beispielsweise wasserquellbare vernetzte Dextrane (Sephadex) oder Polyacrylamide (Biogel P) als stationäre Phasen verwendet. Die Trennung von in organischen Lösungsmitteln löslichen Stoffen kann an Polystyrolen unterschiedlicher Vernetzungsgrade durchgeführt werden, die in organischen Lösungsmitteln quellen (Styrogel, Poragel, Biobid C). Solche gequollenen Gele sind im Allgemeinen nicht druckstabil und erlauben sehr niedrige Flussraten der mobilen Phase, was die Analysezeit verlängert. Um eine hocheffiziente Variante der Größenausschlusschromatographie zu realisieren, ist es notwendig, stationäre Phasen mit starren Matrices – Kieselgele – zu verwenden, deren Nachteil – hohe Adsorptionsaktivität – durch Silanisierung der Oberfläche oder Auswahl eines Elutionsmittels mit geeigneter Polarität beseitigt wird .

Substanzen, die als mobile Phasen in der Größenausschlusschromatographie verwendet werden können, sind:

 die analysierte Probe vollständig auflösen;

 das Sorptionsmittel gut anfeuchten;

 der Adsorption von Probenbestandteilen am Sorbens entgegenwirken;

 haben eine niedrige Viskosität und Toxizität.

1.6.5. Planare Chromatographie. Die Planarchromatographie umfasst die Dünnschicht- und die Papierchromatographie. Diese Arten der Flüssigkeitschromatographie sind technisch einfach, erfordern keine teure Ausrüstung, was ihr unbestreitbarer Vorteil ist.

Die Auftrennung eines Stoffgemisches nach diesen Methoden kann mit verschiedenen chromatographischen Systemen erfolgen. Daher werden Adsorption, Verteilung, Normal- und Umkehrphase, Ionenaustausch etc., Papier- und Dünnschichtchromatographie unterschieden. Derzeit ist die Dünnschichtchromatographie am weitesten verbreitet.

Papier- und Dünnschichtchromatographie sind in der Technik ähnlich. Zellulosepapierfaser wird als stationäre Phase in der Papierchromatographie verwendet, in der Dünnschichtchromatographie - verschiedene Sorbentien (Al 2 O 3 , Kieselgel usw.) werden in einer gleichmäßig dünnen (100-300 μm) Schicht auf einem Glas, Metall abgeschieden oder Kunststoffsubstrat (Träger). Die Adsorptionsmittelschicht auf dem Träger kann fixiert sein oder nicht.

Die chromatographische Trennung bei planaren Verfahren sowie auf einer Säule beruht auf dem entsprechend den Verteilungskoeffizienten der zu trennenden Substanzen unterschiedlich schnellen Transfer der Bestandteile des Analyten durch die mobile Phase entlang der Schicht der stationären Phase . In beiden Fällen werden Flüssig-Fest-Sorbens-Chromatographiesysteme (Adsorptions-Trennmechanismus), Flüssig-Flüssig-Fest-Träger (Verteilung, Ionenaustausch und andere Mechanismen) verwendet.

Als mobile Phasen werden verschiedene Lösungsmittel oder deren Mischungen, organische oder anorganische Säuren verwendet.

Das praktische Erhalten planarer Chromatogramme besteht im Folgenden.

Auf einem Streifen Chromatographiepapier oder auf einer dünnen Schicht Sorptionsmittel wird mit einem Bleistift im Abstand von 1 cm von der Unterkante des Streifens oder der Platte eine Startlinie markiert. Mit einer Mikropipette wird eine Probe in Form eines Flecks mit einem Durchmesser von nicht mehr als 2–3 mm auf die Startlinie aufgetragen. Dann wird der Rand des Streifens oder der Platte in das Gefäß mit der mobilen Phase abgesenkt, das sich in einer abgedichteten Kammer befindet. Wenn die mobile Phase entlang des Streifens oder der Platte aufsteigt und die in der Chromatographie üblichen mehrfachen elementaren Vorgänge der Sorption-Desorption, Verteilung zwischen zwei flüssigen Phasen, Ionenaustausch usw. stattfinden, werden die Komponenten des analysierten Gemisches getrennt. Der Prozess wird normalerweise fortgesetzt, bis das Lösungsmittel die Startlinie 10 cm passiert hat, danach wird der Streifen oder die Platte aus der Kammer entfernt und getrocknet. Sind die Bestandteile des Analyten gefärbt, ergeben sie auf dem Chromatogramm die entsprechenden Farbflecken. Um ungefärbte Bestandteile des Analyten nachzuweisen, muss das Chromatogramm entwickelt werden. Die Entwicklung eines Chromatogramms und der Nachweis von Probenbestandteilen kann mit verschiedenen Methoden erfolgen und hängt von der Zusammensetzung der analysierten Gemische ab. Die Manifestation kann erfolgen:

-Mit UV-Licht. Das Verfahren ist anwendbar zum Nachweis von Substanzen, die unter Einwirkung von UV-Strahlung eigene Strahlung (Lumineszenz) im sichtbaren Wellenlängenbereich emittieren können;

 mittels Reagenz-Entwickler. Beispielsweise kann das Vorhandensein von Aminosäuren in der analysierten Mischung unter Verwendung von Ninhydrin nachgewiesen werden. Das getrocknete Chromatogramm wird in eine 0,2%ige Lösung von Ninhydrin in Aceton eingetaucht und dann getrocknet. Die den verschiedenen Komponenten der Mischung entsprechenden Flecken erhalten eine sichtbare und in der Regel für jede Substanz spezifische Farbe;

- mit Jod. Dabei wird das detektierte Chromatogramm in ein Gefäß eingebracht, an dessen Boden sich Jodkristalle befinden. Joddämpfe werden stärker an den Flecken adsorbiert, wodurch die Flecken sichtbar werden. Jod ist ein unspezifisches Entwicklerreagenz. Mit speziellen Reagenzien ist es möglich, nicht nur die Anzahl der Komponenten einer Mischung zu bestimmen, sondern auch die getrennten Substanzen anhand der Farbe der Flecken zu identifizieren.

Die Papier- und Dünnschichtchromatographie wird am häufigsten in der oben beschriebenen sogenannten aufsteigenden Variante durchgeführt. Um die Qualität von Chromatogrammen zu verbessern, müssen häufig komplexere Varianten der Planarchromatographie verwendet werden, z. B. top-down, kreisförmig, zweidimensional. Bei der Papier- oder Dünnschicht-Down-Chromatographie wird der Analyt oben auf die Startlinie der Platte oder des Papierstreifens aufgetragen und der Eluent von oben statt von unten zugeführt. Der positive Effekt einer verbesserten Trennung beruht auf dem Beitrag der Schwerkraft der Komponenten zum Trennungsprozess.

Sowohl Upstream- als auch Downstream-Chromatographie können in ein- und zweidimensionaler Ausführung durchgeführt werden. Im Gegensatz zu dem oben beschriebenen eindimensionalen Flachbett-Trennverfahren wird bei der zweidimensionalen chromatographischen Trennung die Trennung der analysierten Probe zuerst in einem Lösungsmittel durchgeführt, dann wird die Trennung in der Richtung senkrecht zum ersten unter Verwendung durchgeführt ein anderes Lösungsmittel, Drehen des ersten Chromatogramms um 90°C.

Bei der Zirkularchromatographie wird der Analyt als Tropfen in die Mitte einer Platte oder eines Blattes Chromatographiepapier aufgetragen. Auch hier werden ein oder mehrere Lösungsmittel zugetropft. Dies führt dazu, dass das resultierende Chromatogramm eine Reihe von radialen Flecken ist.

Die Position der Flecken (Zonen), die die getrennten Komponenten des Analyten auf einem flachen Chromatogramm bilden, wird durch die Werte der relativen Bewegungsgeschwindigkeit der Komponenten in einer dünnen Schicht charakterisiert R fi. Experimenteller Wert R fi definiert als das Verhältnis der Entfernung L ich, bestanden ich-te Komponente, zum Abstand L durch das Lösungsmittel von der Startlinie zur Frontlinie geführt (Abb. 1.10):

Wert R fi hängt jedoch immer von der Art der relevanten Komponente der analysierten Probe, der Art der stationären Phase, ihrer Dicke, der Art und Qualität der mobilen Phase, der Methode des Auftragens der Probe und anderen Faktoren ab R fi 1.

Wert R fi ist eigentlich identisch mit der Retentionszeit einer Substanz bzw. ihrem Retentionsvolumen, das die Durchgangsgeschwindigkeit einer Substanz durch eine Chromatographiesäule charakterisiert und zur qualitativen Identifizierung der Bestandteile der analysierten Probe herangezogen werden kann, und der Spotdurchmesser ist identisch auf die Höhe oder Fläche des chromatographischen Peaks und spiegelt daher in gewissem Maße den quantitativen Inhalt der Substanz wider.

Die quantitative Bestimmung der Zusammensetzung der analysierten Probe kann im einfachsten Fall visuell anhand der Intensität der Eigenfarbe der Spots oder der Intensität des fluoreszierenden Leuchtens der Spots bei der UV-Detektion erfolgen. Für diese Zwecke wird die Elution von chromatographischen Spots weithin verwendet. In diesem Fall wird der auf dem Chromatogramm erhaltene Fleck vorsichtig ausgeschnitten oder abgekratzt, mit einem geeigneten Lösungsmittel behandelt und die resultierende Lösung mit der entsprechenden physikalisch-chemischen Methode untersucht. Sie können auch die gravimetrische Methode anwenden, bei der der entsprechende Fleck aus dem Chromatogramm ausgeschnitten und gewogen wird. Die Substanzmenge wird durch die Differenz der Gewichte von sauberem Papier derselben Fläche und Papier mit der Substanz bestimmt.

Papier (BH ) und Dünnschichtchromatographie (TLC ) nach dem Trennmechanismus gehören Verteilungschromatographie . Beim HD-Verfahren ist der Träger eine Besonderheit chromatographisches Papier mit bestimmten Eigenschaften. Stationäre Phase ist wasseradsorbiert auf der Oberfläche und den Poren von Papier (bis zu 20%), mobil - organisches Lösungsmittel, mischbar oder nicht mischbar mit Wasser, Wasser oder Elektrolytlösungen.

