Введение

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) - один из эффективных методов разделения сложных смесей веществ, широко применяемый как в аналитической химии, так и в химической технологии. Основой хроматографического разделения является участие компонентов разделяемой смеси в сложной системе Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий (преимущественно межмолекулярных) на границе раздела фаз. Как способ анализа, ВЭЖХ входит в состав группы методов, которая, ввиду сложности исследуемых объектов, включает предварительное разделение исходной сложной смеси на относительно простые. Полученные простые смеси анализируются затем обычными физико-химическими методами или специальными методами, созданными для хроматографии.

История развития жидкостной хроматографии

Хроматография была открыта М.С. Цветом в 1903 г. в виде колоночного жидкостно-адсорбционного метода. В этом методе использовались адсорбенты с размером зерен более 50-100 мкм, элюент проходил через колонку самотеком за счет силы тяжести, проточных детекторов не было. Разделение происходило медленно, в течение нескольких часов, и в таком режиме жидкостная хроматография не могла быть использована для аналитических целей. В 1965-1970 гг. усилия специалистов в различных странах были направлены на создание экспрессной жидкостной хроматографии. Было ясно, что для увеличения скорости разделения нужно сократить пути внешней и внутренней диффузии. Этого можно было добиться за счет уменьшения диаметра зерен адсорбентов. Заполнение колонок мелкими зернами (5-10 мкм) создавало большое входное давление, что потребовало применения насосов высокого давления. Так появилась жидкостная хроматография высокого давления. При переходе к адсорбентам мелкой фракции сильно возросла эффективность колонок (в расчете на единицу длины в сотни раз выше эффективности колонок в газовой хроматографии), поэтому современную экспрессную аналитическую жидкостную хроматографию назвали высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ). Разработка жестких адсорбентов мелкого зернения (5 или 10 мкм), создание насосов высокого давления (свыше 200 атм.) и проточных детекторов - все это обеспечило высокие характеристики ВЭЖХ. По временам разделения она не уступала газовой хроматографии, а по областям применения значительно ее превзошла. Этот период времени стали называть вторым рождением жидкостной хроматографии, возрождением, периодом ее ренессанса.

Одним из первых коммерческих жидкостных хроматографов была модель 820 фирмы "DuPont" (1968). Этому предшествовала разработка серии детекторов для жидкостной хроматографии кондуктометрического детектора (1951), детектора по теплоте адсорбции (1959), рефрактометрического детектора (1962), УФ-детектора (1966), системы жидкостный хроматограф/масс-спектрометр (1973), первого варианта детектора на диодной матрице (1976).

В 1969 г. И. Халаш и И. Себастьян предложили сорбенты с химически привитыми алкильными цепями ("щеточные сорбенты") со связями Si--О--С. Эта связь оказалась неустойчивой. В 1970 г Дж. Киркланд разработал сорбенты с более устойчивыми связями Si--О--Si. Ради справедливости следует отметить, что такое модифицирование значительно раньше (1959) было предложено К.Д. Щербаковой и А.В. Киселевым.

У нас в стране жидкостные хроматографы были разработаны в 1969--1972 гг., это модели Цвет-1-69, Цвет-304 и ХГ-1301.

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

1. История открытия и развития хроматографии

2. Основные положения

3. Классификация хроматографических методов анализа

4. Адсорбционная хроматография. Тонкослойная хроматография

4.1 Техника эксперимента в тонкослойной хроматографии

5. Газовая хроматография

5.1 Газо-адсорбционная хроматография

5.2 Газо-жидкостная хроматография

6. Распределительная хроматография. Бумажная хроматография

7. Осадочная хроматография

7.1 Классификация способов осадочной хроматографии по технике эксперимента

7.2 Осадочная хроматография на бумаге

8. Ионообменная хроматография

Заключение

Список литературы

1. ИСТОРИЯ ОТКРЫТИЯ И РАЗВИТИЯ ХРОМАТОГРАФИИ

Первооткрывателем хроматографии был русский ученый, ботаник и физикохимик Михаил Семёнович Цвет.

Открытие хроматографии относится ко времени завершения Цветом работы над магистерской диссертацией в Петербурге (1900 - 1902) и первому периоду работы в Варшаве (1902 - 1903). Исследуя пигменты растений, Цвет пропустил раствор смеси очень мало различающихся по цвету пигментов через трубку, заполненную адсорбентом - порошкообразным карбонатом кальция, и промыл затем адсорбент чистым растворителем. Отдельные компоненты смеси при этом разделились и образовали цветные полосы. Согласно современной терминологии Цвет открыл проявительный вариант хроматографии (проявительную жидкостно-адсорбционную хроматографию). Основные итоги исследований по развитию созданного им варианта хроматографии Цвет изложил в книге “Хромофиллы в растительном и животном мире” (1910), которая является его докторской диссертацией. хроматография газовый осадочный ионообменный

Цвет широко использовал хроматографический метод не только для разделения смеси и установления ее многокомпонентности, но и для количественного анализа, с этой целью он разбивал стеклянную колонку и разрезал столбик адсорбента на слои. Цвет разработал аппаратуру для жидкостной хроматографии, впервые осуществил хроматографические процессы при пониженном давлении (откачке) и при некотором избыточном давлении, разработал рекомендации по приготовлению эффективных колонок. Кроме того, он ввел многие основные понятия и термины нового метода, такие как «хроматография», «проявление», «вытеснение», «хроматограмма» и др.

Хроматографию сначала использовали очень редко, ее скрытый период длился около 20 лет, в течение которых появилось лишь очень небольшое число сообщений о различных применениях метода. И только в 1931 г. Р. Куну (Германия) А. Винтерштейну (Германия) и Э. Ледереру (Франция), работавшим в химической лаборатории (руководимой Р. Куном) Института императора Вильгельма по медицинским исследованиям в Гейдельберге, удалось выделить этим методом a- и b-каротин из сырого каротина и тем самым продемонстрировать ценность открытия Цвета.

Важным этапом в развитии хроматографии стало открытие советскими учеными Н.А. Измайловым и М.С. Шрайбер метода хроматографии в тонком слое (1938), позволяющего проводить анализ с микроколичеством вещества.

Следующим важным шагом явилось открытие А. Мартином и Р. Сингом (Англия) варианта жидкостной распределительной хроматографии на примере разделения ацетильных производных аминокислот на колонке, заполненной силикагелем, насыщенным водой, с использованием хлороформа в качестве растворителя (1940) . Тогда же было отмечено, что в качестве подвижной фазы может быть использована не только жидкость, но и газ. Несколькими годами позднее эти ученые предложили осуществлять разделение производных аминокислот на смоченной водой бумаге с бутанолом в качестве подвижной фазы. Они же осуществили первую двумерную систему разделения. За открытие распределительного варианта хроматографии Мартин и Синг получили Нобелевскую премию по химии. (1952). Далее Мартин и А. Джеймс осуществили вариант газовой распределительной хроматографии, разделив смеси на смешанном сорбенте из силикона ДС-550 и стеариновой кислоты (1952 - 1953). С этого времени наиболее интенсивное развитие получил метод газовой хроматографии.

Одним из вариантов газовой хроматографии является хроматермография, при которой для улучшения разделения смеси газов одновременно с движением подвижной фазы - газа, воздействуют на сорбент и разделяемую смесь движущимся температурным полем, имеющим определенный градиент по длине (А.А. Жуховицкий и сотр., 1951) .

Заметный вклад в развитие хроматографического метода внес Г. Шваб (Германия), явившийся основателем ионообменной хроматографии (1937 - 1940). Дальнейшее развитие она получила в работах советских ученых Е.Н. Гапона и Т.Б. Гапона, которые провели хроматографическое разделение смеси ионов в растворе (совместно с Ф.М. Шемякиным, 1947), а также осуществили высказанную еще Цветом идею о возможности хроматографического разделения смеси веществ на основе различия в растворимости труднорастворимых осадков (осадочная хроматография, 1948).

Современный этап в развитии ионообменной хроматографии начался в 1975 г. после работы Г. Смолла, Т. Стивенса и У. Баумана (США), в которой они предложили новый аналитический метод, названный ионной хроматографией (вариант высокоэффективной ионообменной хроматографии с кондуктометрическим детектированием).

Исключительное значение имело создание сотрудником фирмы "Перкин-Эльмер" М. Голеем (США) капиллярного варианта хроматографии (1956), при котором сорбент наносится на внутренние стенки капиллярной трубки, что позволяет анализировать микроколичества многокомпонентных смесей.

В конце 60-х гг. резко возрос интерес к жидкостной хроматографии. Появилась высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ). Этому способствовало создание высокочувствительных детекторов, новых селективных полимерных сорбентов, новой аппаратуры, позволяющей работать при высоких давлениях. В настоящее время ВЭЖХ занимает ведущие позиции среди других методов хроматографии и реализована в различных вариантах.

2. ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Хроматография - это метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами - подвижной и неподвижной. Неподвижной (стационарной) фазой служит твердое пористое вещество (часто его называют сорбентом) или пленка жидкости, нанесенная на твердое вещество. Подвижная фаза представляет собой жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу, иногда под давлением. Компоненты анализируемой смеси (сорбаты) вместе с подвижной фазой передвигаются вдоль стационарной фазы. Ее обычно помещают в стеклянную или металлическую трубку, называемую колонкой. В зависимости от силы взаимодействия с поверхностью сорбента (за счет адсорбции или по какому-либо другому механизму) компоненты будут перемещаться вдоль колонки с разной скоростью. Одни компоненты останутся в верхнем слое сорбента, другие, в меньшей степени взаимодействующие с сорбентом, окажутся в нижней части колонки, а некоторые и вовсе покинут колонку вместе с подвижной фазой (такие компоненты называются неудерживаемыми, а время их удерживания определяет “мертвое время” колонки). Таким образом происходит быстрое разделение сложных смесей компонентов. Следует подчеркнуть следующие достоинcтва хроматографических методов:

1. Разделение носит динамический характер, причем акты сорбции- десорбции разделяемых компонентов повторяются многократно. Этим обусловлена значительно большая эффективность хроматографического разделения по сравнению со статическими методами сорбции и экстракции.

2. При разделении используют различные типы взаимодействия сорбатов и неподвижной фазы: от чисто физических до хемосорбционных. Это обуславливает возможность селективного разделения широкого круга веществ.

3. На разделяемые вещества можно накладывать различные дополнительные поля (гравитационное, электрическое, магнитное и др.), которые, изменяя условия разделения, расширяют возможности хроматографии.

4. Хроматография - гибридный метод, сочетающий одновременное разделение и определения нескольких компонентов.

5. Хроматография позволяет решать как аналитические задачи (разделение, идентификация, определение), так и препаративные (очистка, выделение, концентрирование). Решение этих задач можно сочетать, выполняя их в режиме “on line”.

6. Многочисленные методы классифицируются по агрегатному состоянию фаз, механизму разделения и технике проведения разделения. Хроматографические методы различаются и по способу проведения процесса разделения на фронтальный, вытеснительный и элюентный.

3. КЛАССИФИКАЦИЯ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ МЕТОДОВ АНАЛИЗА

В основу классификаций хроматографических методов положены принципы, учитывающие следующие различные особенности процесса разделения:

* различия в агрегатном состоянии фаз используемой хроматографической системы;

* различия в характере взаимодействий разделяемых веществ с неподвижной фазой;

* экспериментальные различия в способах проведения процесса хроматографического разделения.

В таблицах 1?3 приведены основные варианты классификации известных хроматографических методов.