Mechanismus Auf dem Papier ziemlich kompliziert. In der stationären Phase kann die Substanz nicht nur durch Auflösung in dem vom Papier adsorbierten Wasser zurückgehalten werden, sondern auch adsorbiert werden Zellulose direkt. Auf Papier gezeichnet gemeinsame Komponenten in die mobile Phase gelangen und sich entsprechend unterschiedlich schnell durch die Kapillaren des Papiers bewegen Grenzflächenverteilungskoeffizient jeder von ihnen. Am Anfang Chromatographie ein Teil der Substanz aus dem Papier geht hinein Mobile Phase und fahre fort. Wenn das organische Lösungsmittel den Bereich des Papiers erreicht, der den gelösten Stoff nicht enthält, Umverteilung : aus der organischen Phase geht die Substanz in die wässrige Phase über, sorbiert auf Papier. Da die Komponenten unterschiedlich sind Affinität zum Sorbens , wenn sich der Eluent bewegt, kommt es zu einer Trennung: Einige Substanzen werden am Anfang des Weges verzögert, andere bewegen sich weiter. Hier werden kombiniert thermodynamisch (Einstellen einer Gleichgewichtsverteilung von Stoffen zwischen den Phasen) und kinetisch (bewegte Bauteile mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten) Trennaspekte. Dadurch konzentriert sich jede Komponente auf einen bestimmten Bereich des Papierbogens: Zonen einzelner Komponenten auf der Chromatogramm . Die Anwendung der Chromatographie auf Papier hat eine Reihe von wesentlichen Nachteilen: der Trennvorgang ist abhängig von der Zusammensetzung und den Eigenschaften des Papiers, Änderungen des Wassergehalts in den Poren des Papiers bei veränderten Lagerbedingungen, sehr geringe Chromatographiegeschwindigkeit (bis zu mehrere Tage), geringe Reproduzierbarkeit der Ergebnisse. Diese Mängel wirken sich ernsthaft auf die Verbreitung der Papierchromatographie als chromatographisches Verfahren aus.

BEIM TLC-Verfahren der prozess der trennung eines stoffgemisches erfolgt in einer dünnen schicht Sorptionsmittel auf einem inerten festen Substrat abgeschieden und durch die Bewegung bereitgestellt Mobile Phase (Lösungsmittel) durch das Sorptionsmittel unter Einwirkung von Kapillarkräfte . VonTrennmechanismus unterscheiden Verteilungs-, Adsorptions- und Ionenaustauschchromatographie . Die Trennung der Komponenten erfolgt in diesen Fällen entweder aufgrund ihres unterschiedlichen Verteilungskoeffizienten zwischen den beiden flüssigen Phasen ( Verteilungschromatographie ) oder aufgrund unterschiedlicher Adsorbierbarkeit von Verbindungen durch das Sorptionsmittel ( Adsorptionschromatographie ). Das Adsorptionsverfahren basiert auf unterschiedlichen Sorptions-Desorptionsgraden der getrennten Komponenten an der stationären Phase. Adsorption auf Kosten durchgeführt Van-der-Waals-Kräfte , das ist die Grundlage physikalische Adsorption , polymolekular (Bildung mehrerer Adsorbatschichten auf der Oberfläche des Adsorbens) und Chemisorption (chemische Wechselwirkung von Adsorbens und Adsorbat).

Im Falle der Verwendung solcher Sorbentien für DC wie z Aluminiumoxid oder Kieselgel spielen eine Rolle bei der Trennung Verteilung , so und Adsorption auf der entwickelten aktiven Oberfläche des Sorbens (150–750 m2/g). Verteilung Komponenten der Mischung zwischen Wasser auf der Oberfläche des Trägers (wie z Adsorptionsmittel , als Aluminiumoxid , Stärke , Zellulose , Kieselgur - und Wasser form stationäre Phase ) und das Lösungsmittel, das sich durch diese stationäre Phase bewegt ( Mobile Phase ). Die in Wasser leichter lösliche Komponente der Mischung bewegt sich langsamer als die in der mobilen Phase besser lösliche.

Adsorption manifestiert sich darin, dass zwischen Träger B. Aluminiumoxid, und die Mischungskomponenten eingestellt Adsorptionsgleichgewichte - für jede Komponente ein eigenes, dessen Ergebnis ist unterschiedliche Reisegeschwindigkeit Mischungsbestandteile. Es lassen sich zwei Extremfälle unterscheiden:

a) die Konzentration des Stoffes auf dem Adsorptionsmittel ist Null. Die Substanz löst sich vollständig in der mobilen Phase auf und wird von dieser mitgerissen (bewegt sich mit Lösungsmittelfront ).

b) die Substanz wird vollständig adsorbiert, geht keine Wechselwirkung mit dem Lösungsmittel ein und verbleibt am Start.

In der Praxis mit der geschickten Auswahl von Lösungs- und Adsorbens Verteilung Verbindungen liegen zwischen diesen Extremfällen, und die Substanz allmählich überführt von einer Sorbensschicht zur anderen aufgrund gleichzeitig ablaufender Prozesse Sorption und Desorption .

Das durch das Sorptionsmittel hindurchtretende Lösungsmittel wird genannt Elutionsmittel , der Vorgang des Zusammenbewegens einer Substanz mit einem Elutionsmittel  Elution . Bei der Bewegung der Flüssigkeit auf der Platte trennt sich das Stoffgemisch durch Krafteinwirkung Adsorption , Verteilung , Ionenaustausch oder eine Kombination all dieser Faktoren. Infolgedessen trennen chromatographische Zonen Mischungsbestandteile, d.h. es stellt sich heraus Chromatogramm .

Richtige Auswahl Sorptionsmittel und Elutionsmittel bestimmt die Effizienz der Gemischtrennung. Die Mobilität der Testsubstanz hängt von ihrer Affinität zum Sorbens ab und Elutionskraft (Polarität) des Eluenten. Mit zunehmender Polarität der Verbindung steigt auch ihre Affinität zum polaren Sorbens. Durch Erhöhung des Adsorptionsgrades Kieselgel organische Verbindungen sind in einer Reihe angeordnet: Kohlenwasserstoffe<алкилгалогенидыарены<нитросоединения<простые эфиры <сложные эфиры<альдегиды<спирты<амины<карбоновые кислоты. В свою очередь für Kieselgel Eluenten können in aufsteigender Reihenfolge nach "Polarität" angeordnet werden ( Elutionsleistung ) und bilden eine Reihe von Lösungsmitteln ( eluotrope Reihe ) in Übereinstimmung mit experimentellen Daten: Alkane> Benzol> Chloroform> Diethylether> Ethylacetat> Alkohole С 2 -С 4> Wasser> Aceton> Essigsäure> Methanol. So wird eine polare Verbindung, Alkohol, ziemlich stark an Kieselgel adsorbiert und bewegt sich daher schwach unter der Wirkung eines solchen unpolaren Lösungsmittels wie Hexan und bleibt in der Nähe der Startlinie. Der unpolare aromatische Kohlenwasserstoff Biphenyl wiederum ist in Hexan merklich beweglicher, aber auch hier zu erreichen R f etwa 0,5, wird ein polareres aprotisches Elutionsmittel, Methylenchlorid, benötigt. Eluentenstärke mit Lösungsmittelgemischen regulieren - Nachbarn in eluotrope Reihe mit unterschiedlicher Polarität.

Derzeit verwendet TLC hauptsächlich Folgendes Sorptionsmittel : zur Trennung lipophile Substanzen  Kieselgel , Aluminiumoxid , Acetylierte Zellulose , Polyamide ; zu trennen hydrophile Substanzen  Zellulose , Zellulose-Ionenaustauscher , Kieselgur , Polyamide . Die wichtigste Eigenschaft eines Sorptionsmittels ist seine Aktivität , d.h. Fähigkeit absorbieren (halten) die Bestandteile des zu trennenden Gemisches. Im Ausland produzieren eine Reihe von Firmen Kieselgel , Kieselgur und Aluminiumoxid mit Zusatz von 5 % Gips, der zur Fixierung der Sorbensschicht bei der Eigenherstellung von Platten verwendet wird.

Das gebräuchlichste Sorbens ist Kieselgel - hydratisierte Kieselsäure, gebildet durch Einwirkung von Mineralsäuren auf Na 2 SiO 3 und Trocknen des resultierenden Sols. Nach dem Mahlen des Sols wird eine Fraktion einer bestimmten Korngröße verwendet (auf dem Schild angegeben, normalerweise 5-20 Mikron). Kieselgel ist ein polares Sorbens mit OH-Gruppen als aktive Zentren. Es sorbiert leicht Wasser an der Oberfläche und bildet Wasserstoffbrückenbindungen.

Tonerde ist ein schwach basisches Adsorbens und wird hauptsächlich zur Trennung von schwach basischen und neutralen Verbindungen eingesetzt. Der Nachteil von Platten auf Aluminiumoxid ist die obligatorische Aktivierung der Oberfläche vor der Verwendung in einem Trockenschrank bei hoher Temperatur (100-150 o C) und die geringe Adsorptionskapazität der Schicht im Vergleich zu Kieselgel.

Kieselgur - aus natürlichen Mineralien gewonnenes Adsorptionsmittel - Kieselgur. Das Sorptionsmittel hat im Vergleich zu Kieselgel hydrophile Eigenschaften und eine geringere Adsorptionskapazität der Schicht.

Zellulose: Zellulosebeschichtete Dünnschichtplatten sind sehr effektiv bei der Trennung komplexer organischer Moleküle. Das Adsorptionsmittel sind hauptsächlich Zellulosekügelchen mit einem Durchmesser von bis zu 50 Mikron, die mit Stärke auf dem Träger fixiert sind. Wie bei der Papierchromatographie ist der Anstieg der Lösungsmittelfront sehr langsam.

Chromatographische Analyse wird auf Industrieplatten tschechischer Produktion durchgeführt " Silufol » (« Silufol "") aus Aluminiumfolie, manchmal mit Pappe verstärkt, und " Siluplast » aus Kunststoff, beschichtet mit einer Sorptionsmittelschicht - Kieselgel LS 5-40 mit Stärke oder Gips als Bindemittel (bis 10 %) oder Aluminiumoxid mit oder ohne fluoreszierende Indikatoren. Aufzeichnungen " Silufol » haben eine hohe Elutionsrate, zeichnen sich jedoch durch geringe Trennleistung und geringe Empfindlichkeit aus. Während der Lagerung sind sie empfindlich gegenüber Umgebungsbedingungen (Feuchtigkeit, Temperatur, aggressive Medien etc.). Einzelne Firmen liefern chromatographische Platten mit einer Sorptionsmittelschicht unterschiedlicher (meist bis 0,25 mm), aber streng konstanter Dicke (Kieselgel, Zellulose, Ionenaustauscherharz), auf Glas und Substraten aus Aluminiumfolie, Kunststoff, imprägniertem Fiberglas.

Platten " Sorbfil » (TU 26-11-17-89) werden in Russland auf Polymerbasis (Polyethylenterephthalat, Klasse P) oder Aluminiumsubstrat (Klasse AF) mit aufgebrachter Arbeitsschicht hergestellt mikrofraktioniertes Kieselgel-Sorbens Sorten STX-1A und STX-1VE (hergestellt in der UdSSR als fraktioniertes Kieselgel KSKG) mit einer Dicke von 90-120 Mikrometer (bis zu 200 Mikrometer), fixiert mit einem speziellen Bindemittel - Kieselsol . Bei Verwendung von Kieselsäure (Silicazol)-Sol als Bindemittel, das sich nach dem Erhitzen in Kieselgel umwandelt, bestehen die resultierenden DC-Platten aus zwei Komponenten: einer Kieselgelschicht und einem Substrat. Die Dickengleichmäßigkeit der Sorbensschicht auf einer Platte beträgt ±5 µm. Bezeichnungsbeispiel: "Sorbfil-PTSKh-AF-V-UF (10x10)" - Hochleistungs-TLC-Platten auf einem Aluminiumsubstrat, mit einem Leuchtstoff, 10x10 cm.

Wenn ein Glassubstrat (Klasse C) verwendet wird, dann sind solche Platten wiederverwendbar und chemisch beständig. Ihre chemische Beständigkeit wird durch die chemische Beständigkeit von Kieselgel bestimmt. Infolgedessen können TLC-Platten wiederholt mit aggressiven Reagenzien behandelt werden, beispielsweise mit einer heißen Chrommischung, wodurch die Beschränkungen für die Verwendung korrelierender Reagenzien für den Spot-Nachweis und die Sorbensmodifikation aufgehoben werden und ein mehrfaches (bis zu 30-maliges oder mehr) Regenerierung der Platten mit einer Chrommischung. Glasplatten können auf die gewünschte Größe zugeschnitten werden. Die mechanische Festigkeit der Sorbensschicht kann gesteuert werden, was einerseits den Transport und die mehrfache Bearbeitung der Platten ermöglicht und andererseits die Möglichkeit bietet, Adsorptionsschichten mit getrennten Stoffen zum anschließenden Auswaschen einzelner Verbindungen aus den Platten zu extrahieren Sorbens und ihre weitere Untersuchung durch instrumentelle Methoden (IR- und UV-Spektrometrie. , Röntgenbeugungsmethoden, NMR usw.).

Die Platten unterscheiden sich in der Größe der Fraktionen (Partikelverteilung) des Kieselgels, aus dem die Schicht besteht. Auf analytischen Platten (Grad A) beträgt die Fraktion 5-17 Mikrometer, auf hocheffizienten (Grad B) - 8-12 Mikrometer. Eine engere Verteilung erhöht die Effizienz der Platten, d.h. die Spots der zu trennenden Substanzen werden kompakter (kleiner) und damit besser getrennt, wenn die Eluentenfront eine kürzere Strecke passiert. Auf russischen Wafern unterscheiden sich Analyse- und Hochleistungsschichten nicht sehr, im Gegensatz zu Wafern von Merck (Deutschland). Hochleistungsplatten sollten verwendet werden, wenn Substanzen nicht auf analytischen Platten getrennt werden können. Platten aller Modifikationen werden mit einem Leuchtstoff (UV-Qualität) mit 254 nm Anregung hergestellt. Die Haltbarkeit ist nicht begrenzt, die Platten " Sorbfil » Weitgehend getestet in der Analyse von Aminosäurederivaten, Pestiziden, Lipiden, Antibiotika.

Es wird das TLC-Verfahren durchgeführt qualitative Identifikation Komponenten. Quantifizierung für DC ist ebenfalls möglich, dies erfordert das Aufbringen der genauen Substanzmenge und zusätzliche densitometrische Studien mit einer klaren Fixierung der Intensität der Flecken. Am häufigsten ist halbquantitative Methode . Es basiert auf visueller Vergleich die Größe und Intensität des Flecks einer Komponente mit den entsprechenden Eigenschaften einer Reihe von Flecken des gleichen Stoffes unterschiedlicher Konzentration ( Standard-Referenzlösungen ). Bei Verwendung einer Probe in einer Menge von 1–5 μg bietet eine solche einfache Methode eine Genauigkeit der Bestimmung des Komponentengehalts von etwa 5–10%. Um die Komponenten in einer Probe zu bestimmen, ist es oft notwendig, eine Probenvorbereitung durchzuführen, um eine Mischung zu erhalten, die die analysierten Verbindungen enthält. Die Probenvorbereitung basiert auf der Extraktion von Drogen aus der Probe mit organischen Lösungsmitteln ( n-Hexan, Petrolether, Diethylether, Chloroform), Reinigung des Extraktes und anschließende Chromatographie in einer dünnen Schicht Aluminiumoxid oder Kieselgel.

Es gibt mehrere Varianten von TLC und BC, die sich in der Art und Weise unterscheiden Lösungsmittelversorgung . Je nach Bewegungsrichtung der mobilen Phase gibt es:

a)aufsteigende Chromatographie  die mobile Phase wird auf den Boden der Trennkammer gegossen, das Papier (Platte) senkrecht gestellt;

b)absteigende Chromatographie  die mobile Phase wird von oben zugeführt und bewegt sich entlang der Sorbensschicht der Platte oder des Papiers nach unten;

in)radiale Chromatographie  horizontaler Vorschub der Lösungsmittelfront: Die mobile Phase wird in die Mitte der Papierscheibe (Platte) gebracht, wo sich das zu trennende Gemisch ablagert.

Am häufigsten ist Elution nach oben (Chromatographie). Vorderseite Elutionsmittel beim Bewegen von unten nach oben. Die Wahl des Lösungsmittels (Laufmittel) richtet sich nach der Art des Sorptionsmittels und den Eigenschaften der zu trennenden Stoffe.

Chromatographische Trennung BC- und TLC-Verfahren werden in durchgeführt Trennkammer mit Schraubdeckel. Ein quantitatives Maß für die Transferrate einer Substanz unter Verwendung eines bestimmten Adsorbens und Lösungsmittels ist R-Wert f (aus dem Englischen. Zurückbehaltung Faktor – Verzögerungskoeffizient, dieser Parameter ist analog zur Retentionszeit). Position Zonen der chromatographierten Komponente auf Größe einstellen Koeffizient R f gleich dem Verhältnis der Geschwindigkeit seiner Zone zur Geschwindigkeit der Lösungsmittelfront. Wert R f ist immer kleiner als Eins und hängt nicht von der Länge des Chromatogramms ab. Nach der Menge R f von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Bei niedrigen Temperaturen bewegen sich Substanzen also langsamer; Lösungsmittelverunreinigung, Adsorptionsmittelinhomogenität, Fremdionen in der analysierten Lösung können den Wert verändern R f bis zu 10%. Im ausgewählten System müssen die Analyten unterschiedliche Werte haben R f und über die gesamte Länge des Chromatogramms verteilt. Es ist wünschenswert, dass die Werte R f lag im Bereich von 0,05–0,85.

In der Praxis der Wert R f berechnet als Verhältnis der Entfernung l von der Substanz in die Ferne gereist L durch das Lösungsmittel geleitet:

R f = ll (6.1 )

Normalerweise für die Berechnung wählen Punkt Zentrum (Abb. 1). Wert R f hängt von vielen Faktoren ab, wie z chromatographisches Papier (seine Porosität, Dichte, Dicke, Hydratationsgrad) und Sorptionsmittel (Korngröße, Art der Gruppen auf der Oberfläche, Schichtdicke, deren Feuchtigkeitsgehalt, Art der Substanz, Zusammensetzung der mobilen Phase), Versuchsbedingungen (Temperatur, Chromatographiezeit usw.). Bei Konstanz aller Chromatographieparameter wird der Wert R f nur durch die individuellen Eigenschaften der einzelnen Komponenten bestimmt.

Reis. 1. Bestimmung der Werte auf dem Chromatogramm Rf für Bauteile SONDERN und BEIM,

ihren Trennungsgrad Rs und die Zahl der theoretischen Böden N .

Die Effizienz von BC und TLC hängt auch davon ab Selektivität und Empfindlichkeit Reaktionen zum Nachweis der Bestandteile des analysierten Gemisches. Üblicherweise werden Reagenzien verwendet, die mit den zu bestimmenden Komponenten farbige Verbindungen bilden - Entwickler. Für eine zuverlässigere Identifizierung von gemeinsam genutzten Komponenten anwenden " Zeugen » -Lösungen Standardsubstanzen (in demselben Lösungsmittel wie die Probe), die voraussichtlich in der Probe vorhanden sind. Standardsubstanz auf die Startlinie neben der analysierten Probe aufgetragen und unter den gleichen Bedingungen chromatographiert. In der Praxis wird oft ein relativer Wert verwendet:

R f rel = R f x / R f Stand (6.2)

wo R f Stand ebenfalls nach Formel (6.1) berechnet. Effizienz chromatographische Trennung charakterisieren Anzahl äquivalenter theoretischer Trennstufen und sie Höhe . So ist bei der DC-Methode die Zahl der äquivalenten theoretischen Trennstufen N SONDERN für Komponente SONDERN das zu trennende Gemisch errechnet sich nach der Formel:

N EIN = 16 (l OA / a (EIN )) 2 (6.3)

Werte l OA und a (SONDERN ) bestimmt wie in Abb. 6.1. Dann die Höhe des äquivalenten theoretischen Bodens H SONDERN ist:

H EIN = l OA /N = a (EIN ) 2 / 16 l OA . (6.4)

Eine Trennung ist praktisch möglich, wenn R f (SONDERN)  R f (BEIM)  0,1 .

Zur Charakterisierung der Trennung zweier Komponenten SONDERN und BEIM benutzen Grad (Kriterium) der Trennung Rs :

Rs =  l / (a (EIN) / 2 + a (B) / 2)= 2  l / (a (EIN) + a (B)) (6.5)

wo  l  Abstand zwischen den Mittelpunkten der Komponentenpunkte SONDERN und BEIM;

a (SONDERN) und a (BEIM)  Punktdurchmesser SONDERN und BEIM auf dem Chromatogramm (Abb. 6.1). Je mehr Rs , desto deutlicher sind die Spots der Komponenten getrennt SONDERN und BEIM auf dem Chromatogramm. Bedingungen Chromatographie sind so gewählt, dass der Wert Rs anders als null und eins, der optimale Wert Rs ist 0,3  0,7. Zum Preis Trennselektivität zwei Komponenten SONDERN und BEIM benutzen Trennfaktor α :

α = l B / l EIN (6.6)

Wenn α = 1, dann die Komponenten SONDERN und BEIM sind nicht getrennt.