Поскольку характер взаимодействий разделяемых соединений с фазами различных хроматографических систем может сильно различаться, то почти не существует объектов, для разделения которых не удалось бы найти подходящей неподвижной фазы (твердой или жидкой) и систем подвижных растворителей. Области применения основных вариантов хроматографии в зависимости от молекулярной массы исследуемых соединений приведены в табл. 4.

4. АДСОРБЦИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ. ТОНКОСЛОЙНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ

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

Принцип и основные понятия метода ТСХ. На чистую плоскую поверхность (пластинку из стекла, металла, пластмассы) тем или иным способом наносят тонкий слой сорбента, который чаще всего закрепляется на поверхности пластинки. Размеры пластинки могут быть различными (длина и ширина - от 5 до 50 см, хотя это и не обязательно). На поверхности пластинки осторожно, чтобы не повредить слой сорбента, намечают (например, карандашом) линию старта (на расстоянии 2-3 см от нижнего края пластинки) и линию финиша растворителя.

Схема разделения компонентов А и В методом ТСХ

На линию старта пластинки наносят (микрошприцом, капилляром) пробу - небольшое количество жидкости, содержащей смесь разделяемых веществ, например двух веществ А и В в подходящем растворителе. Дают возможность испариться растворителю, после чего пластинку погружают в хроматографической камере в жидкую фазу ПФ, представляющую собой специально подобранный для данного случая растворитель или смесь растворителей. Под действием капиллярных сил ПФ самопроизвольно перемещается вдоль НФ от стартовой линии до линии фронта растворителя, увлекая с собой компоненты А и В пробы, которые перемещаются с различной скоростью. В рассматриваемом случае сродство компонента А к НФ меньше сродства к той же фазе компонента В, поэтому компонент А перемещается быстрее компонента В. После достижения за время t подвижной фазой (растворителем) линии фронта растворителя хроматографирование прерывают, пластинку извлекают из хроматографической камеры, высушивают на воздухе и определяют положение пятен веществ А и В на поверхности пластинки. Пятна (зоны) обычно имеют овальную или круглую форму. В рассматриваемом случае пятно компонента A переместилось от линии старта на расстояние l A , пятно компонента В - на расстояние l В , а растворитель прошёл через расстояние L .

Иногда одновременно с нанесением пробы разделяемых веществ на линию старта наносят небольшие количества вещества-стандарта, а также веществ-свидетелей (тех, которые предположительно содержатся в анализируемой пробе).

Для характеристики разделяемых компонентов в системе вводят коэффициент подвижности Rf (или Rf-фактор):

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

где V 1 = l 1 / t и V E = L / t - соответственно скорости перемещения i - го компонента и растворителя Е; l 1 и L - путь, пройденный i - м компонентом и растворителем соответственно, t -- время, необходимое для перемещения растворителя от линии старта до линии фронта растворителя. Расстояния l 1 отсчитывают от линии старта до центра пятна соответствующего компонента.

Обычно коэффициент подвижности лежит в переделах R f =0 - 1. Оптимальное значение составляет 0,3-0,7, Условия хроматографирования подбирают так, чтобы величина R f отличалась от нуля и единицы.

Коэффициент подвижности является важной характеристикой системы сорбент-сорбат. Для воспроизводимых и строго постоянных условий хроматографирования R f = const.

Коэффициент подвижности Rf зависит от целого ряда факторов: природы и качества растворителя, его чистоты; природы и качества сорбента (тонкого слоя), равномерности его зернения, толщины слоя; активности сорбента (содержания в нём влаги) ; техники эксперимента (массы образцы, длины L пробега растворителя); навыка экспериментатора и т.д. Постоянство воспроизведения всех этих параметров на практике иногда бывает затруднительным. Для нивелирования влияния условий проведения процесса вводят относительный коэффициент подвижности Rs .

Rs= l/l ст =R f /R f( ст ) ,

где R f = l / L ; R f (ст) = l ст / L ; l cm - расстояние от линии старта до центра пятна стандарта.

Относительный коэффициент подвижности Rs является более объективной характеристикой подвижности вещества, чем коэффициент подвижности R f .

В качестве стандарта часто выбирают такое вещество, для которого в данных условиях R f ? 0,5. По химической природе стандарт выбирается близким к разделяемым веществам. С применением стандарта величина Rs обычно лежит в пределах Rs=0.1--10 , оптимальные пределы - около 0,5--2.

Для более надежной идентификации разделяемых компонентов используют «свидетели» - эталонные вещества, наличие которых предполагается в анализируемой пробе. Если R f = R f (свид) , где R f и R f (свид) -- соответственно коэффициенты подвижности данного компонента и свидетеля, то можно с большей вероятностью предположить, что вещество-свидетель присутствует в хроматографируемой смеси.

Для характеристики разделения двух компонентов А и В в данных условиях вводят степень (критерий) разделения R(А/В):

R (А/B) = Дl ( =2Дl ,

где Дl - расстояние между центрами пятен компонентов А и В; a(A) и a(B) - соответственно диаметры пятен А и В на хроматограмме.

Чем больше величина R (А/B) , тем четче разделяются пятна компонентов А и В на хроматограмме.

Для оценки селективности разделения двух веществ А и В используют коэффициент разделения а:

а= l B / l A .

Если а=1, то компоненты А и В не разделяются.

К определению степени разделения R (A/B) компонентов А и В.

4.1 Техника эксперимента в тонкослойной хроматографии:

а) Нанесение пробы. Анализируемую жидкую пробу наносят на линию старта с помощью капилляра, микрошприца, микропипетки, осторожно касаясь слоя сорбента (диаметр пятна на линии старта - обычно от одного до нескольких миллиметров). Если на линию старта наносят несколько проб, то расстояние между пятнами образцов на линии старта не должно быть меньше 2 см. По возможности используют концентрированные растворы. Пятна сушат на воздухе, после чего проводят хроматографирование.

б) Развитие хроматограммы (хроматографирование). Процесс проводят в закрытых хроматографических камерах, насыщенных парами растворителя, используемого в качестве ПФ, например, в стеклянном сосуде, покрытом сверху крышкой.

В зависимости от направления движения ПФ различают восходящую, нисходящую и горизонтальную хроматографию.

В варианте восходящей хроматографии используют только пластинки с закрепленным слоем сорбента. ПФ наливают на дно камеры (в качестве последней можно использовать стеклянный химический стакан подходящего размера со стеклянной крышкой), хроматографическую пластинку помещают вертикально или наклонно в камеру так, чтобы слой ПФ на дне камеры смачивал нижнюю часть пластинки (ниже линии старта на ~1,5- 2 см). ПФ перемещается за счет действия капиллярных сил снизу вверх (против силы тяжести) сравнительно медленно.

В варианте нисходящей хроматографии также применяют только пластинки с закрепленным слоем. ПФ подается сверху и перемещается вниз вдоль слоя сорбента пластинки. Сила тяжести ускоряет движение ПФ. Такой вариант реализуют при анализе смесей, содержащих компоненты, медленно перемещающиеся с ПФ.

В варианте горизонтальной хроматографии пластинку помещают горизонтально. Можно использовать прямоугольные или круглые пластинки. При применении круглых пластинок (круговой вариант горизонтальной хроматографии) стартовую линию обозначают в виде окружности подходящего радиуса (~1,5-2 см), на которую наносят пробы. В центре круглой пластинки вырезают отверстие, в которое вставляют фитиль для подачи ПФ. Последняя перемещается вдоль слоя сорбента от центра круга к его периферии. Хроматографирование проводят в закрытой камере - эксикаторе или в чашке Петри. При круговом варианте можно одновременно анализировать до нескольких десятков проб.

В методах ТСХ используют одномерную, двумерную, многократную (повторную), ступенчатую хроматографию.

При однократной хроматографии анализ проводят, не изменяя направления движения ПФ. Этот способ наиболее распространен.

Двумерную хроматографию обычно применяют для анализа сложных смесей (белки, аминокислоты и т.д.) Вначале проводят предварительное разделение смеси, используя первую ПФ 1 . На хроматограмме получают пятна не индивидуальных веществ, а смесей нескольких неразделившихся компонентов. Затем через эти пятна проводят новую линию старта, пластинку разворачивают на 90° и снова хроматографируют, но уже со второй ПФ 2 , стремясь окончательно разделить пятна смесей на пятна отдельных компонентов.

Если пластинка квадратная, то пробу наносят на диагональ этого квадрата вблизи нижнего его угла. Иногда двумерную хроматографию осуществляют с одной и той же ПФ на квадратной пластинке.

Схема, иллюстрирующая принцип двухмерной хроматографии:

а - хроматограмма, полученная с ПФ1;

б - хроматограмма, полученная с ПФ2

В многократной (повторной) хроматографии процесс проводят несколько раз последовательно с одной и той же ПФ (каждый раз - после очередного высушивания) до тех пор, пока не получат желаемое разделение пятен компонентов смеси (обычно - не более трёх раз).

В случае ступенчатой хроматографии процесс проводят с одной и той же пластинкой последовательно, используя каждый раз новую ПФ, до достижения отчетливого разделения пятен.

в) Расшифровка хроматограмм . Если пятна на хроматограмме окрашены, после высушивания пластинок определяют расстояние от линии старта до центра каждого пятна и вычисляют коэффициенты подвижности. Если же в состав анализируемой пробы входят бесцветные вещества, дающие неокрашенные, т.е. визуально не идентифицируемые пятна на хроматограмме, необходимо провести детектирование этих пятен, для чего хроматограммы проявляют.

Ниже описаны наиболее распространенные методы детектирования.

Облучение ультрафиолетовым светом. Используется для обнаружения флуоресцирующих соединений (пятна светятся при облучении пластинки УФ-светом) или нефлуоресцирующих веществ, но с применением сорбента с флуоресцирующим индикатором (сорбент светится, пятна не светятся). Таким образом детектируют, например, алкалоиды, антибиотики, витамины и другие лекарственные вещества.

Термическая обработка. Высушенную после хроматографирования пластинку осторожно нагревают (до ~200 °C), избегая потемнения слоя самого сорбента (например, тогда, когда тонкий слой сорбента содержит крахмал). При этом пятна проявляются обычно в виде коричневых зон (за счет частичного термолиза органических компонентов).

Химическая обработка. Часто хроматограммы проявляют, обрабатывая их реагентами, которые образуют окрашенные соединения с разделяемыми компонентами смесей. Для этих целей применяют различные реагенты: пары йода, аммиака, брома, диоксида серы, сероводород, специально приготовленные растворы, которыми обрабатывают пластинки. Применяют как универсальные, так и селективные реагенты (понятие «универсальные» достаточно условно).

Универсальными реагентамимогут служить, например, концентрированная серная кислота (при нагревании наблюдается потемнение пятен органических соединений), кислый водный раствор перманганата калия (зоны наблюдаются в виде коричневых пятен на фиолетовом фоне сорбента), раствор фосфорно-молибденовой кислоты при нагревании (появляются синие пятна на желтом фоне) и т.д.

В качестве селективных применяют, например, реактив Драгендорфа; реактив Циммермана; водный аммиачный раствор сульфата меди (10% по CuSO 4 , 2% по аммиаку); смесь нингидрина C 9 H 4 O 3 H 2 O с этанолом и уксусной кислотой.

Реактив Драгендорфа представляет собой раствор основного нитрата висмута BiONO 3 , йодида калия KJ и уксусной кислоты в воде. Используется для определения аминов, алкалоидов, стероидов.

Реактив Циммермана готовят, обрабатывая раствором щелочи KOH 2%-й этанольный раствор динитробензола с последующим нагреванием смеси при ~70-100 °C. Применяют для обнаружения стероидов.

С помощью нингидрина детектируют пятна аминов, аминокислот, белков и других соединений.