Bei der Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) ist die Art der in der Chromatographiesäule ablaufenden Prozesse im Allgemeinen identisch mit den Prozessen in der Gaschromatographie. Der Unterschied besteht lediglich in der Verwendung einer Flüssigkeit als stationäre Phase. Aufgrund der hohen Dichte flüssiger mobiler Phasen und des hohen Widerstands der Säulen unterscheiden sich Gas- und Flüssigkeitschromatographie stark in der Instrumentierung.

Als mobile Phasen werden in der HPLC meist reine Lösungsmittel oder deren Gemische verwendet.

Zur Erzeugung eines Stroms aus reinem Lösungsmittel (oder Lösungsmittelgemischen), der in der Flüssigkeitschromatographie als Elutionsmittel bezeichnet wird, werden Pumpen verwendet, die Teil des Hydrauliksystems des Chromatographen sind.

Die Adsorptionschromatographie erfolgt durch die Wechselwirkung einer Substanz mit Adsorptionsmitteln wie Kieselgel oder Aluminiumoxid, die an der Oberfläche aktive Zentren aufweisen. Der Unterschied in der Fähigkeit, mit den Adsorptionszentren verschiedener Probenmoleküle zu interagieren, führt zu deren Trennung in Zonen, während sie sich mit der mobilen Phase durch die Säule bewegen. Die dabei erreichte Aufteilung der Komponentenzonen hängt von der Wechselwirkung sowohl mit dem Lösungsmittel als auch mit dem Adsorbens ab.

Kieselgel-Adsorptionsmittel mit unterschiedlichen Volumina, Oberflächen und Porendurchmessern finden die größte Anwendung in der HPLC. Aluminiumoxid und andere Adsorptionsmittel werden viel seltener verwendet. Der Hauptgrund dafür:

Unzureichende mechanische Festigkeit, die eine Verpackung und Verwendung bei erhöhten Drücken, die für HPLC typisch sind, nicht zulässt;

Kieselgel hat im Vergleich zu Aluminiumoxid einen größeren Bereich an Porosität, Oberfläche und Porendurchmesser; eine deutlich höhere katalytische Aktivität von Aluminiumoxid führt zu einer Verfälschung der Analysenergebnisse durch die Zersetzung der Probenbestandteile bzw. deren irreversibler Chemisorption.

HPLC-Detektoren

Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) wird verwendet, um polare, nichtflüchtige Substanzen nachzuweisen, die aus irgendeinem Grund nicht in eine für die Gaschromatographie geeignete Form umgewandelt werden können, selbst in Form von Derivaten. Zu solchen Substanzen gehören insbesondere Sulfonsäuren, wasserlösliche Farbstoffe und einige Pestizide, wie Phenylharnstoffderivate.

Detektoren:

UV - Diodenarray-Detektor. Die "Matrix" aus Fotodioden (es gibt mehr als zweihundert) registriert ständig Signale im UV- und sichtbaren Bereich des Spektrums und gewährleistet so die Aufnahme von UV-B-Spektren im Scanning-Modus. Dadurch ist es möglich, mit hoher Empfindlichkeit kontinuierlich unverzerrte Spektren von Komponenten aufzunehmen, die eine spezielle Zelle schnell durchlaufen.

Im Vergleich zur Einzelwellenlängendetektion, die keine Aussage über die "Reinheit" des Peaks liefert, liefert die Möglichkeit, die vollen Spektren des Diodenarrays zu vergleichen, ein Identifikationsergebnis mit einem viel größeren Maß an Sicherheit.

Fluoreszenzdetektor. Die große Beliebtheit von Fluoreszenzdetektoren liegt an der sehr hohen Selektivität und Empfindlichkeit und daran, dass viele Umweltschadstoffe fluoreszieren (z. B. polyaromatische Kohlenwasserstoffe).

Ein elektrochemischer Detektor dient zum Nachweis von Substanzen, die leicht oxidiert oder reduziert werden: Phenole, Mercaptane, Amine, aromatische Nitro- und Halogenderivate, Aldehyde, Ketone, Benzidine.

Die chromatographische Trennung des Gemisches auf der Säule dauert aufgrund des langsamen Vordringens des PF lange. Zur Beschleunigung des Prozesses wird unter Druck chromatographiert. Dieses Verfahren wird als Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) bezeichnet.

Die Modernisierung der Geräte der klassischen Flüssigsäulenchromatographie hat sie zu einer der zukunftsträchtigen und modernen Analysemethoden gemacht. Die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie ist ein bequemes Verfahren zum Trennen, präparativen Isolieren und Durchführen einer qualitativen und quantitativen Analyse von nichtflüchtigen thermolabilen Verbindungen sowohl mit niedrigem als auch mit hohem Molekulargewicht.

Je nach Art des verwendeten Sorbens kommen bei dieser Methode 2 Varianten der Chromatographie zum Einsatz: auf einem polaren Sorbens mit einem unpolaren Eluenten (Direktphasenoption) und auf einem unpolaren Sorbens mit einem polaren Eluenten – der sogenannten Reverse -Phasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (RPHLC).

Wenn der Eluent auf den Eluenten übergeht, stellt sich das Gleichgewicht unter RPHLC-Bedingungen um ein Vielfaches schneller ein als unter den Bedingungen von polaren Sorbentien und nichtwässrigen PFs. Dadurch und durch die Bequemlichkeit, mit Wasser und Wasser-Alkohol-Eluenten zu arbeiten, hat die RPHLC inzwischen große Popularität erlangt. Die meisten HPLC-Analysen werden mit dieser Methode durchgeführt.

Detektoren. Die Registrierung der Ausgabe von der Säule einer separaten Komponente wird unter Verwendung eines Detektors durchgeführt. Zur Registrierung können Sie die Änderung eines beliebigen analytischen Signals verwenden, das von der mobilen Phase stammt und sich auf Art und Menge der Mischungskomponente bezieht. Die Flüssigkeitschromatographie verwendet analytische Signale wie Lichtabsorption oder Lichtemission der austretenden Lösung (photometrische und fluorimetrische Detektoren), Brechungsindex (refraktometrische Detektoren), Potential und elektrische Leitfähigkeit (elektrochemische Detektoren) usw.

Das kontinuierlich detektierte Signal wird vom Recorder aufgezeichnet. Das Chromatogramm ist eine auf dem Aufzeichnungsband aufgezeichnete Folge von Detektorsignalen, die erzeugt wird, wenn einzelne Komponenten der Mischung die Säule verlassen. Bei Auftrennung des Gemisches sind auf dem externen Chromatogramm einzelne Peaks sichtbar. Die Position des Peaks auf dem Chromatogramm dient zur Identifizierung der Substanz, die Höhe oder Fläche des Peaks zur quantitativen Bestimmung.

Anwendung

Die breiteste Anwendung findet die HPLC in folgenden Bereichen der chemischen Analytik (es werden Untersuchungsobjekte identifiziert, bei denen die HPLC praktisch konkurrenzlos ist):

· Lebensmittelqualitätskontrolle - Tonika- und Geschmackszusätze, Aldehyde, Ketone, Vitamine, Zucker, Farbstoffe, Konservierungsmittel, Hormone, Antibiotika, Triazine, Carbamate und andere Pestizide, Mykotoxine, Nitrosoamine, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe usw.

· Umweltschutz – Phenole, organische Nitroverbindungen, mono- und polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, eine Reihe von Pestiziden, wichtige Anionen und Kationen.

· Kriminalistik – Drogen, organische Sprengstoffe und Farbstoffe, hochwirksame Pharmazeutika.

· Pharmazeutische Industrie – Steroidhormone, praktisch alle Produkte der organischen Synthese, Antibiotika, Polymerpräparate, Vitamine, Proteinpräparate.

Medizin - die aufgeführten biochemischen und medizinischen Substanzen und ihre Metaboliten in biologischen Flüssigkeiten (Aminosäuren, Purine und Pyrimidine, Steroidhormone, Lipide) bei der Diagnose von Krankheiten, Bestimmung der Ausscheidungsrate von Arzneimitteln aus dem Körper zum Zweck ihrer individuellen Dosierung .

· Landwirtschaft - Bestimmung von Nitrat und Phosphat in Böden zur Bestimmung der erforderlichen Menge an Düngemitteln, Bestimmung des Nährwerts von Futtermitteln (Aminosäuren und Vitamine), Analyse von Pestiziden in Boden, Wasser und landwirtschaftlichen Produkten.

Biochemie, bioorganische Chemie, Gentechnik, Biotechnologie - Zucker, Lipide, Steroide, Proteine, Aminosäuren, Nukleoside und ihre Derivate, Vitamine, Peptide, Oligonukleotide, Porphyrine usw.

· Organische Chemie - alle stabilen Produkte der organischen Synthese, Farbstoffe, thermolabile Verbindungen, nichtflüchtige Verbindungen; Anorganische Chemie (praktisch alle löslichen Verbindungen in Form von Ionen und Komplexverbindungen).

· Qualitätskontrolle und Sicherheit von Lebensmitteln, alkoholischen und alkoholfreien Getränken, Trinkwasser, Haushaltschemikalien, Parfums in allen Phasen ihrer Herstellung;

Bestimmung der Art der Verschmutzung am Ort einer von Menschen verursachten Katastrophe oder eines Notfalls;

Nachweis und Analyse von narkotischen, potenten, giftigen und explosiven Substanzen;

Bestimmung des Vorhandenseins von Schadstoffen (polyzyklische und andere aromatische Kohlenwasserstoffe, Phenole, Pestizide, organische Farbstoffe, Ionen von Schwer-, Alkali- und Erdalkalimetallen) in flüssigen Abwässern, Luftemissionen und festen Abfällen von Unternehmen und in lebenden Organismen;

· Überwachung von Prozessen der organischen Synthese, Öl- und Kohleverarbeitung, biochemischen und mikrobiologischen Produktionen;

Analyse der Bodenqualität für die Düngung, des Vorhandenseins von Pestiziden und Herbiziden in Boden, Wasser und Produkten sowie des Nährwerts von Futtermitteln; komplexe forschungsanalytische Aufgaben; Erhalten einer Mikromenge einer hochreinen Substanz.



(OFS 42-0096-09)

Die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) ist ein Säulenchromatographieverfahren, bei dem die mobile Phase (MP) flüssig ist

Knochen bewegt sich durch eine mit ungestützt gefüllte Chromatographiesäule

die visuelle Phase (Sorbens). HPLC-Säulen zeichnen sich durch einen hohen hydraulischen Druck am Säuleneinlass aus, daher wird sie manchmal auch als HPLC bezeichnet

"Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie" genannt.

Je nach Mechanismus der Stofftrennung werden unterschieden:

allgemeine HPLC-Optionen: Adsorption, Verteilung, Ionenaustausch,

exklusiv, chiral usw.

Bei der Adsorptionschromatographie erfolgt die Trennung von Stoffen aufgrund ihrer unterschiedlichen Adsorptions- und Desorptionsfähigkeit mit zunehmender Tendenz

Oberfläche des Adsorptionsmittels mit einer entwickelten Oberfläche, beispielsweise Kieselgel.

Bei der Verteilungs-HPLC erfolgt die Trennung aufgrund des Unterschieds in den Verteilungskoeffizienten der zu trennenden Substanzen zwischen den Immobilen

(normalerweise chemisch auf die Oberfläche eines festen Trägers gepfropft) und

mobile Phasen.

Nach Polarität werden PF- und NF-HPLC in Normalphasen- und ob-

Phasendrehung.

Normalphase wird eine Variante der Chromatographie genannt, bei der

Verwenden Sie ein polares Sorptionsmittel (z. B. Kieselgel oder Kieselgel mit Zusatz

verdrillte NH2- oder CN-Gruppen) und unpolare PF (z. B. Hexan mit unterschiedlichen

persönliche Ergänzungen). Bei der Reversed-Phase-Variante der Chromatographie

Verwenden Sie unpolare, chemisch modifizierte Sorbentien (z. B.

unpolares Alkylradikal C18) und polare mobile Phasen (z. B.

Methanol, Acetonitril).

Bei der Ionenaustausch-Chromatographie dissoziieren die Moleküle der Stoffe der Mischung

in Lösung in Kationen und Anionen, werden beim Durchlaufen getrennt

Sorptionsmittel (Kationenaustauscher oder Anionenaustauscher) aufgrund ihrer unterschiedlichen Austauschgeschwindigkeiten mit ionischen

mi Gruppen des Sorbens.

Ausschluss (Sieb, Gel-Penetration, Gel-Filtration)

Chromatographie-Moleküle von Substanzen werden aufgrund ihrer unterschiedlichen Fähigkeit, in die Poren der stationären Phase einzudringen, nach Größe getrennt. Gleichzeitig die erste von

die größten Moleküle (mit dem höchsten Molekulargewicht), die in die minimale Anzahl von Poren der stationären Phase eindringen können, kommen aus den Säulen,

und die Substanzen mit kleinen Molekülgrößen kommen zuletzt heraus.

Oft erfolgt die Trennung nicht durch einen, sondern durch mehrere Mechanismen gleichzeitig.

Die HPLC-Methode kann verwendet werden, um die Qualität jeglicher negativer

ähnliche Analyten. Zur Analyse werden geeignete Instrumente verwendet - Flüssigkeitschromatographen.

Die Zusammensetzung eines Flüssigkeitschromatographen umfasst normalerweise die folgenden grundlegenden

Knoten:

– PF-Vorbereitungseinheit, einschließlich eines Behälters mit einer mobilen Phase (oder eines Behälters

sti mit einzelnen Lösungsmitteln, die Teil der mobilen Phase sind

zy) und PF-Entgasungssystem;

– Pumpsystem;

– Mobilphasenmischer (falls erforderlich);

– Probeninjektionssystem (Injektor);

– Chromatographiesäule (kann in einen Thermostat eingebaut werden);

– Detektor;

– Datenerfassungs- und Verarbeitungssystem.

Pumpsystem

Die Pumpen führen der Säule den PF mit einer gegebenen konstanten Rate zu. Die Zusammensetzung der mobilen Phase kann konstant oder variabel sein.

während der Analyse. Im ersten Fall heißt der Prozess isokratisch,

und im zweiten - Farbverlauf. Manchmal vor dem Pumpsystem installiert

Filter mit einem Porendurchmesser von 0,45 µm zum Filtern der mobilen Phase. Modern

Das variable Pumpsystem eines Flüssigkeitschromatographen besteht aus einer oder mehreren Pumpen, die von einem Computer gesteuert werden. Dadurch können Sie die ändern

nach einem bestimmten Programm mit Gradientenelution zu PF werden. Klein-

das Mischen der PF-Komponenten im Mischer kann sowohl bei niedrigem Druck erfolgen

(vor Pumpen) und bei Hochdruck (nach Pumpen). Der Mischer kann zur PF-Vorbereitung und isokratischen Elution verwendet werden,

jedoch wird ein genaueres Verhältnis der Komponenten mit vorläufigen erreicht

Mischen von PF-Komponenten für einen isokratischen Prozess. Analytische HPLC-Pumpen ermöglichen eine konstante Flussrate von PF in die Säule im Bereich von 0,1 bis 10 ml/min bei einem Säuleneingangsdruck von bis zu 50 MPa. Es ist jedoch ratsam, diesen Wert nicht zu überschreiten

Schalo 20 MPa. Druckpulsationen werden durch eine spezielle Dämpfung minimiert

Ferrulensysteme, die in die Konstruktion von Pumpen einbezogen sind. Verschleißteile an-

Pumpen bestehen aus korrosionsbeständigen Materialien, was die Verwendung aggressiver Komponenten in der Zusammensetzung des PF ermöglicht.

Wasserhähne

Mischer können konstruktionsbedingt statisch oder dynamisch sein.

Mikrofon.

Im Mischer bildet sich eine einzige mobile Phase aus

spezifische Lösungsmittel, die von Pumpen zugeführt werden, wenn die erforderliche Mischung nicht im Voraus hergestellt wurde. Das Mischen von Lösungsmitteln erfolgt normalerweise spontan, aber manchmal werden Systeme mit forciertem Mischen verwendet.

Nähen.

Einspritzdüsen

Injektoren können universell zum Einbringen von Proben aus sein

1 µl bis 2 ml oder diskret für die Probeninjektion nur eines bestimmten Volumens

ema. Beide Arten von Injektoren können automatisch sein ("Autoinjektoren" oder "Autosampler"). Der Injektor zum Eintragen der Probe (Lösung) befindet sich nicht -

kurz vor der Chromatographiesäule. Das Design des Injektors ermöglicht es, die Richtung des PF-Flusses zu ändern und eine Probe vorläufig in eine Schleife mit einem bestimmten Volumen (normalerweise von 10 bis 100 μl) einzuführen.

Dieses Volumen ist auf dem Loop-Etikett angegeben. Das Design des Injektors ermöglicht den Austausch der Schlaufe. Um die analysierte Lösung in nicht-av-

Tomatic-Injektor verwendet eine manuelle Mikrospritze mit einem erheblichen Volumen

die Lautstärke des Loops deutlich übersteigt. Der Überschuss der injizierten Lösung, nicht

in der Schleife verworfen und das exakte und immer gleiche Probenvolumen in die Säule injiziert. Manuelles unvollständiges Füllen der Schleife verringert die Genauigkeit

Dosiergenauigkeit und Reproduzierbarkeit und verschlechtert folglich die Genauigkeit

und Reproduzierbarkeit der chromatographischen Analyse.

Chromatographiesäule

Chromatographiesäulen sind in der Regel Edelstahl-, Glas- oder Kunststoffröhrchen, die mit Sorptionsmittel gefüllt und verschlossen sind.

beidseitig mit Filtern mit einem Porendurchmesser von 2–5 µm. Die Länge der Analyse

Säule kann je nach Mechanismus der chromatographischen Trennung im Bereich von 5 bis 60 cm oder mehr liegen (normalerweise ist dies der Fall

10-25 cm), Innendurchmesser - von 2 bis 10 mm (normalerweise 4,6 mm). Bei Microcolumn Chrom werden Säulen mit einem Innendurchmesser von weniger als 2 mm verwendet

tographie. Es werden auch Kapillarsäulen mit Innendurchmesser verwendet.

Rum etwa 0,3-0,7 mm. Säulen für die präparative Chromatographie haben einen Innendurchmesser von bis zu 50 mm oder mehr.

Vor der Analysensäule können kurze Kabel verlegt werden.

Säulen (Vorsäulen), die verschiedene Hilfsfunktionen erfüllen

(häufiger - Schutz der analytischen Säule). Üblicherweise erfolgt die Analyse bei

bei Raumtemperatur jedoch zur Erhöhung der Trennleistung u

Zur Verkürzung der Analysendauer kann ein Thermostat verwendet werden

Säulenermüdung bei Temperaturen nicht über 60 C. Bei höheren Temperaturen sind ein Sorbensabbau und eine Veränderung der PF-Zusammensetzung möglich.

Stationäre Phase (Sorbens)

Häufig verwendete Sorptionsmittel sind:

1. Üblicherweise werden Kieselgel, Aluminiumoxid, poröser Graphit verwendet

Kleinphasenchromatographie. Der Rückhaltemechanismus in diesem Fall

Tee - normalerweise Adsorption;

2. Harze oder Polymere mit sauren oder basischen Gruppen. Geltungsbereich - Ionenaustausch-Chromatographie;

3. Poröses Kieselgel oder Polymere (Größenausschlusschromatographie);

4. Chemisch modifizierte Sorbentien (Sorbentien mit gepfropfter

zami), am häufigsten auf der Basis von Kieselgel hergestellt. Der Aufbewahrungsmechanismus ist in den meisten Fällen die Verteilung zwischen Mobilgeräten

Noah und stationäre Phasen;

5. Chemisch modifizierte chirale Sorbentien, zum Beispiel

wässrige Cellulosen und Amylosen, Proteine ​​und Peptide, Cyclodextrine,

zur Trennung von Enantiomeren (chirale Chromatographie)

Sorbentien mit gebundener Phase können unterschiedliche chemische Grade aufweisen

Chesky-Modifikation. Sorbenspartikel können kugelförmig oder nicht kugelförmig sein.

regelmäßige Form und unterschiedliche Porosität.

Die am häufigsten verwendeten gebundenen Phasen sind:

– Octylgruppen(Sorbens Octylsilan oder C8);

– Octadecylgruppen(Sorbens Octadecylsilan

(ODS) oder C18);

– Phenylgruppen(Sorbens Phenylsilan);

– Cyanopropylgruppen(Sorbens CN);

– Aminopropylgruppen(NH2-Sorbens);

– Diolgruppen (Sorptionsmittel Diol).