Применяют и некоторые другие способы детектирования пятен. Например, измеряют их радиоактивность, если некоторые из разделяемых компонентов радиоактивны, либо вводят специально добавки радиоактивных изотопов элементов, входящих в состав разделяемых составляющих смеси.

После детектирования пятен на хроматограмме проводят их идентификацию, т.е. определяют, какому соединению соответствует то или иное пятно. Для этого чаще всего используют эталонные пятна «свидетелей». Иногда пятна идентифицируют по величине коэффициентов подвижности R f , сравнивая их с известными для данных условий величинами R f . Однако такая идентификация по величине R f часто носит предварительный характер.

Окраску флуоресцирующих пятен также используют в целях идентификации, поскольку различные соединения флуоресцируют излучением различной длины волны (разного цвета).

При химическом детектировании пятен селективные реагенты дают окрашенные пятна с соединениями определенной природы, что также используется в целях идентификации.

С помощью метода ТСХ можно не только открывать, но и количественно определять содержание компонентов в смесях. Для этого либо анализируют сами пятна на хроматограмме, либо извлекают разделенные компоненты из хроматограммы тем или иным способом (экстракцией, элюированием подходящими растворителями).

При анализе пятен предполагают существование определенной связи между площадью пятна и содержанием данного вещества (например, наличие пропорциональной или линейной зависимости), которую устанавливают методом построения градуировочного графика, измеряя площади пятен «свидетелей» - эталонов с известным содержанием анализируемого компонента.

Иногда сравнивают интенсивность окраски пятен, полагая, что интенсивность окраски пятна пропорциональна количеству данного окрашенного компонента. Для измерения интенсивности окраски применяют различные приемы.

При извлечении разделенных компонентов из хроматограммы получают раствор, содержащий данный компонент. Последний затем определяют тем или иным аналитическим методом.

Относительная ошибка количественного определения вещества методом ТСХ составляет 5-10%.

ТСХ - фармакопейный метод и широко применяется для анализа и контроля качества разнообразных лекарственных средств.

5. ГАЗОВАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ

В газовой хроматографии (ГХ) в качестве подвижной фазы используют инертный газ (азот, гелий, водород), называемый газом носителем. Пробу подают в виде паров, неподвижной фазой служит или твердое вещество - сорбент (газо-адсорбционная хроматография) или высококипящая жидкость, нанесенная тонким слоем на твердый носитель (газожидкостная хроматография). Рассмотрим вариант газожидкостной хроматографии (ГЖХ). В качестве носителя используют кизельгур (диатомит) - разновидность гидратированного силикагеля, часто его обрабатывают реагентами, которые переводят группы Si-OH в группы Si-О-Si(CH 3) 3 , что повышает инертность носителя по отношению к растворителям. Таковыми являются, например, носители “хромосорб W” и “газохромQ”. Кроме того, используют стеклянные микрошарики, тефлон и другие материалы.

5.1 Газо - адсорбционная хроматография

Особенность метода газоадсорбционной хроматографии (ГАХ) в том, что в качестве неподвижной фазы применяют адсорбенты с высокой удельной поверхностью (10--1000 м 2 г -1), и распределение веществ между неподвижной и подвижной фазами определяется процессом адсорбции. Адсорбция молекул из газовой фазы, т.е. концентрированной на поверхности раздела твердой и газообразной фаз, происходит за счет межмолекулярных взаимодействий (дисперсионных, ориентационных, индукционных), имеющих электростатическую природу. Возможно, образование водородной связи, причем вклад этого вида взаимодействия в удерживаемые объемы значительно уменьшается с ростом температуры.

Для аналитической практики важно, чтобы при постоянной температуре количество адсорбированного вещества на поверхности С s было пропорционально концентрации этого вещества в газовой фазе С m:

C s = кc m (1)

т.е. чтобы распределение происходило в соответствии с линейной изотермой адсорбции (к -- константа). В этом случае каждый компонент перемещается вдоль колонки с постоянной скоростью, не зависящей от его концентрации. Разделение веществ обусловлено различной скоростью их перемещения. Поэтому в ГАХ чрезвычайно важен выбор адсорбента, площадь и природа поверхности которого обусловливают селективность (разделение) при заданной температуре.

С повышением температуры уменьшаются теплота адсорбции DH/T , от которой зависит удерживание, и соответственно t R . Это используют в практике анализа. Если разделяют соединения, сильно различающиеся по летучести при постоянной температуре, то низкокипящие вещества элюируются быстро, высококипящие имеют большее время удерживания, их пики на хроматограмме будут ниже и шире, анализ занимает много времени. Если же в процессе хроматографирования повышать температуру колонки с постоянной скоростью (программирование температуры), то близкие по ширине пики на хроматограмме будут располагаться равномерно.

В качестве адсорбентов для ГАХ в основном используют активные угли, силикагели, пористое стекло, оксид алюминия. Неоднородностью поверхности активных адсорбентов обусловлены основные недостатки метода ГАХ и невозможность определения сильно адсорбирующихся полярных молекул. Однако на геометрически и химически однородных макропористых адсорбентах можно проводить анализ смесей сильнополярных веществ. В последние годы выпускают адсорбенты с более или менее однородной поверхностью, такие, как пористые полимеры, макропористые силикагели (силохром, порасил, сферосил), пористые стекла, цеолиты.

Наиболее широко метод газоадсорбционной хроматографии применяют для анализа смесей газов и низкокипящих углеводородов, не содержащих активных функциональных групп. Изотермы адсорбции таких молекул близки к линейным. Например, для разделения О 2 , N 2 , CO, CH 4 , СО 2 с успехом применяют глинистые. Температура колонки программируется для сокращения времени анализа за счет уменьшения t R высококипящих газов. На молекулярных ситах -- высокопористых природных или синтетических кристаллических материалах, все поры которых имеют примерно одинаковые размеры (0,4--1,5 нм), -- можно разделить изотопы водорода. Сорбенты, называемые порапаками, используют для разделения гидридов металлов (Ge, As, Sn, Sb). Метод ГАХ на колонках с пористыми полимерными сорбентами или углеродными молекулярными ситами самый быстрый и удобный способ определения воды в неорганических и органических материалах, например в растворителях.

5.2 Газо - жидкостная хроматография

В аналитической практике чаще используют метод газожидкостной хроматографии (ГЖХ). Это связано с чрезвычайным разнообразием жидких неподвижных фаз, что облегчает выбор селективной для данного анализа фазы, с линейностью изотермы распределения в более широкой области концентраций, что позволяет работать с большими пробами, и с легкостью получения воспроизводимых по эффективности колонок.

Механизм распределения компонентов между носителем и неподвижной жидкой фазой основан на растворении их в жидкой фазе. Селективность зависит от двух факторов: упругости пара определяемого вещества и его коэффициента активности в жидкой фазе. По закону Рауля, при растворении упругость пара вещества над раствором p i прямо пропорциональна его коэффициенту активности g молярной доле N i в растворе и давлению паров чистого вещества Р° i при данной температуре:

p i = N i Р° I (2)

Поскольку концентрация i-го компонента в равновесной паровой фазе определяется его парциальным давлением, можно принять что,

P i ~ c m , а N i ~ c s тогда

а коэффициент селективности:

Таким образом, чем ниже температура кипения вещества (чем больше P 0 i), тем слабее удерживается оно в хроматографической колонке.

Если же температуры кипения веществ одинаковы, то для их разделения используют различия во взаимодействии с неподвижной жидкой фазой: чем сильнее взаимодействие, тем меньше коэффициент активности и больше удерживание.

Неподвижные жидкие фазы. Для обеспечения селективности колонки важно правильно выбрать неподвижную жидкую фазу. Эта фаза должна быть хорошим растворителем для компонентов смеси (если растворимость мала, компоненты выходят из колонки очень быстро), нелетучей (чтобы не испарялась при рабочей температуре колонки), химически инертной, должна обладать небольшой вязкостью (иначе замедляется процесс диффузии) и при нанесении на носитель образовывать равномерную пленку, прочно с ним связанную. Разделительная способность неподвижной фазы для компонентов данной пробы должна быть максимальной.

Различают жидкие фазы трех типов: неполярные (насыщенные углеводороды и др.), умеренно полярные (сложные эфиры, нитрилы и др.) и полярные (полигликоли, гидроксиламииы и др.).

Зная свойства неподвижной жидкой фазы и природу разделяемых веществ, например класс, строение, можно достаточно быстро подобрать подходящую для разделения данной смеси селективную жидкую фазу. При этом следует учитывать, что время удерживания компонентов будет приемлемым для анализа, если полярности стационарной фазы и вещества анализируемой пробы близки. Для растворенных веществ с близкой полярностью порядок элюирования обычно коррелирует с температурами кипения, и если разница температур достаточно велика, возможно полное разделение. Для разделения близко - кипящих веществ разной полярности используют стационарную фазу, селективно - удерживающую один или несколько компонентов вследствие диполь - дипольного взаимодействия. С увеличением полярности жидкой фазы время удерживания полярных соединений возрастает.

Для равномерного нанесения жидкой фазы на твердый носитель ее смешивают с легколетучим растворителем, например эфиром. К этому раствору добавляют твердый носитель. Смесь нагревают, растворитель испаряется, жидкая фаза остается на носителе. Сухим носителем с нанесенной таким образом неподвижной жидкой фазой заполняют колонку, стараясь избежать образования пустот. Для равномерной упаковки через колонку пропускают струю газа и одновременно постукивают по колонке для уплотнения набивки. Затем до присоединения к детектору колонку нагревают до температуры на 50° С выше той, при которой ее предполагается использовать. При этом могут быть потери жидкой фазы, но колонка входит в стабильный рабочий режим.

Носители неподвижных жидких фаз. Твердые носители для диспергирования неподвижной жидкой фазы в виде однородной тонкой пленки должны быть механически прочными с умеренной удельной поверхностью (20м 2 /г), небольшим и одинаковым размером частиц, а также быть достаточно инертными, чтобы адсорбция на поверхности раздела твердой и газообразной фаз была минимальной. Самая низкая адсорбция наблюдается на носителях из силанизированного хромосорба, стеклянных гранул и флуоропака (фторуглеродный полимер). Кроме того, твердые носители не должны реагировать на повышение температуры и должны легко смачиваться жидкой фазой. В газовой хроматографии хелатов в качестве твердого носителя чаще всего используют силанизированные белые диатомитовые носители -- диатомитовый кремнезем, или кизельгур. Диатомит -- это микроаморфный, содержащий воду, диоксид кремния. К таким носителям относят хромосорб W, газохром Q, хроматон N и др. Кроме того, используют стеклянные шарики и тефлон.

Химически связанные фазы. Часто используют модифицированные носители, ковалентно - связанные с жидкой фазой. При этом стационарная жидкая фаза более прочно удерживается на поверхности даже при самых высоких температурах колонки. Например, диатомитовый носитель обрабатывают хлорсиланом с длинноцепочечным заместителем, обладающим определенной полярностью. Химически связанная неподвижная фаза более эффективна.

6. РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ. БУМАЖНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ (ХРОМАТОГРАФИЯ НА БУМАГЕ)

Распределительная хроматография основана на использовании различий в растворимости распределяемого вещества в двух контактирующих несмешивающихся жидких фазах. Обе фазы - ПФ и НФ - представляют собой жидкие фазы. При перемещении жидкой ПФ вдоль жидкой же НФ хроматографируемые вещества непрерывно перераспределяются между обеими жидкими фазами.

К распределительной хроматографии относится бумажная хромато графия (или хроматография на бумаге) в ее обычных вариантах. В этом методе вместо пластинок с тонким слоем сорбента, употребляемых при ТСХ, применяют специальную хроматографическую бумагу, по которой, пропитывая ее, перемещается жидкая ПФ во время хроматографирования от линии старта до линии финиша растворителя.

Различают нормальнофазовую и обращеннофазовую бумажную хроматографию.

В варианте нормальнофазовой бумажной хроматографии жидкой НФ является вода, сорбированная в виде тонкого слоя на волокнах и находящаяся в порах гидрофильной бумаги (до 25% по массе). Эта связанная вода по своей структуре и физическому состоянию сильно отличается от обычной жидкой воды. В ней и растворяются компоненты разделяемых смесей.

Роль ПФ, перемещающейся по бумаге, играет другая жидкая фаза, например, органическая жидкость с добавлением кислот и воды. Жидкую органическую ПФ перед хроматографированием насыщают водой для того, чтобы ПФ не растворяла в себе воду, сорбированную на волокнах гидрофильной хроматографической бумаги.

Хроматографическая бумага выпускается промышленностью. Она должна отвечать ряду требований: готовиться из высококачественных волокнистых сортов хлопка, быть однородной по плотности и толщине, по направлению ориентирования волокон, химически чистой и инертной по отношению к НФ и разделяемым компонентам.

В нормальнофазовом варианте в качестве ПФ чаще всего применяют жидкие смеси, составленные из различных растворителей. Классическим примером такой ПФ является смесь уксусной кислоты, н-бутанола и воды в объемном отношении 1:4:5. Используют и такие растворители, как этилацетат, хлороформ, бензол и т. д.

В варианте обращеннофазовой бумажной хроматографии жидкая НФ представляет собой органический растворитель, тогда как в роли жидкой ПФ выступает вода, водные или спиртовые растворы, смеси кислот со спиртами. Процесс проводят с использованием гидрофобной хроматографической бумаги. Её получают обработкой (пропиткой) бумаги нафталином, силиконовыми маслами, парафином и т. д. Неполярные и малополярные органические растворители сорбируются на волокнах гидрофобной бумаги и проникают в ее поры, образуя тонкий слой жидкой НФ. Вода не удерживается на такой бумаге не смачивает ее.

Техника бумажной хроматографии в общих чертах такая же, как и в методе ТСХ. Обычно на полоску хроматографической бумаги на линию старта наносят кашпо анализируемого раствора, содержащего смесь разделяемых веществ. После испарения растворителя бумагу ниже линии старта погружают в ПФ, располагая бумагу вертикально (подвешивая ее). Закрывают камеру крышкой и проводят хроматографирование до тех пор, пока ПФ не достигнет обозначенной на бумаге линии фронта растворителя. После этого процесс прерывают, бумагу сушат на воздухе и проводят детектирование пятен и идентификацию компонентов смеси.

Бумажная хроматография подобно методу ТСХ применяется как в качественном, так и в количественном анализе.

Для количественного определения содержания того или иного компонента смеси применяют различные методы:

1) исходят из наличия определенной зависимости (пропорциональной, линейной) между количеством вещества в пятне и площадью пятна (часто при этом предварительно строят градуировочный график);

2) взвешивают вырезанное пятно с веществом и такую же по площади чистую бумагу, а затем по разности находят массу определяемого вещества;

3) учитывают связь между интенсивностью окраски пятна и содержания в нем определяемого компонента, придающего окраску пятну.

В ряде случаев вещества, содержащиеся в пятнах, экстрагируют каким-либо растворителем и затем анализируют экстракт.

Бумажная хроматография - фармакопейный метод, используется для разделения смесей, содержащих как неорганические, так и органические вещества. Метод доступен, прост по выполнению, однако в целом он уступает более современному методу ТСХ, в котором применяется тонкий слой сорбента.

7. ОСАДОЧНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ

Метод осадочной хроматографии применяется преимущественно для разделения и идентификации неорганических ионов, входящих в состав смесей.

Сущность метода. Осадочная хроматография основана на использовании химических реакций осаждения разделяемых компонентов смеси с реагентом-осадителем, входящим в состав НФ. Разделения осуществляется вследствие неодинаковой растворимости образующихся соединений, которые переносятся подвижной фазой с различной скоростью: менее растворимые вещества переносятся с ПФ медленнее, чем более растворимые.

Можно проиллюстрировать применение метода на примере разделения галогенид-ионов: хлорид-ионов Cl - , бромид-ионов Br - и иодид-ионов I - , одновременно содержащихся в анализируемом водном растворе. Для этого используют хроматографическую колонку (представляющую собой стеклянную трубку с краном в нижней части), заполненную сорбентом. Последний состоит их носителя - оксида алюминия Al 2 O 3 или кремния SiO 2 , пропитанного раствором нитрата серебра AgNO 3 (содержание нитрата серебра составляет около 10% по массе от массы сорбента-носителя).

Через хроматографическую колонку пропускают водный раствор, содержащий смесь разделяемых анионов. Эти анионы взаимодействуют с катионами серебра Ag + , образуя малорастворимые осадки галогенидов серебра:

Ag + + I - > AgIv (жёлтый)

Ag + + Br - > AgBrv (кремовый)

Ag + + Cl - > AgClv (белый)

Растворимость галогенидов серебра в воде увеличивается в последовательности:

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

где в скобках приведены значения произведений растворимости при комнатной температуре. Поэтому вначале будет образовываться жёлтый осадок иодида серебра, как наименее растворимого на хроматограмме будет наблюдаться жёлтая (верхняя) зона. Затем образуется зона осадка бромида серебра кремового цвета (промежуточная зона). В последнюю очередь образуется белый осадок хлорида серебра - нижняя белая зона, темнеющая на свету вследствие фотохимического разложения хлорида серебра с выделением мелкодисперсного металлического серебра.

В результате получают первичную осадочную хроматограмму.

Для более чёткого разделения зон после получения первичной хроматограммы через колонку пропускают чистый растворитель до получения вторичной осадочной хроматограммы с четким разделением зон осадков.

В описанном примере осадитель входил в состав НФ, а через колонку пропускался раствор, содержащий смесь разделяемых ионов. Можно, наоборот, пропускать раствор осадителя через колонку, в НФ которой находятся хроматографируемые ионы. При этом, однако, образуются смешанные зоны.

Схема разделения ионов Cl- , Br- и I- в хроматографической колонке методом осадочной хроматографии.

7.1 Классификация способов осадочной хроматографии по технике эксперимента

Обычно различаю колоночную осадочную хроматографию, проводимую в хроматографических колонках, и плоскостную осадочную хроматографию, реализуемую на бумаге или в тонком слое сорбента.

В качестве сорбентов в осадочной хроматографии применяют смеси инертных носителей с осадителем; сорбенты, удерживающие осадители в виде ионов (ионообменные смолы) или в виде молекул (активированный уголь); бумагу, пропитанную раствором осадителя.

Носителями чаще всего выбирают силикагель, крахмал, оксиды алюминия, кальция, сульфат бария, ионообменные смолы и т.д. Носитель используется в тонкодисперсном состоянии с размерами частиц около 0,02-0,10 мм.

В качестве осадителей применяют такие реагенты, которые образуют малорастворимые осадки с хроматографируемыми ионами, например, иодид натрия NaI, сульфид натрия Na 2 S, сульфат серебра Ag 2 SO 4 , ферроцианид калия K 4 , оксихинолин, пиридин и т.д.

Обычно при использовании метода колоночной осадочной хроматографии после пропускания через колонку чистого растворителя получают четко разделенные зоны, каждая из которых содержит только один компонент (в том случае, когда растворимости осадков различаются не менее, чем в три раза). Метод отличается хорошей воспроизводимостью результатов.

В случае образования бесцветных зон осадков хроматограмму проявляют, либо пропуская через колонку раствор-проявитель, дающий с осадками окрашенные продукты реакции, либо сразу вводя проявитель в ПФ или в НФ.

7.2 Осадочная хроматография на бумаге

Рассмотрим сущность этого метода на примере анализа водного раствора, содержащего смесь катионов меди Cu 2+ ? железа Fe 3+ и алюминия Al 3+ .

В центр листа бумаги, пропитанной раствором осадителя - ферроцианида калия K 4 , капилляром наносится анализируемый водный раствор. Ионы меди Cu 2+ и железа Fe 2+ взаимодействуют с ферроцианид-ионами с образованием малорастворимых осадков:

2Cu 2+ + 4- > Cu 2 (коричневый)

4Fe 3+ + 3 4- >Fe4 (синий)

Поскольку ферроцианид меди (II) менее растворим, чем ферроцианид железа (III), то вначале выделяется осадок ферроцианида меди (II), образующий центральную коричневую зону. Затем образуется синий осадок ферроцианида железа (III), дающий синюю зону. Ионы алюминия перемещаются на периферию, давая бесцветную зону, поскольку они не образуют окрашенного ферроцианида алюминия.

Схема разделения Cu2+, Fe3+ и Al3+ методом осадочной хроматографии.

Таким путём получают первичную хроматограмму, на которой зоны осадков частично перекрываются.

Затем получают вторичную хроматограмму. Для этого подходящий растворитель (в рассматриваемом случае - водный раствор аммиака) наносят капилляром в центр первичной хроматограммы. Растворитель самопроизвольно перемещается от центра бумаги к периферии, увлекая с собой и осадки, которые перемещаются с различной скоростью: зона более растворимого осадка ферроцианида железа перемещается быстрее зоны менее растворимого осадка ферроцианида меди. На этом этапе за счет различия в скоростях перемещения зон происходит их более чёткое разделение.

Для открытия ионов алюминия, образующих бесцветную периферическую зону, вторичную хроматограмму проявляют - опрыскивают (из пульверизатора) раствором ализарина - органического реагента, образующего с ионами алюминия продукты реакции розового цвета. Получают внешнее розовое кольцо.

8. ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ

В ионообменной хроматографии разделение компонентов смеси достигается за счет обратимого взаимодействия ионизирующихся веществ с ионными группами сорбента. Сохранение электронейтральности сорбента обеспечивается наличием способных к ионному обмену противоионов, расположенных в непосредственной близости к поверхности. Ион введенного образца, взаимодействуя с фиксированным зарядом сорбента, обменивается с противоионом. Вещества, имеющие разное сродство к фиксированным зарядом, разделяются на анионитах или на катионитах. Аниониты имеют на поверхности положительно заряженные группы и сорбируют из подвижной фазы анионы. Катиониты соответственно содержат группы с отрицательным зарядом, взаимодействующие с катионами.

В качестве подвижной фазы используют водные растворы солей кислот, оснований и растворители типа жидкого аммиака, т.е. системы растворителей, имеющих высокое значение диэлектрической проницаемости и большую тенденцию ионизировать соединения. Обычно работают с буферными растворами, дозволяющими регулировать значение рН.

При хроматографическом разделении ионы анализируемого вещества конкурируют с ионами, содержащимися в элюенте, стремясь вступать во взаимодействие с противоположно заряженными группами сорбента. Отсюда следует, что ионообменную хроматографию можно применять для разделения любых соединений, которые могут быть каким-либо образом ионизированы. Можно провести анализ даже нейтральных молекул сахаров в виде их комплексов с борат-ионом.

Ионообменная хроматография незаменима при разделении вы-сокополярных веществ, которые без перевода в производные не могут быть проанализированы методом ГЖХ. К таким соединениям относятся аминокислоты, пептиды, сахара.