Am häufigsten wird die Analyse an unpolaren gebundenen Phasen durchgeführt

Umkehrphasenmodus unter Verwendung von C18-Sorbens.

In einigen Fällen ist es angemessener, normal zu verwenden

Phasenchromatographie. Dabei werden Kieselgel oder polar gebundene Phasen („CN“, „NH2“, „Diol“) in Kombination mit unpolaren Solutes eingesetzt.

Bonded Phase Sorbentien sind bei pH-Werten von 2,0 bis 8,0 chemisch stabil, sofern vom Hersteller nicht anders angegeben.

Die Sorbenspartikel können eine sphärische oder unregelmäßige Form und eine Vielzahl von Porositäten haben. Die Partikelgröße des Sorbens beträgt bei der analytischen HPLC üblicherweise 3–10 µm, bei der präparativen HPLC bis zu 50 µm oder mehr.

Es werden auch monolithische Sorbentien verwendet.

Die hohe Trennleistung wird durch die große Oberfläche der Sorbenspartikel (die eine Folge ihrer Mikroskopie ist) bereitgestellt.

das Vorhandensein von Poren), sowie die Einheitlichkeit der Zusammensetzung des Sorptionsmittels und seine dichte und einheitliche Packung.

Detektoren

Dabei kommen verschiedene Nachweisverfahren zum Einsatz. Im allgemeinen Fall PF mit darin gelösten Komponenten nach einer Chromatographiesäule

ki fällt in die Detektorzelle, wo die eine oder andere seiner Eigenschaften kontinuierlich gemessen wird (Absorption im UV- oder sichtbaren Bereich des Spektrums, Fluoreszenz,

Brechungsindex, elektrische Leitfähigkeit usw.). Das resultierende Chromatogramm ist ein Diagramm der Abhängigkeit von einigen physikalischen

oder physikalisch-chemischer Parameter des PF auf Zeit.

Die gebräuchlichsten sind spektrophotometrische

Detektoren (einschließlich Diodenmatrix), die eine Änderung in der Optik registrieren

Dichte im ultravioletten, sichtbaren und oft im nahen Infrarot

andere Bereiche des Spektrums von 190 bis 800 oder 900 nm. Das Chromatogramm in diesem Fall

Tee ist die Abhängigkeit der optischen Dichte des PF von der Zeit.

Der herkömmlich verwendete spektrophotometrische Detektor ermöglicht

ermöglicht die Detektion bei jeder Wellenlänge in seinem Betriebsbereich

Zone. Es werden auch Mehrwellendetektoren verwendet, die ein Leiten ermöglichen

Detektion bei mehreren Wellenlängen gleichzeitig durchführen.

Mit Hilfe eines Diodenarray-Detektors ist es möglich, nicht nur bei mehreren Wellenlängen gleichzeitig, sondern auch fast sofort zu detektieren

veno (ohne Scannen), um jederzeit das optische Spektrum des PF zu erhalten, was die qualitative Analyse der getrennten Komponenten stark vereinfacht

Komponenten.

Die Empfindlichkeit von Fluoreszenzdetektoren ist etwa 1000-mal höher als die von spektrophotometrischen. Dabei wird entweder die eigene Fluoreszenz oder die Fluoreszenz der entsprechenden Derivate verwendet, falls der Analyt selbst nicht fluoresziert. Modern

Austauschbare Fluoreszenzdetektoren ermöglichen nicht nur chromato-

Gramm, sondern auch zur Aufnahme der Anregungs- und Fluoreszenzspektren der Analyse

brauchbare Verbindungen.

Refraktometrische Detektoren werden verwendet, um Proben zu analysieren, die nicht im UV- und sichtbaren Bereich des Spektrums absorbieren (z. B. Kohlenhydrate).

(Refraktometer). Die Nachteile dieser Detektoren sind ihre geringe (im Vergleich zu spektralphotometrischen Detektoren) Empfindlichkeit und die starke Temperaturabhängigkeit der Signalintensität (der Detektor muss temperiert werden).

Auch elektrochemische Detektoren werden verwendet (konduktometrisch).

Himmel, Amperometrie etc.), Massenspektrometrie und Fourier-IR

Detektoren, Detektoren für Lichtstreuung, Radioaktivität und einige andere

Mobile Phase

BEIM Als PF können eine Vielzahl von Lösungsmitteln, sowohl einzeln als auch deren Mischungen, verwendet werden.

BEIM Normalphase Die Chromatographie verwendet normalerweise flüssigen Kohlenstoff

Kohlenwasserstoffe (Hexan, Cyclohexan, Heptan) und andere relativ unpolare

Lösungsmittel mit geringen Zusätzen polarer organischer Verbindungen,

die die Elutionsstärke des PF regulieren.

Bei der Umkehrphasenchromatographie umfasst die Zusammensetzung des PF polare oder

organische Lösungsmittel (normalerweise Acetonitril und Methanol) und Wasser. Für Opti-

Trennstudien verwenden häufig wässrige Lösungen mit einem bestimmten Vorzeichen

pH-Wert, insbesondere Pufferlösungen. Anorganische Zusatzstoffe werden verwendet

Calic und organische Säuren, Basen und Salze und andere Verbindungen (auf-

B. chirale Modifikatoren, um Enantiomere in achirale

nominelles Sorbens).

Die Kontrolle des pH-Wertes muss für die wässrige Komponente separat durchgeführt werden und nicht für deren Mischung mit einem organischen Lösungsmittel.

PF kann aus einem Lösungsmittel bestehen, bei Bedarf oft aus zwei

dimity - von drei oder mehr. Die Zusammensetzung von PF wird als Volumenverhältnis seiner Lösungsmittelbestandteile angegeben. In einigen Fällen die Masse

Verhältnis, das besonders festgelegt werden muss.

Bei Verwendung eines UV-spektrophotometrischen Detektors sollte der PF keine ausgeprägte Absorption bei der für die Detektion gewählten Wellenlänge aufweisen. Die Grenze der Transparenz oder optischen Dichte bei der Bestimmung

oft wird die spezifizierte Wellenlänge des Lösungsmittels eines bestimmten Herstellers angegeben

steht auf der Packung.

Die chromatographische Analyse wird stark vom Reinheitsgrad des PF beeinflusst, daher ist es bevorzugt, hergestellte Lösungsmittel zu verwenden

nye speziell für die Flüssigkeitschromatographie (einschließlich Wasser).

PF und analysierte Lösungen sollten keine ungelösten enthalten

Partikel und Gasblasen. Im Labor gewonnenes Wasser

Wässrige Lösungen, vorgemischt mit Wasser, organischen Lösungsmitteln

Die Lösungsmittel sowie die analysierten Lösungen müssen einer Feinfiltration und Entgasung unterzogen werden. Zu diesem Zweck wird normalerweise eine Filterung verwendet.

unter Vakuum durch einen gegenüber einem gegebenen Lösungsmittel oder Lösung inerten Membranfilter mit einer Porengröße von 0,45 µm.

Datenerfassungs- und Verarbeitungssystem

Ein modernes Datenverarbeitungssystem ist ein konjugiertes

PC, der mit dem Chromatographen verbunden ist und auf dem Software installiert ist

Software, mit der Sie chrono-

matogramm sowie den Betrieb des Chromatographen verwalten und die wichtigsten überwachen

mi Parameter des chromatographischen Systems.

Liste der anzugebenden chromatographischen Bedingungen

In einer privaten Monographie sind die Dimensionen der Co-

Säulen, Art des Sorbens mit Angabe der Partikelgröße, Säulentemperatur (falls eine Temperaturregelung erforderlich ist), Volumen der injizierten Probe (Schleifenvolumen),

PF-Status und Verfahren zu seiner Herstellung, PF-Beschickungsrate, Detektor- und Detektionsbedingungen, Beschreibung des Gradientenmodus (falls verwendet), Chromatographiezeit.

IONENAUSTAUSCH UND IONEN-HPLC

Ionenaustauschchromatographie wird für die Analyse als organischer Stoff verwendet

skikh (heterozyklische Basen, Aminosäuren, Proteine ​​usw.) und nicht-oder-

organische (verschiedene Kationen und Anionen) Verbindungen. Trennung von Komponenten

Bestandteile des analysierten Gemisches bei der Ionenaustauschchromatographie beruht auf der reversiblen Wechselwirkung der Ionen der analysierten Substanzen mit ionischen Gruppen.

Pami-Sorbens. Als Sorptionsmittel werden Anionenaustauscher oder Kationenaustauscher verwendet.

Sie. Diese Sorptionsmittel sind hauptsächlich entweder polymere Ionen-

Austauscherharze (normalerweise Copolymere von Styrol und Divinylbenzol mit Pfropf

ionische Gruppen) oder Kieselgele mit gepfropften Ionenaustauschergruppen. Sorbentien mit -(CH2)3 N+ X–-Gruppen werden zur Trennung von Anionen verwendet, und Sorbentien mit -(CH2)SO3 – H+-Gruppen werden zur Trennung von Kationen verwendet.

Typischerweise werden Polymerharze verwendet, um Anionen zu trennen und E-

Kationen sind modifizierte Kieselgele.

Als PF in der Ionenaustauschchromatographie werden wässrige Lösungen von Säuren, Basen und Salzen verwendet. Normalerweise werden Pufferrennen verwendet

Lösungen, mit denen Sie bestimmte pH-Werte halten können. Es ist auch möglich, geringe Zusätze von wassermischbaren organischen Stoffen zu verwenden

cal Lösungsmittel - Acetonitril, Methanol, Ethanol, Tetrahydrofuran.

Ionenchromatographie- eine Variante der Ionenaustauschchromatographie, in

die zur Bestimmung der Konzentration von Ionen des Analyten verwendet wird

unter Verwendung eines konduktometrischen Detektors. Für hochsensible Op-

Um Änderungen in der elektrischen Leitfähigkeit zu bestimmen, die durch den PF-Detektor hindurchgeht, muss die elektrische Hintergrundleitfähigkeit des PF niedrig sein.

Es gibt zwei Hauptvarianten der Ionenchromatographie.

Die erste basiert auf der Unterdrückung der elektrischen Leitfähigkeit des Elektrolyten

dass PF unter Verwendung der zweiten Ionenaustauschersäule, die sich zwischen den analy-

lytische Säule und Detektor. In dieser Kolonne findet eine Neutralisation statt

PF und die analysierten Verbindungen treten bei der Entionisierung in die Detektorzelle ein

Zirovannoy-Wasser. Die detektierten Ionen sind die einzigen Ionen

Gewährleistung der Leitfähigkeit des PF. Der Nachteil der Suppressorsäule ist die Notwendigkeit ihrer Regenerierung in ziemlich kurzen Intervallen.

mich. Die Suppressionssäule kann durch eine kontinuierlich arbeitende ersetzt werden

Membransuppressor, bei dem die Zusammensetzung der Membran kontinuierlich ist

ist der Strom der Regenerationslösung, der sich in der Richtung bewegt

entgegen der Richtung des PF-Flusses.