Ионообменную хроматографию широко применяют в медицине, биологии, биохимии, для контроля окружающей среды, при анализе содержания лекарств и их метаболитов в крови и моче, ядохимикатов в пищевом сырье, а также для разделения неорганических соединений, в том числе радиоизотопов, лантаноидов, актиноидов и др. Анализ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот и др.), на который обычно затрачивали часы или дни, с помощью ионообменной хроматографии проводят за 20-40 мин с лучшим разделением. Применение ионообменной хроматографии в биологии позволило наблюдать за образцами непосредственно в биосредах, уменьшая возможность перегруппировки или изомеризации, что может привести к неправильной интерпретации конечного результата. Интересно использование данного метода для контроля изменений, происходящих с биологическими жидкостями. Применение пористых слабых анионообмеников на силикагелевой основе позволило разделить пептиды. Механизм ионного обмена можно представить в виде следующих уравнений:

для анионного обмена X - + R + Y - - Y - + R + X -

для катионного обмена X + + R - Y + - Y + + R - X +

В первом случае ион образца X - конкурирует с ионом подвижной фазы Y - за ионные центры R + ионообменника, а во втором в конкуренцию с ионами подвижной фазы Y + за ионные центры R -вступают катионы образца Х + .

Естественно, что ионы образца, слабо взаимодействующие с ионообменником, при этой конкуренции будут слабо удерживаться на колонке и первыми вымываются с нее и, наоборот, более сильно удерживаемые ионы будут элюировать из колонки последними. Обычно возникают вторичные взаимодействия неионной природы за счет адсорбции или водородных связей образца с неионной частью матрицы или за счет ограниченной растворимости образца в подвижной фазе.

Разделение конкретных веществ зависит в первую очередь от выбора наиболее подходящего сорбента и подвижной фазы. В качестве неподвижных фаз в ионообменной хроматографии применяют ионообменные смолы и силикагели с привитыми ионогенными группами.

Полистирольные ионообменные смолы для ВЭЖХ зернением 10 мкм и менее обладают селективностью и стабильностью, но сетчатая структура их, характеризующаяся расстоянием между узлами сетки 1,5 нм, что значительно меньше размера пор применяемого для адсорбционной хроматографии силикагеля (10 нм), замедляет массообмен и, следовательно, значительно снижает эффективность. Применяемые в ВЭЖХ ионообменные смолы представляют собой в основном сополимеры стирола и дивинилбензола. Обычно добавляют 8-12% последнего. Чем больше содержание ди-винилбензола, тем больше жесткость и прочность полимера, выше емкость и, как правило, селективность и тем меньше набухаемость.

Подобные документы

Общая характеристика процесса хроматографии. Физико-химические основы тонкослойной хроматографии, классификация методов анализа. Варианты хроматографии по фазовым состояниям. Контроль качества пищевых продуктов посредством метода ТСХ, оборудование.

курсовая работа , добавлен 27.12.2009


Явления, происходящие при хроматографии. Два подхода к объяснению - теория теоретических тарелок и кинетическая теория. Газовая, жидкостная, бумажная хроматография. Ионообменный метод. Случаи применения ионообменной хроматографии. Гельхроматографирование.

реферат , добавлен 24.01.2009


Понятие и структура полимерных сорбентов, история их создания и развития, значение в процессе распределительной хроматографии. Виды полимерных сорбентов, возможности их использования в эксклюзионной хроматографии. Особенности применения жестких гелей.

реферат , добавлен 07.01.2010


Возникновение и развитие хроматографии. Классификация хроматографических методов. Хроматография на твердой неподвижной фазе: газовая, жидкостная (жидкостно-адсорбционная). Хроматография на жидкой неподвижной фазе: газо-жидкостная и гель-хроматография.

реферат , добавлен 01.05.2009


Сущность метода хроматографии, история его разработки и виды. Сферы применения хроматографии, приборы или установки для хроматографического разделения и анализа смесей веществ. Схема газового хроматографа, его основные системы и принцип действия.

реферат , добавлен 25.09.2010


Основы метода обращенной газовой хроматографии. Газовая хроматография - универсальный метод качественного и количественного анализа сложных смесей и способ получения отдельных компонентов в чистом виде. Применение обращенной газовой хроматографии.

курсовая работа , добавлен 09.01.2010


Сущность и содержание ионно-парной хроматографии, ее использование в жидкостной хроматографии и экстракции для извлечения лекарств и их метаболитов из биологических жидкостей в органическую фазу. Варианты ионно-парной хроматографии, отличительные черты.

реферат , добавлен 07.01.2010


Газовая хроматография - один из наиболее перспективных физико-химических методов исследования, бурно развивающийся в настоящее время. Классификация хроматографических методов. Различные характерные признаки процесса. Сущность методов хроматографии.

реферат , добавлен 25.01.2010


Сущность высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) как метода анализа и разделения сложных примесей. Сорбенты, координационно-насыщенные хелаты; закономерности влияния строения лиганда на поведение хелатов в условиях обращенофазной хроматографии.

реферат , добавлен 11.10.2011


Понятие и основные этапы протекания метода эксклюзионной хроматографии, его принципиальная особенность и сферы применения, разновидности и их отличительные признаки. Характеристика оборудования, используемого в процессе эксклюзионной хроматографии.

Транскрипт

1 Краткая история развития жидкостной хроматографии Хроматография была открыта М.С. Цветом в 1903 г. в виде колоночного жидкостно-адсорбционного метода. В этом методе использовались адсорбенты с размером зерен более мкм, элюент (растворитель) проходил через колонку самотеком за счет силы тяжести, проточных детекторов не было. Разделение происходило медленно, в течение нескольких часов, и в таком режиме жидкостная хроматография не могла быть использована для аналитических целей. В гг. усилия специалистов в различных странах были направлены на создание экспрессной жидкостной хроматографии. Было ясно, что для увеличения скорости разделения нужно сократить пути внешней и внутренней диффузии. Этого можно было добиться за счет уменьшения диаметра зерен адсорбентов. Заполнение колонок мелкими зернами (5-10 мкм) создавало большое входное давление, что потребовало применения насосов высокого давления. Так появилась жидкостная хроматография высокого давления. При переходе к адсорбентам мелкой фракции сильно возросла эффективность колонок, поэтому современную экспрессную аналитическую жидкостную хроматографию назвали высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ). Разработка жестких адсорбентов мелкого зернения (5 или 10 мкм), создание насосов высокого давления (свыше 200 атм.) и проточных детекторов все это обеспечило высокие характеристики ВЭЖХ. По временам разделения она не уступала газовой хроматографии, а по областям применения значительно ее превзошла. В настоящее время ВЭЖХ занимает ведущие позиции среди других методов хроматографии как по объему выпускаемой аппаратуры (более хроматографов в год на сумму более 2 млрд. долл.), так и по числу публикаций (5-6 тыс. публикаций в год). Современная ВЭЖХ реализована в различных вариантах. Эти варианты позволяют разделять различные смеси молекул (включая смеси всех типов изомеров); макромолекулы синтетических и биополимеров (включая вирусы и молекулы с массами до нескольких миллионов); ионы и устойчивые радикалы. Велика роль ВЭЖХ и в таких жизненно важных областях науки и производства, как биология, биотехнология, пищевая промышленность, медицина, фармацевтика, судебно-медицинская экспертиза, контроль загрязнения окружающей среды и др. ВЭЖХ сыграла одну из основных ролей в расшифровке генома человека, в последние годы успешно решает задачи протеомики.

2 Варианты ВЭЖХ, применяемые в последнее десятилетие Варианты Обращенно-фазная Нормально-фазная Ионная Ион-парная Ионообменная Эксклюзионная Гель-фильтрационная Лигандообменная Хиральная Аффинная Иммунная Мицеллярная Гидрофобная Серебряная обрашеннофазная Жидко-жидкостная Экстракционная Донорно-акцепторная Варианты Комплексообразующая Инверсионная эксклюзионная Нелинейная Капиллярная Микронасадочная Многомерная Перфузионная Вытеснительная Сверхбыстрая Турбулентная Непрерывная Противоточная Центрифужная С движущимся слоем Высокотемпературная Мембранная Вопросы теории ВЭЖХ Хроматографический процесс: удерживание, размывание, разделение Хроматографическая колонка представляет собой трубку, заполненную простым адсорбентом, через которую непрерывно течет растворитель. Адсорбент (сорбент, наполнитель колонки) удерживается в колонке фильтрами, он неподвижен и поэтому называется неподвижной фазой. Растворитель, перемещающийся относительно сорбента, называется подвижной фазой (в некоторых случаях элюентом). При движении вдоль колонки молекулы вещества (сорбаты) диффундируют внутри пор сорбента и, в результате межмолекулярных взаимодействий того или иного типа, адсорбируются на поверхности неподвижной фазы. Время, в течение которого молекулы находятся в адсорбированном состоянии, определяется силой межмолекулярного взаимодействия сорбатов с сорбентом. При очень слабой сорбции молекулы почти все время проводят в

3 растворе подвижной фазы и поэтому перемещаются вниз по колонке со скоростью, лишь незначительно уступающей скорости движения подвижной фазы. Наоборот, при очень сильной сорбции молекулы почти не отрываются от поверхности и скорость их перемещения по колонке незначительна. С точки зрения хроматографии больший интерес представляют такие условия, в которых сила адсорбции промежуточная и скорость перемещения сорбатов по колонке в 2-10 раз меньше скорости движения подвижной фазы. Явление замедленного движения молекул относительно движения подвижной фазы в хроматографии называется удерживанием. Если константы сорбции веществ различны, то различным будет и их средняя скорость движения по колонке. Таким образом, достигается основная цель хроматографии разделение. Естественно, что на практике в колонку не вводят единичные молекулы. Если в колонку введены хотя бы несколько молекул разного вида, то средние скорости перемещения молекул сорбатов по-прежнему различны. Помимо этого, скорости перемещения отдельных молекул каждого вида отклоняются в ту или иную сторону от среднего для данного вида значения. Молекулы сорбатов, первоначально введенные в колонку в виде мгновенного импульса, выходят из нее более широкой зоной. Такая неидентичность скоростей перемещения одинаковых молекул в хроматографии называется размыванием. Это нежелательное явление приводит к тому, что среди молекул одного вещества могут находиться также молекулы другого, скорость которых близка к скорости наиболее быстрых молекул первого. В результате зоны веществ могут частично наложиться одна на другую и разделение окажется неполным. Процессы удерживания и размывания предмет теории хроматографии. Некоторые основные термины и определения Хроматограмма кривая, изображающая зависимость концентрации соединений, выходящих из колонки с потоком подвижной фазы, от времени с момента начала разделения.

4 Хроматограмма обычно состоит из базовой линии и пиков. В хроматографических приборах, как правило, не происходит непосредственного измерения концентрации вещества в подвижной фазе, а с помощью специального узла детектора измеряется какая-либо физическая величина, функционально связанная с концентрацией (электропроводность, оптическая плотность и т.д.). Базовая линия соответствует тому промежутку времени, в течение которого детектор регистрирует сигнал только от подвижной фазы. Пик кривая, в идеале приближающаяся к кривой гауссова распределения, описывает постепенное нарастание концентрации на выходе из колонки и последующем ее уменьшении. Время появления максимума пика на хроматограмме называется временем удерживания (t R). При постоянных условиях работы и составе фаз хроматографической системы время удерживания является величиной постоянной для данного вещества. Иногда в начальной части хроматограммы регистрируется пик, природа которого связана с кратковременным нарушением равновесия в колонке при вводе пробы. Этому пику соответствует время удерживания несорбируемого вещества (t 0). Сравнительную термодинамическую характеристику двух разделяемых пиков веществ дает относительное удерживание или селективность. Эта величина показывает способность данной хроматографической системы разделять данную пару веществ. Времена удерживания и все производные от них величины являются по существу термодинамическими характеристиками процесса. Однако результат определяется совместным влиянием факторов термодинамического и кинетического типа. Если в хроматографической системе данного состава при

5 данной температуре у двух веществ значения t R одинаковы (или =1.0), то никакое изменение геометрии колонки не приведет к разделению этой пары. Но, с другой стороны, различие значений t R вовсе не означает автоматически, что разделение, а тем более хорошее, будет достигнуто. Для этого используемая колонка должна обладать достаточно высокими кинетическими характеристиками. Акты сорбции-десорбции должны совершаться с большой скоростью, чтобы реализовать потенциальную возможность разделения, на которую указывает различие в t R. Основная кинетическая характеристика процесса - высота h, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ). Эта величина соответствует высоте слоя сорбента, при прохождении которого акт сорбции-десорбции совершается в среднем один раз. Она отражает, по существу, качество используемого сорбента, качество заполнения колонки и правильность выбора режима хроматографирования. Для оценки качества колонки применяется обратная величина число теоретических тарелок N. Число теоретических тарелок служит мерой эффективности колонки. Размывание хроматографических зон Разделяемая смесь вводится в колонку в виде узкого импульса и его объемом по сравнению с объемом колонки можно пренебречь. По мере перемещения молекул разделяемых веществ с потоком подвижной фазы импульс постепенно расширяется, при этом концентрация разделяемых веществ в нем уменьшается. Главная причина данного процесса в том, что скорость перемещения по колонке отдельных молекул отличается от средней скорости, характерной для данного соединения. С точки зрения конечного полезного результата хроматографического процесса достижения разделения молекул различных видов размывание зон крайне нежелательно, по крайней мере по следующим причинам. Во-первых, интенсивное размывание ведет к частичному перекрыванию зон различных соединений и поэтому приходится предъявлять более жесткие требования к селективности системы. Причем даже если в том или ином случае удается обеспечить повышенную селективность, общая разделяющая способность невелика. Другое отрицательное следствие размывания уменьшение концентрации сорбата в центре зоны, ведущее к снижению чувствительности при анализе. Мерой интенсивности процессов размывания является высота, эквивалентная теоретической тарелке. Величина h определяется рядом частных процессов. 1) Неоднородность потока подвижной фазы. Сорбент в колонке образует систему каналов, через которые протекает подвижная фаза. Чем мельче частицы сорбента, тем ближе друг к другу длина пути молекул подвижной фазы, меньше разница времени проходящих через колонку молекул одной зоны, меньше размывание зоны.

6 2) Молекулярная диффузия в подвижной и неподвижной фазах. Чем больше скорость потока, тем меньше размывание из-за этой причины. 3) Скорость массообмена время сорбции или ионного обмена. Чем больше скорость потока, тем больше размывание из-за этой причины. Ясно, что для снижения h необходимо использовать частицы сорбента меньшего диаметра. К сожалению, использовать этот путь можно лишь до определенного предела, который диктуется техническими соображениями. Перепад давления в колонке связан с другими параметрами процесса следующим соотношением: где r параметр сопротивления потоку, р перепад давления, U скорость потока, L длина колонки, d p размер частиц сорбента. При повышенном давлении резко возрастает стоимость и сложность оборудования. Поэтому в ВЭЖХ d р =3-10 мкм. Для повышения эффективности предпочтительнее менее вязкие растворители, так как в них больше коэффициент диффузии и меньше сопротивление колонки. В ВЭЖХ теория размывания хроматографических зон к настоящему времени более или менее завершена. Разработка этой теории позволила на практике реализовать эффективность колонок, близкую к теоретической. Так, при использовании сорбентов с диаметром зерен менее 3 мкм была получена эффективность до теоретических тарелок на метр длины колонки. Большое внимание хроматографистов обращено на исследования селективности разделения. В ВЭЖХ, в отличие от газовой хроматографии, селективность определяется как природой сорбента, так и природой элюента. Продолжаются работы по изучению взаимодействия вещество растворитель, которое коррелирует со свободной энергией сорбции. Острыми темами в теории ВЭЖХ являются компьютерная оптимизация процесса разделения. Как указано выше, основные усилия хроматографистов в настоящее время направлены на теоретическое исследование вопросов селективности разделения. Имеются десятки публикаций по изучению связи структуры молекул с их удерживанием на сорбентах разной химической природы и в многомерных вариантах хроматографии. Для улучшения селективности разделения, как в газовой хроматографии, так и в ВЭЖХ, широко используется стерический фактор, когда для селективного разделения изомеров применяются циклодекстрины, краун-эфиры, жидкие кристаллы.

7 Впечатляют достижения в теории разделения оптических изомеров, как в газовой, так и в жидкостной хроматографии. Получены результаты на уровне открытия, показывающие возможности разделения оптических изомеров при контактах на двух точках (третьей точкой контакта может служить поверхность ахирального адсорбента). Успешно продолжается развитие теории хроматографии полимеров в критических условиях. Достигнут прогресс в установлении связи параметров хроматографического удерживания с биологической и химической активностью молекул. Это особенно перспективно для фармацевтики при поиске новых типов лекарств. В последние годы повышенный интерес вызывает проблема, касающаяся влияния температуры на весь процесс разделения в ВЭЖХ. Предложена высокотемпературная ВЭЖХ и разрабатывается аппаратура для программирования температуры в этом методе. Многообещающими выглядят работы по оптимизации разделения при одновременном варьировании температуры и силы элюента. Исследовалось влияние электрического поля, приложенного вдоль колонки, на удерживание и размывание кортикостероидов на колонках с пористым углеродным адсорбентом, а также влияние магнитного поля на удерживание на колонках, заполненных магнитными частицами стальными шариками, покрытыми политетрафторэтиленом. Сорбенты для ВЭЖХ Для ВЭЖХ разработан и выпускается широкий ассортимент сорбентов. Около 100 фирм во всем мире выпускают более 300 типов наименований сорбентов. Однако реальный ассортимент значительно уже, так как сорбенты многих фирм одинаковы по химической природе поверхности и отличаются только названиями. Относительная доля применения разных методов ВЭЖХ на разных сорбентах Метод хроматографии/тип Процент сорбента пользователей Обращенно-фазный 50,4 Силикагель с привитыми группами С С 8 15,9 Фенил 7,1 С 4 2,3 С 1 -С 2 1,1

8 Нормально-фазная 24,1 Силикагель с привитыми группами CN- 8,9 Силикагель 8,5 МН 2-4,7 Диол 2 Ионообменная и ионная 14 Анионы 7,4 Катионы 6,6 Эксклюзионная 6,7 Водная 3,5 Неводная 3,2 Хиральная 2,8 Гидрофобная 1,1 Прочие 1,1 Чаще всего применяют чистые силикагели и силикагели с привитыми неполярными и полярными группами. Разработаны и продолжают разрабатывать сорбенты на основе оксидов алюминия, циркония, титана и др. Доля применения различных сорбентов в ВЭЖХ такова: силикагели 70%, пористые полимеры (сополимер стирола и дивинилбензола, полиметакрилаты, целлюлозы и др.) 20%, пористые углеродные сорбенты, оксид титана, оксид циркония 4%, оксид алюминия 1%. В аналитической практике наибольшее применение находит обращеннофазный вариант хроматографии (более 70%) с использованием силикагеля с привитыми алкильными группами С 18 и С 8. Несмотря на широкое использование, эти сорбенты имеют ряд недостатков, основным из которых является недостаточная химическая стабильность. При рн < 3 происходит гидролиз связи =Si О Si=, а при рн > 10 растворяется силикагельная основа, особенно при повышенных температурах. Эти сорбенты неселективны при разделении полярных соединений и изомеров. Вещества основного характера элюируются, как правило, в виде несимметричных пиков вследствие взаимодействия с остаточными гидроксильными группами. Свойства силикагельных материалов сильно зависят от чистоты, геометрической и химической природы силикагеля, способа прививки алкильных групп и пр. В последние годы активно проводятся исследования, направленные на устранение указанных недостатков. Прежде всего, значительно усовершенствовано производство исходных силикагелей, что позволило воспроизводимо получать сферические частицы с ничтожным содержанием

9 тяжелых металлов. Полное связывание гидроксильных групп поверхности силикагеля никогда не достигается. Остаточные гидроксильные группы приводят к нежелательным взаимодействиям и несимметричным пикам соединений, состоящих из небольших полярных молекул. Чтобы устранить влияние остаточных силанолов, было предложено закрывать (блокировать) их более объемными изопропильными или изобутильными группами. Примером такого сорбента является Zorbax Stable Bond. Применяют также бидентатные заместители, когда две соседние алкильные цепи связаны с атомами кремния через 3-4 метиленовые группы. Эта «перемычка» закрывает остаточные гидроксильные группы и такие фазы оказываются стабильными даже при повышенных рн < 12 (Zorbax Extend-С18). Силикагели со средними размерами пор, 80, 100, 120 Å, применяют для разделения низкомолекулярных соединений, силикагели с порами 300 Å и более для разделения макробиомолекул. Как известно, поверхность белковой глобулы богата гидрофильными аминокислотами, но в то же время содержит немало (до половины от их общего содержания) гидрофобных остатков, нередко образующих скопления (" гроздья"). Такие гидрофобные зоны, развитые в большей или меньшей степени, представляют характерную особенность структуры каждого белка, на чем и основан метод гидрофобной хроматографии. Соответствующие сорбенты синтезируют, включая гидрофобные группировки в гидрофильную матрицу, например в поперечносшитую агарозу сефарозу. По такому принципу построены, в частности, октил- и фенилсефароза: При пропускании белкового раствора через фенилсефарозу гидрофобные участки поверхности белков образуют контакты с фенильнымн группами, вытесняя прилегающие к этим структурам молекулы воды. Число и прочность таких контактов весьма различны у разных белков. Повышению их прочности способствует сорбция белков из концентрированных растворов солей, например

10 сульфата аммония. Плавное понижение концентрации соли в растворе, протекающем через колонку с фенилсефарозой, приводит к поочерёдной десорбции белков. Сходным образом действуют сорбенты, полученные присоединением к макропористому кремнезему гидрофобных алкильных радикалов различной длины. Они, будучи жесткими, особенно подходят для работы при повышенном давлении в условиях высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ, англ. HPLC). Те из них, которые содержат длинные С 18 углеводородные цепи, малопригодны для разделения белков из-за слишком сильного, нередко необратимого связывания, но могут применяться для хроматографии пептидов. Лучшие результаты дает хроматография белков на сорбентах, содержащих более короткие С 4 -С 8 -углеводородные цепи. Нередко гидрофобная хроматография сочетается с другими эффектами. Например, присоединение к активированной бромцианом сефарозе диаминов различной длины дает сорбенты, в которых содержаться гидробные углеводородные цепочки наряду с двумя катионными группами. Объединение черт гидрофобного сорбента и анионита в одном хроматографическом материале обогащает его возмажности. Описанный выше способ проведения хроматографии на гидрофобном сорбенте далеко не единственно возможный. Для сорбции белков необязательно введение в раствор повышенных концентраций соли, а для элюции можно применять добавление органических растворителей, сдвиг рн. В некоторых случаях, когда связывание белка основано на сочетании гидрофобных и ионных взаимодействий,хорошие результаты дает элюция растворами солей. Отметим также, что признаки гидрофобной хроматографии встречаются и в других приемах разделения белков, в особенности в аффинной хроматографии. Каждый год на Питтсбургской конференции-выставке в США предлагаются десятки новых сорбентов для ВЭЖХ и по ним можно судить о новых направлениях и тенденциях. Фирмы предлагают широкий выбор колонок: длина колонок варьируется от 10 до 250 мм, а внутренний диаметр от 1 до 50 мм. Аппаратура для ВЭЖХ Современные жидкостные хроматографы выпускаются в трех исполнениях: блочно-модульном, моноблочном и промежуточном (модульное исполнение в едином блоке). Выбор конфигурации модульного прибора определяется аналитической задачей. Модульная система позволяет быстро и легко собирать конкретную систему с минимальными затратами. На базе гибкой блочномодульной системы можно создавать как простые приборы, так и сложные, с наращиванием блоков, пригодные для решения рутинных технологических задач и выполнения сложных научно-исследовательских измерений.