Die zweite Variante der Ionenchromatographie ist die Einsäulen-Ionenchromatographie.

Matographie. Bei dieser Variante wird ein PF mit sehr geringer elektrischer Leitfähigkeit verwendet.

Wassergehalt. Schwache organische Verbindungen werden häufig als Elektrolyte verwendet.

Himmelssäuren - Benzoesäure, Salicylsäure oder Isophthalsäure.

GRÖSSE HPLC

Die Größenausschlusschromatographie (Gelchromatographie) ist eine spezielle Variante der HPLC, die auf der Trennung von Molekülen nach ihrer Größe basiert. Verteilung

Moleküle zwischen stationärer und mobiler Phase richtet sich nach der Größe der Moleküle

Moleküle und zum Teil auf ihre Form und Polarität. Verwenden Sie zur Trennung

poröse Sorbentien - Polymere, Kieselgel, poröse Gläser und Polysaccharide.

Die Partikelgröße der Sorbentien beträgt 5–10 µm.

Die Vorteile von porösen Gläsern und Kieselgel sind schnelle Diffusion von PF- und Analytmolekülen in Poren, Stabilität unter verschiedenen Bedingungen (auch bei hohen Temperaturen). Polymeres Sorben-

Sie sind Copolymere von Styrol und Divinylbenzol (dies ist ein Hydro-

phobische Sorbentien, die mit unpolaren mobilen Phasen verwendet werden) und

hydrophile Gele, die aus sulfonierten Divinylbenzol- oder Polyacrylamidharzen erhalten werden.

Zwei einschränkende Arten der Wechselwirkung von Molekülen mit einer porösen stationären Phase sind möglich. Moleküle, die größer als der durchschnittliche Porendurchmesser sind, dringen überhaupt nicht in das Sorbens ein und werden zusammen mit der mobilen Phase eluiert.

Zoy zuerst. Moleküle mit einem viel kleineren Durchmesser als die Porengröße der Sorte

Bögen dringen ungehindert in sie ein, verbleiben am längsten in der stationären Phase und werden zuletzt eluiert. Moleküle mittlerer Größe dringen abhängig von ihrer Größe und teilweise abhängig von ihrer Form in die Poren des Sorptionsmittels ein. Sie eluieren mit unterschiedlichen Retentionszeiten dazwischen

unsere größten und kleinsten Moleküle. Die Trennung der Bestandteile der chromatographierten Probe erfolgt durch wiederholte

die Diffusion der Probenbestandteile in die Poren des Sorbens und umgekehrt.

In der Größenausschlusschromatographie zur Charakterisierung der Retention,

es wird ein Retentionsvolumen gleich dem Produkt aus der PF-Durchflussrate und der Retentionszeit verwendet.

Mobile Phase. Die Wahl des PF hängt von der Art des Sorptionsmittels ab. Ausschluss-

Die Chromatographie wird allgemein in Gelfiltration und Gelchromatographie unterteilt.

Permeationschromatographie.

Zur Trennung wird das Gelfiltrations-Chromatographie-Verfahren verwendet

von wasserlöslichen Verbindungen auf hydrophilen Sorbentien. Die mobilen Phasen sind wässrige Pufferlösungen mit vorgegebenem pH-Wert.

Gelpermeationschromatographie verwendet hydrophobe

Lösungsmittel und unpolare organische Lösungsmittel (Toluol, Dichlormethan, Tetra-

Hydrofuran). Mit dieser Methode werden schwerlösliche Verbindungen analysiert

in Wasser gefasst.

Detektoren. Als Detektoren in der Größenausschlusschromatographie werden differenzielle Refraktometer-Detektoren sowie spektrophotometrische Detektoren (einschließlich solcher im IR-Bereich des Spektrums) verwendet.

Viskosimetrische und Durchflusslaserdetektoren werden ebenfalls verwendet.

Diese Detektoren, in Kombination mit einem Refraktometer oder einer anderen Konzentration

Mit dem Detektor können Sie kontinuierlich das Molekulargewicht von bestimmen

Kalk in PF.

ULTRA-LEISTUNGS-FLÜSSIGCHROMATOGRAPHIE

Die Ultra Performance Liquid Chromatographie ist eine effizientere Variante der Flüssigchromatographie

stu im Vergleich zur klassischen HPLC.

Ein Merkmal der Ultra-Performance-Flüssigkeitschromatographie ist

die Verwendung von Sorbentien mit einer Partikelgröße von 1,5 bis 2 Mikron. Chro-

Matographische Säulen sind normalerweise 50 bis 150 mm lang und 1

bis 4 mm Durchmesser. Das Volumen der injizierten Probe kann 1 bis 50 ul betragen.

Chromatographische Ausrüstung, die in der Klassik verwendet wird

riante HPLC, normalerweise speziell für diese Art der Chromatographie angepasst

Geräte, die für die Ultra-Performance-Flüssigkeitschromatographie entwickelt wurden, können auch in der klassischen Version der HPLC verwendet werden.

Die chromatographische Trennung des Gemisches auf der Säule dauert aufgrund des langsamen Vordringens des PF lange. Zur Beschleunigung des Prozesses wird unter Druck chromatographiert. Diese Methode wird als Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (HPLC) bezeichnet.

Die Modernisierung der Geräte der klassischen Flüssigsäulenchromatographie hat sie zu einer der zukunftsträchtigen und modernen Analysemethoden gemacht. Die Hochleistungsflüssigkeitschromatographie ist eine praktische Methode zur Trennung, präparativen Isolierung und qualitativen und quantitativen Analyse von nichtflüchtigen, thermolabilen Verbindungen sowohl mit niedrigem als auch mit hohem Molekulargewicht.

Je nach Art des verwendeten Sorbens kommen bei dieser Methode 2 Varianten der Chromatographie zum Einsatz: auf einem polaren Sorbens mit einem unpolaren Eluenten (Direktphasenoption) und auf einem unpolaren Sorbens mit einem polaren Eluenten – der sogenannten Reverse -Phasen-Hochleistungsflüssigkeitschromatographie (RPHLC).

Wenn der Eluent auf den Eluenten übergeht, stellt sich das Gleichgewicht unter RPHLC-Bedingungen um ein Vielfaches schneller ein als unter den Bedingungen von polaren Sorbentien und nichtwässrigen PFs. Dadurch und durch die Bequemlichkeit, mit Wasser und Wasser-Alkohol-Eluenten zu arbeiten, hat die RPHLC inzwischen große Popularität erlangt. Die meisten HPLC-Analysen werden mit dieser Methode durchgeführt.

Instrumentierung für HPLC

Säulen für die HPLC sind aus Edelstahl mit einem Innendurchmesser von 2-6 mm und einer Länge von 10-25 cm gefertigt und mit einem Sorbens (NF) gefüllt. Als NF werden Kieselgel, Aluminiumoxid oder modifizierte Sorbentien verwendet. Kieselgel wird üblicherweise modifiziert, indem verschiedene funktionelle Gruppen chemisch in seine Oberfläche eingeführt werden.

Detektoren. Die Registrierung der Ausgabe von der Säule einer separaten Komponente wird unter Verwendung eines Detektors durchgeführt. Zur Registrierung können Sie die Änderung eines beliebigen analytischen Signals verwenden, das von der mobilen Phase stammt und sich auf Art und Menge der Mischungskomponente bezieht. Die Flüssigkeitschromatographie verwendet analytische Signale wie Lichtabsorption oder Lichtemission der austretenden Lösung (photometrische und fluorimetrische Detektoren), Brechungsindex (refraktometrische Detektoren), Potential und elektrische Leitfähigkeit (elektrochemische Detektoren) usw.

Das kontinuierlich detektierte Signal wird vom Recorder aufgezeichnet. Das Chromatogramm ist eine auf dem Aufzeichnungsband aufgezeichnete Folge von Detektorsignalen, die erzeugt wird, wenn einzelne Komponenten der Mischung die Säule verlassen. Bei Auftrennung des Gemisches sind auf dem externen Chromatogramm separate Peaks sichtbar. Die Position des Peaks auf dem Chromatogramm dient zur Identifizierung der Substanz, die Höhe oder Fläche des Peaks zur quantitativen Bestimmung.

Qualitative Analyse

Die wichtigsten Kenngrößen des Chromatogramms - die Retentionszeit t r und das damit verbundene Retentionsvolumen - spiegeln die Beschaffenheit von Substanzen, ihre Fähigkeit zur Sorption an das Material der stationären Phase wider und sind daher unter konstanten Chromatographiebedingungen ein Mittelwert einen Stoff zu identifizieren. Für eine bestimmte Säule mit einer bestimmten Flussrate und Temperatur ist die Retentionszeit jeder Verbindung konstant (Abb. - Retentionszeit des internen Standards (Substanz fehlt ursprünglich in der analysierten Mischung), h - Peakhöhe (mm), a 1 /2 - Spitzenbreite auf halber Höhe, mm.

Zur Identifizierung einer Substanz per Chromatogramm werden in der Regel Standardproben oder Reinsubstanzen verwendet. Die Retentionszeit der unbekannten Komponente t Rx wird mit der Retentionszeit t RCT der bekannten Substanzen verglichen. Zuverlässigere Identifizierung jedoch durch Messung der relativen Retentionszeit

Dabei wird zunächst eine bekannte Substanz (interner Standard) in die Säule gegeben und deren Retentionszeit t R(BC) gemessen, dann wird der Testansatz chromatographisch aufgetrennt (chromatographiert), dem vorläufig der interne Standard zugesetzt wird.

Quantitative Analyse

Diese Analyse basiert auf der Abhängigkeit der Peakhöhe h bzw. ihrer Fläche S von der Stoffmenge. Für schmale Peaks ist die Messung h vorzuziehen, für breite verschwommene Peaks - S. Die Peakfläche wird auf unterschiedliche Weise gemessen: durch Multiplizieren der Peakhöhe (h) mit ihrer Breite (a 1/2), gemessen auf halber Höhe; Planung; unter Verwendung eines Integrators. Moderne Chromatographen sind mit elektrischen oder elektronischen Integratoren ausgestattet.