11 Моноблочная система в некоторых случаях выгодна в случае специализированных конкретных задач. Подобные преимущества имеет и интегрированная система с заменяемыми блоками. В настоящее время серийно выпускаются следующие типы жидкостных хроматографов: высокого давления (закрытые системы), градиентные, изократические, препаративные, ионные, эксклюзионные, низкого давления (открытые системы), многомерные, анализаторы on-line, высокотемпературные непрерывные, противоточные, с движущимся слоем, аминокислотные анализаторы. В комплект этих жидкостных хроматографов могут входить следующие детектирующие системы: УФ-Вид-фотометры с переменной длиной волны, с фиксированными длинами волн (с фильтрами), сканирующие, с фотодиодной матрицей, рефрактометрические, флуоресцентные, электрохимические, кондуктометрические, амперометрические, по светорассеянию, хемилюминесцентные, масс-спектрометрические, хиральные, микроколоночные, радиоактивные, ИК-спектроскопические, пламенноионизационные и др. Развивается ВЭЖХ с микро- и наноколонками. Схема хроматографа: 1-насос 2-узел ввода пробы 3-хроматографическая колонка 4-детектор 5-регистратор 6-термостат колонки 7-узел подготовки эллюента 8-слив эллюата или коллектор фракций

12 Области применения ВЭЖХ Методы ВЭЖХ в качестве официальных методов вошли в фармакопеи разных стран, в ЕРА (агентство США по анализу загрязнений окружающей среды), в ГОСТы и рекомендации по анализу многих вредных соединений. При контроле загрязнений окружающей среды методами ВЭЖХ определяют нефтепродукты в поверхностных и питьевых водах; пестициды в воде, почве; фталаты в воде; ароматические амины и полиядерные ароматические соединения в пище и воде; фенол, хлорфенол и нитрофенолы в питьевой воде; нитрозамины в пище; тяжелые металлы в воде, почве и пище; микотоксины (афлатоксины, зеараленон и др.) в пище и кормах и многие другие загрязнители. Ранняя диагностика заболеваний по анализам биохимических маркеров ВЭЖХ все шире используется для определения биохимических маркеров и метаболитов при массовом медицинском обследовании населения и выявлении опасных заболеваний. Обычно для диагностики заболеваний достаточно определение только маркеров, однако в некоторых случаях требуется определять метаболический профиль уровня многих компонентов. Биологическими маркерами служат сравнительно небольшие молекулы: катехоламины, аминокислоты (гомоцистеин), индолы, нуклеозиды, порфирины, сахара, стероиды, гормоны, витамины, птерины и липиды. В ряде случаев используются и большие молекулы: ферменты, белки, нуклеиновые кислоты. Профиль концентраций физиологических жидкостей у пациентов с различными заболеваниями может значительно различаться от профиля здоровых людей. Этот показатель необходимо определять и у больных с наследственными метаболическими нарушениями. Кроме того, профильные анализы проводятся в случае онкологических, сердечно-сосудистых, психических и неврологических заболеваний, а также при диабете и порфириазе. Профиль концентраций биологических жидкостей определяют у больных с определенными симптомами, но он не дает точного диагноза болезни. Недавно было показано, что у пациентов со СПИДом в профиле появляются измененные нуклеозиды. Для анализа таких объектов, как сложные и многокомпонентные биологические жидкости, пригодна именно высокоэффективная жидкостная хроматография, которая имеет явные преимущества перед газовой хроматографией в виду нестабильности многих биологически активных соединений при повышенных температурах. Содержание многих маркеров в биологических жидкостях находится на уровне г, поэтому для их определения необходимы высокочувствительные и селективные детекторы, в частности амперометрические и флуоресцентные. Желательно, чтобы анализы

13 завершались быстро, в течение 5-20 минут. В настоящее время с проведением анализов биохимических маркеров в медицинских центрах различных стран мира уже детектируется более 200 метаболических болезней. Исследования и анализы в биохимии ВЭЖХ наиболее широко применяется для разделения биологических соединений: белков, ферментов, сахаров, липидов, аминокислот, пептидов, витаминов и др. В связи с развитием протеомики резко возрос интерес к разделению и анализу белков, пептидов и аминокислот. Методом ВЭЖХ проводятся исследования взаимодействия лекарство-мембрана, лекарство-белок, оценки степени окисления белков. Установленная связь между хроматографическими параметрами и биологическими свойствами позволяет более осознанно осуществлять поиск новых лекарств и других биологически активных соединений в фармацевтике. ВЭЖХ один из наиболее важных методов исследования метаболитов лекарств, разделения и изоляции аллергенов, изучения процессов фармакокинетики. Освоено в промышленном масштабе разделение энантиомерных лекарственных веществ.

2.2.29. ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) представляет собой метод разделения, основанный на различном распределении веществ между двумя не смешивающимися

8. Вопросы 1. Дайте определение хроматографии. 2. Какие особенности хроматографии позволяют достичь лучшего разделения веществ с близкими свойствами по сравнению с другими методами разделения. 3. Перечислите

Лекция 6 Хроматографические методы анализа План лекции 1. Понятия и термины хроматографии. 2. Классификация хроматографических методов анализа. Хроматографическое оборудование. 3. Виды хроматографии: газовая,

Московский физико-технический институт (Государственный университет) Департамент молекулярной и биологической физики Физические методы исследования Лекция 9 Жидкостная хроматография Методы и техника г.

Профессор Кочетов Анатолий Глебович Ассистент Лянг Ольга Викторовна АСТ, АЛТ: по Райтману Френкелю и кинетический метод Изобретение или визуализация биологической химической реакции или физического процесса

ЛЕКЦИЯ 7 ХРОМАТОГРАФИЯ КАК МЕТОД РАЗДЕЛЕНИЯ, ИДЕНТИФИКАЦИИ И КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ Основные понятия и определения Различные классификации хроматографических методов Хемосорбционная хроматография

Открытие хроматографии(1903 г.) МИХАИЛ СЕМЕНОВИЧ ЦВЕТ (1872-1919) Основные этапы развития хроматографии 1903 г. Открытие хроматографии (Цвет М.С.) 1938 г. Тонкослойная или планарная хроматография (Измайлов

Аналитическая химия 4 семестр, Лекция 17. Модуль 3. Хроматография и другие методы анализа. Хроматография. Принцип и классификация методов. 1. Принцип хроматографического разделения. Стационарная и подвижная

МИНОБРНАУКИ РОССИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Аннотированная рабочая программа дисциплины Хроматографические методы анализа Направление подготовки

04.07 Московский физико-технический институт Департамент молекулярной и биологической физики Физические методы исследования Лекция 8 Хроматография г. Долгопрудный, 6 апреля 07г. План. История возникновения

В.Д. ШАТЦ О.В. САХАРТОВА ВЫСОКО-ЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Основы теории. Методология. Применение в лекарственной химии. ПРЕДИСЛОВИЕ Современное развитие химических и биологических наук потребовало

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет им. А.М. Горького» ИОНЦ «Экология и природопользование»

АННОТАЦИЯ рабочей программы учебной дисциплины «Введение в хроматографические методы анализа» по направлению подготовки 04.03.01 Химия по профилю подготовки «Аналитическая химия» 1. Цели освоения дисциплины

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ Высокоэффективная жидкостная хроматография ОФС.1.2.1.2.0005.15 Взамен ст. ГФ XI Высокоэффективная жидкостная хроматография (жидкостная

Лабораторная работа 7б Хроматографическое определение состава газовой фазы почв. Хроматография (от греч. chroma, родительный падеж chromatos цвет, краска) - физико-химический метод разделения и анализа

Московский физико-технический институт (Государственный университет) Кафедра молекулярной физики Физические методы исследования Лекция Газовая хроматография Теория и принципы г. Долгопрудный, ноября г.

APP NOTE-19/2017LC Аналитические возможности жидкостного хроматографа МаэстроВЭЖХ с амперометрическим детектором на примере определения гомоцистеина в плазме крови Яшин А. Я. к. х. н., ведущий инженер

Преимущества колонок Agilent AdvanceBio SEC для эксклюзионной хроматографии при анализе биофармацевтических препаратов Сравнение колонок различных производителей для повышения качества данных Обзор технической

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ П Р О Г Р А М М А С П Е Ц И А Л Ь Н О Г О К У Р С А «ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ» ДЛЯ СТУДЕНТОВ 5 КУРСА СПЕЦИАЛЬНОСТИ

Колонки для эксклюзионной хроматографии Agilent AdvanceBio SEC для анализа агрегации: совместимость с приборами Обзор технической информации Введение Колонки Agilent AdvanceBio SEC это новое семейство

Московский физико-технический институт (Государственный р университет)) Кафедра молекулярной физики Физические методы исследования Лекция 0 Газовая хроматография г. Долгопрудный, 5 ноября 0г. План. История

2 Методы анализа: 1. Химические методы. Химическое равновесие и его использование в анализе. Кислотно-основное равновесие. Сила кислот и оснований, закономерности их изменения. Функция Гаммета. Вычисление

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИКО- СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Министерства здравоохранения и социального развития

В. Д. ШАТЦ, О. В. САХАРТОВА ВЫСОКО- ЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Основы теории. Методология. Применение в лекарственной химии АКАДЕМИЯ НАУК ЛАТВИЙСКОЙ ССР ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ

Московский физико-технический институт (Государственный университет) Департамент молекулярной и биологической физики Физические методы исследования Лекция 8 Детекторы в хроматографии Жидкостная хроматография

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ Электрофорез ОФС.1.2.1.0021.15 Взамен ст. ГФ XI, вып.1 Электрофорез метод анализа, основанный на способности заряженных частиц,

Московский физико-технический институт Департамент молекулярной и биологической физики Физические методы исследования Лекция 9 Газовая хроматография Техника и методы эксперимента г. Долгопрудный, 3 апреля

APP NOTE-18/2017LC Аналитические возможности жидкостного хроматографа МаэстроВЭЖХ с амперометрическим детектором на примере определения катехоламинов в плазме крови Яшин А. Я. к. х. н., ведущий инженер

Хроматография относится к важнейшим процессам инструментальной аналитики. Прежде всего, она играет важную роль в таких областях науки как химия, биохимия и аналитика окружающей среды при определении малых

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Кировский научно исследовательский институт гематологии и переливания крови Федерального медико биологического агентства» 3.3.2. Медицинские иммунобиологические

Надежное определение углеводов, спиртов и органических кислот с помощью хроматографии низкого давления Колонки Аджилент Hi-Plex для лигандообменной ВЭЖХ Компания Аджилент Текнолоджиз Колонки Аджилент Hi-Plex

ФГУП НПО «РАДОН» Москва Разработка и апробация метода концентрирования и разделения и (IV) с использованием экстракционной хроматографии на Resin Ермаков А.И. Москва - 2013 1 Сорбционный материал: Импрегнированный

Физикохимические методы анализа Хроматография В основе метода хроматографии лежит явление сорбции Сорбция процесс поглощения газов, паров и растворенного вещества твердыми или жидкими сорбентами Виды

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ Газовая хроматография ОФС.1.2.1.2.0004.15 Взамен ст. ГФ XI Газовая хроматография это метод разделения летучих соединений, основанный

Газовая хроматография 1 Требования к веществам 1. Летучесть 2. Термостабильность (вещество должно испарятся без разложения) 3. Инертность Схема газового хроматографа 1 2 3 4 5 1. Баллон с газом-носителем