Um den Gehalt von Substanzen in einer Probe zu bestimmen, werden hauptsächlich drei Methoden verwendet: die absolute Kalibriermethode, die interne Normalisierungsmethode und die interne Standardmethode.

Die absolute Kalibrierungsmethode basiert auf einer vorläufigen Bestimmung der Beziehung zwischen der Menge der eingeführten Substanz und der Fläche oder Höhe des Peaks auf dem Chromatogramm. Eine bekannte Menge des Kalibriergemisches wird in das Chromatogramm eingebracht und die Flächen oder Höhen der erhaltenen Peaks bestimmt. Erstellen Sie ein Diagramm der Fläche oder Höhe des Peaks aus der Menge der injizierten Substanz. Die Messprobe wird analysiert, die Fläche oder Höhe des Peaks der zu bestimmenden Komponente gemessen und ihre Menge anhand der Kalibrierkurve berechnet.

Die Methode der internen Normalisierung basiert darauf, die Summe der Flächen aller Peaks im Chromatogramm auf 100 % zu bringen.

Diese Methode liefert nur Informationen über den relativen Gehalt der Komponente in der Mischung, erlaubt jedoch keine Bestimmung ihres absoluten Werts.

Die Methode des internen Standards basiert auf dem Vergleich eines ausgewählten Peakparameters eines Analyten mit dem gleichen Parameter einer Standardsubstanz, die in bekannter Menge in die Probe eingebracht wird. In die Messprobe wird eine bekannte Menge einer solchen Standardsubstanz eingebracht, deren Peak ausreichend gut von den Peaks der Komponenten der Testmischung getrennt ist.

Die letzten beiden Methoden erfordern die Einführung von Korrekturfaktoren, die die Empfindlichkeit der verwendeten Detektoren gegenüber den analysierten Substanzen charakterisieren. Für verschiedene Detektortypen und verschiedene Substanzen wird der Empfindlichkeitskoeffizient experimentell bestimmt.

Die Flüssiverwendet auch die Analyse von Lösungsfraktionen, die in dem Moment gesammelt werden, in dem die Substanz die Säule verlässt. Die Analyse kann mit verschiedenen physikalisch-chemischen Methoden durchgeführt werden.

Die Flüssigadsorptionschromatographie wird hauptsächlich zur Trennung organischer Substanzen eingesetzt. Diese Methode ist sehr erfolgreich bei der Untersuchung der Zusammensetzung von Öl, Kohlenwasserstoffen, effektiver Trennung von trans- und cis-Isomeren, Alkaloiden usw. HPLC kann verwendet werden, um Farbstoffe, organische Säuren, Aminosäuren, Zucker, Pestizid- und Herbizidverunreinigungen, medizinische Substanzen zu bestimmen und andere Schadstoffe in Lebensmitteln.

Ausrüstung für Flüssigkeitschromatographie.

In der modernen Flüssigkeitschromatographie werden Geräte unterschiedlicher Komplexität verwendet - von einfachsten Systemen bis hin zu High-End-Chromatographen, die mit verschiedenen Zusatzgeräten ausgestattet sind. Auf Abb. 1. zeigt ein Blockdiagramm eines Flüssigkeitschromatographen, der den minimal erforderlichen Satz von Komponenten in der einen oder anderen Form enthält, die in jedem chromatographischen System vorhanden sind.

Reis. 1. Blockschaltbild eines Flüssigkeitschromatographen.

Die Pumpe (2) ist so ausgelegt, dass sie einen konstanten Lösungsmittelfluss erzeugt. Seine Auslegung wird in erster Linie durch den Betriebsdruck im System bestimmt. Für den Betrieb im Bereich von 10 bis 500 MPa werden Kolben- (Spritzen-) oder Kolbenpumpen verwendet. Der Nachteil des ersten ist die Notwendigkeit periodischer Stopps zum Befüllen mit Eluent, und der zweite ist die große Komplexität des Designs und der daraus resultierende hohe Preis. Für einfache Systeme mit niedrigen Betriebsdrücken von 1-5 MPa werden preiswerte Peristaltikpumpen erfolgreich eingesetzt, da es jedoch schwierig ist, eine konstante Druck- und Flussrate zu erreichen, ist ihr Einsatz auf präparative Aufgaben beschränkt.

Der Injektor (3) sorgt dafür, dass eine Probe des Gemisches getrennter Komponenten mit ausreichend hoher Reproduzierbarkeit in die Säule injiziert wird. Einfache "Stop-Flow"-Probeninjektionssysteme erfordern das Anhalten der Pumpe und sind daher weniger praktisch als Reodyne's Loop-Pipetten.

Die HPLC-Säulen (4) sind dickwandige Edelstahlrohre, die hohen Drücken standhalten. Eine wichtige Rolle spielt die Dichte und Gleichmäßigkeit der Befüllung der Säule mit einem Sorbens. Für die Niederdruckflüssigkeitschromatographie werden erfolgreich dickwandige Glassäulen eingesetzt. Temperaturkonstanz wird durch Thermostat (5) gewährleistet.

Detektoren (6) für die Flüssigkeitschromatographie haben eine Durchflusszelle, in der einige Eigenschaften des fließenden Elutionsmittels kontinuierlich gemessen werden. Die beliebtesten Arten von Allzweckdetektoren sind Refraktometer, die den Brechungsindex messen, und spektrophotometrische Detektoren, die die Extinktion eines Lösungsmittels bei einer festen Wellenlänge (normalerweise im ultravioletten Bereich) messen. Zu den Vorteilen von Refraktometern (und den Nachteilen von Spektrophotometern) gehört die geringe Empfindlichkeit gegenüber der Art der zu bestimmenden Verbindung, die möglicherweise keine Chromophorgruppen enthält. Andererseits ist der Einsatz von Refraktometern auf isokratische Systeme (mit konstanter Laufmittelzusammensetzung) beschränkt, so dass die Verwendung eines Lösungsmittelgradienten hier nicht möglich ist.

Das Aufzeichnungssystem (7) besteht im einfachsten Fall aus einem Differenzverstärker und einem Recorder. Es ist auch wünschenswert, einen Integrator zu haben, der es ermöglicht, die relativen Flächen der resultierenden Peaks zu berechnen. In komplexen chromatographischen Systemen wird ein Schnittstellenblock verwendet, der den Chromatographen mit einem Personalcomputer (8) verbindet, der nicht nur Informationen sammelt und verarbeitet, sondern auch das Instrument steuert.

HPLC-Detektoren

Hochleistungs-Flüssigkeitschromatographie (HPLC) wird verwendet, um polare, nichtflüchtige Substanzen nachzuweisen, die aus irgendeinem Grund nicht in eine für die Gaschromatographie geeignete Form umgewandelt werden können, selbst in Form von Derivaten. Zu solchen Substanzen gehören insbesondere Sulfonsäuren, wasserlösliche Farbstoffe und einige Pestizide, wie Phenylharnstoffderivate.

Detektoren:

UV - Diodenarray-Detektor. Die "Matrix" aus Fotodioden (es gibt mehr als zweihundert) registriert ständig Signale im UV- und sichtbaren Bereich des Spektrums und gewährleistet so die Aufnahme von UV-B-Spektren im Scanning-Modus. Dadurch ist es möglich, mit hoher Empfindlichkeit kontinuierlich unverzerrte Spektren von Komponenten aufzunehmen, die eine spezielle Zelle schnell durchlaufen.

Im Vergleich zur Einzelwellenlängendetektion, die keine Aussage über die "Reinheit" des Peaks liefert, liefert die Möglichkeit, die vollen Spektren des Diodenarrays zu vergleichen, ein Identifikationsergebnis mit einem viel größeren Maß an Sicherheit.

Fluoreszenzdetektor. Die große Beliebtheit von Fluoreszenzdetektoren liegt an der sehr hohen Selektivität und Empfindlichkeit und daran, dass viele Umweltschadstoffe fluoreszieren (z. B. polyaromatische Kohlenwasserstoffe).

Ein elektrochemischer Detektor dient zum Nachweis von Substanzen, die leicht oxidiert oder reduziert werden: Phenole, Mercaptane, Amine, aromatische Nitro- und Halogenderivate, Aldehyde, Ketone, Benzidine.

Indikatorröhrchen zur testweisen Bestimmung von aromatischen Aminen in der Luft des Arbeitsbereichs

Aromatische Amine haben hohe toxische Eigenschaften und zeichnen sich durch niedrige maximal zulässige Konzentrationen in der Luft aus. Die Neigung zum oxidativen Abbau dieser Schadstoffe in Umweltobjekten schränkt die Möglichkeit der betrieblichen Kontrolle ihres Gehalts an Orten lokaler Emissionen ein. Dies bestimmt die Relevanz des Einsatzes analytischer Systeme auf Basis von Testbestimmungen von Stoffen zur Beurteilung der Kontamination verschiedener Medien. Testmethoden, die Analysegeräte mit direktem Nachweis eines Analysesignals ohne zusätzliche Probenahme und Probenvorbereitung von analysierten Proben umfassen, ermöglichen die wirtschaftlichste und objektivste Gewinnung von Informationen über den Zustand der Umwelt.

Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung von Indikatorröhrchen zur testweisen Bestimmung von Aminoverbindungen in Luft auf Basis einer neuen, vielversprechenden Klasse von Reagenzien für die molekularorganische Analytik von Chlordinitro-substituierten Benz-2,1,3-oxadiazolen und deren N-Oxiden .

Die Farbe der resultierenden Derivate hängt von der Art der zu bestimmenden Verbindung ab, und die beobachtete bathochrome Verschiebung der Absorptionsbanden wird durch den Substitutionsgrad der Aminogruppe und das Vorhandensein von Substituenten bestimmt. Dadurch ist es möglich, den direkten visuellen Nachweis eines analytischen Signals als Grundlage des Testverfahrens zu verwenden. Die Grenzen des visuellen Nachweises von Giftstoffen erreichen 0,05 mg/m 3 .

Die entwickelten Indikatorröhrchen werden als effektive Chemisorptionssammler (chemische Dosimeter) zur Analyse von Luft verwendet, die ein Gemisch von Aminoverbindungen enthält. Die Probenahmerate wurde experimentell durch den Grad der Absorption von Giftstoffen durch die selektive Schicht festgelegt. Die Zusammensetzung und Menge von beispielsweise substituierten Anilinen kann nach Elution der Chemisorptionsprodukte von Kieselgel mittels HPLC bestimmt werden. Gleichzeitig beeinflusst eine breite Palette potenzieller Komponenten industrieller Ökosysteme die Ergebnisse der Bestimmungen nicht.