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ Тонкослойная хроматография ОФС.1.2.1.2.0003.15 Взамен ст. ГФ XI, вып.1 Хроматографический процесс, протекающий при движении

Московский физико-технический институт (Государственный университет) Департамент молекулярной и биологической физики Физические методы исследования Лекция 7 Газовая и жидкостная хроматография. Практическая

141 Применение микроколоночной ВЭЖХ для контроля ионола в трансформаторном масле Рудаков О.Б., Фан Винь Тхинь Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, Воронеж Подолина Е.А. Электростальский

46. ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ Хроматографическими называют многостадийные методы разделения, в которых компоненты образца распределяются между двумя фазами неподвижной и подвижной. Неподвижная

Е.Л.СТЫСКИН, Л.Б.ИЦИКСОН, Е.В.БРАУДЕ Практическая Высокоэффективная Жидкостная ХРОМАТОГРАФИЯ Ознакомительная версия Москва. 1986 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие... Введение... ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ОСНОВНЫЕ

Московский физико-технический институт (Государственный р университет)) Кафедра молекулярной физики Физические методы исследования Лекция 9 Хроматография. Введение г. Долгопрудный, 9 октября 0г. План.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет им. А.М. Горького» ИОНЦ «Экология и природопользование»

Тема. Физико-химия поверхностных явлений. Адсорбция. Поверхностные явления проявляются в гетерогенных системах, т.е. системах, между компонентами которых имеется поверхностьраздела. Поверхностными явлениями

848 КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ по материалам XII Международной конференции «Физико-химические основы ионообменных процессов (ИОНИТЫ-2010)» УДК 541 Определение сахаров, аминокислот методом высокоэффективной анионообменной

СОВРЕМЕННАЯ ПРЕПАРАТИВНАЯ ФЛЕШ-ХРОМАТОГРАФИЯ Часть 2* А.Аболин, к.х.н., "ГалаХим" [email protected] П.-Ф. Икар, Interchim (Франция) Мы продолжаем публиковать материалы о современных методах препаративной

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Департамент молекулярной и биологической физики ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ

Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия» Том 17 (56). 2004. 1. С. 150-155. УДК 577.322: 537.632.5 ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ГИДРОФОБНЫХ ЛИГАНДОВ НА СПЕКТРАЛЬНЫЕ

Физические процессы в биологических мембранах Авторы: А.А. Кягова, А.Я. Потапенко I. Структура, функции физические свойства биологических мембран 1) Структура Фосфолипидный бислой Молекулы фосфолипидов

273 УДК 543. 544 РАЗДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ ЭНАНТИОМЕРОВ АМИНОКИСЛОТ НА АМИНИРОВАННОМ β-циклодекстрине МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ И. А. Ананьева, Е. Н. Шаповалова, С. А. Лопатин, О.

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФ СО СПЕКТРОФЛУОРИМЕТРИЧЕСКИМ ДЕТЕКТОРОМ «ФЛЮОРАТ -02-ПАНОРАМА». Представляет собой анализатор жидкости «ФЛЮОРАТ -02-ПАНОРАМА», используемый в качестве спектрофлуориметрического

1. Пояснительная записка 1.1. Требования к студентам Студент должен обладать следующими исходными компетенциями: базовыми положениями математических и естественных наук; владеть навыками самостоятельной

Подлежит публикации в открытой печати Хроматографы жидкостные Agilent 1100, Agilent 100 Внесены в Государственный реестр Средств измерений Регистрационный А6 лягь Взамен Выпускаются по технической документации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ Документ СМК 3 уровня УП КВ УП КВ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА компонента по выбору Редакция 1 от «08»

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет В.Г. АМЕЛИН ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Все грани одного Кристалла 09-312-6029RU Методические рекомендации Нефтепродукты. Определение типов ароматических углеводородов в средних дистиллятах. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с

Лекция 7. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ 1. Поверхностное натяжение 1.1. Поверхностная энергия. До сих пор мы не учитывали существования границы раздела различных сред*. Однако ее наличие может оказаться весьма

Учебная программа составлена на основе образовательного стандарта ОСВО 1-31 05 01 2013 и учебного плана УВО G 31 153/уч. 2013 г. СОСТАВИТЕЛЬ: В.А.Винарский, доцент, кандидат химических наук, доцент РЕКОМЕНДОВАНА

1 Высокомолекулярные соединения (Лысенко Е.А.) Лекция 7. Фракционирование макромолекул 2 1. Понятие о фракционировании. 2. Препаративное фракционирование. 3. Метод турбидиметрического титрования. 4. Гель-проникающая

08, том http://dx.doi.org/0.6787/nydha-68-878-08---07- НАУЧНЫЙ ПОДХОД К СТАНДАРТИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕПАРАТА МЕГОСИНА И ЕГО КОМПЛЕКСНОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕГАФЕРОНА Зияев Х.Л., Назирова Я.К., Хаитбаев А.А.

Agilent SureMass Обзор технической информации Аннотация Ручной анализ или программное разделение пиков традиционно использовались при анализе хроматограмм полного спектра ГХ-МС для того, чтобы выделить

Хроматография– это метод разделения и определения веществ,основанный на распределении компонентов между двумя фазами –подвижной и неподвижной. Неподвижной (стационарной) фазой служит твердое пористое вещество (часто его называют сорбентом) или пленка жидкости, нанесенная на твердое вещество. Подвижная фаза представляет собой жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу, иногда под давлением. Компоненты анализируемой смеси (сорбаты) вместе с подвижной фазой передвигаются вдоль стационарной фазы. Ее обычно помещают в стеклянную или металлическую трубку, называемую колонкой. В зависимости от силы взаимодействия с поверхностью сорбента (за счет адсорбции или по какому-либо другому механизму) компоненты будут перемещаться вдоль колонки с разной скоростью. Одни компоненты останутся в верхнем слое сорбента, другие, в меньшей степени взаимодействующие с сорбентом, окажутся в нижней части колонки, а некоторые и вовсе покинут колонку вместе с подвижной фазой (такие компоненты называются неудерживаемыми, а время их удерживания определяет “мертвое время” колонки).

Таким образом происходит быстрое разделение сложных смесей компонентов.

История открытие:

Рождение хроматографии

Вечером этого дня на заседании биологического отделения Варшавского Общества естествоиспытателей выступил ассистент кафедры анатомии и физиологии растений Михаил Семёнович Цвет с докладом «О новой категории адсорбционных явлений и о применении их к биохимическому анализу».

К сожалению, М.С.Цвет, будучи по образованию ботаником, не оценил в должной мере химический аналитический аспект своего открытия и мало публиковал свои работы в химических журналах. Впоследствии именно химики оценили реальный масштаб предложенного М.С. Цветом хроматографического метода, который стал наиболее распространенным методом аналитической химии.

Следует подчеркнуть следующие достоинcтва хроматографических методов:

1. Разделение носит динамический характер, причем акты сорбции- десорбции разделяемых компонентов повторяются многократно. Этим обусловлена значительно большая эффективность хроматографического

разделения по сравнению со статическими методами сорбции и

экстракции.

2. При разделении используют различные типы взаимодействия сорбатов и неподвижной фазы: от чисто физических до хемосорбционных.

Это обуславливает возможность селективного разделения широкого круга

3. На разделяемые вещества можно накладывать различные дополнительные поля (гравитационное, электрическое, магнитное и др.), которые, изменяя условия разделения, расширяют возможности хроматографии.

4. Хроматография – гибридный метод, сочетающий одновременное разделение и определения нескольких компонентов.

5. Хроматография позволяет решать как аналитические задачи (разделение, идентификация, определение), так и препаративные (очистка, выделение, концентрирование). Решение этих задач можно сочетать, выполняя их в режиме “online”.

Многочисленные методы классифицируются по агрегатному состоянию фаз, механизму разделения и технике проведения разделения.

Хроматографические методы различаются и по способу проведения

процесса разделения на фронтальный, вытеснительный и элюентный.

Ионная хроматография

Ионная хроматография– это высокоэффективная жидкостная хроматография для разделения катионов и анионов на ионообменниках

низкой емкости. Широкое распространение ионной хроматографии

обусловлено рядом ее достоинств:

– возможность определять большое число неорганических и

органических ионов, а также одновременно определять катионы и

– высокая чувствительность определения(до1 нг/мл без

предварительного концентрирования;

– высокая селективность и экспрессность;

– малый объем анализируемой пробы(не более2 мл образца);

– широкий диапазон определяемых концентраций(от1 нг/мл до

– возможность использования различных детекторов и их комбинаций, что позволяет обеспечить селективность и малое время определения;

– возможность полной автоматизации определения;

– во многих случаях полное отсутствие предварительной пробоподготовки.

Вместе с тем, как и любой аналитический метод, ионная хроматография не лишена недостатков, к которым можно отнести:

– сложность синтеза ионообменников, что значительно затрудняет

развитие метода;

– более низкую по сравнению с ВЭЖХ эффективность разделения;

– необходимость высокой коррозионной стойкости

хроматографической системы, особенно при определении

катионов.

2.1 История развития:

Изучение ионнообменных процессов началось уже в начале XIX в. с наблюдений о влиянии почв на химический состав контактирующих с ним солевых растворов. В конце 40-х годов Г. Томпсон отметил, что почва поглощает аммиак из внесенных органических удобрений, соответствующие опыты были проведены специалистом их Йорка Д. Спенсом. Первые результаты опытов Д. Спенса были опубликованы Г. Томпсоном в 1850 г. В статье отмечается, что “первое открытие высоковажных свойств почвы может едва не потерпеть неудачу как полезное для сельского хозяйства” и его последнии работы были опубликованны е в 1852 и 1855 гг.

2.3 Принципы разделения ионов в сорбционных процессах

Ионообменная хроматография относится к жидкостно-твердофазной хроматографии, в которой подвижной фазой является жидкость (элюент), а неподвижной фазой – твердое тело (ионообменник). В основе метода ионообменной хроматографии лежит динамический процесс замещения ионов, связанных с неподвижной фазой, ионами элюента, поступающими в колонку. Разделение происходит благодаря разному сродству к ионообменнику ионов, находящихся в смеси, что приводит к различным скоростям их перемещения по колонке.

Ионная хроматография представляет собой вариант колоночной ионообменной хроматографии.

Согласно рекомендациям ИЮПАК (1993 г.) термины ионообменная (ИОХ) и ионная (ИХ) хроматография определяются следующим образом. "Ионообменная хроматография основана на различии ионообменных взаимодействий для индивидуальных анализируемых веществ. Если ионы разделяются и могут быть детектированы с помощью кондуктометрического детектора или косвенного УФ - детектирования, то она называется ионной хроматографией".

Современная (2005 г.) формулировка: "Ионная хроматография включает все высокоэффективные жидкостные хроматографические (ВЭЖХ) разделения ионов в колонках, объединенные с непосредственным детектированием в проточном детекторе и количественной обработкой полученных аналитических сигналов". Это определение характеризует ионную хроматографию безотносительно механизма разделения и метода детектирования и тем самым отделяет еѐ от классического ионного обмена.

В ионной хроматографии применяются следующие принципы разделения:

Ионный обмен.

Образования ионных пар.

Эксклюзия ионов.

Ионный обмен

Ионный обмен представляет собой обратимую гетерогенную реакцию эквивалентного обмена ионов, находящихся в фазе ионита (противоионов), наионы элюента. Противоиионы удерживаются функциональными группами ионита за счет электростатических сил. Как правило, в катионной хроматографии эти группы являются группами сульфоновых кислот; в случае анионной хроматографии – четвертичных аммониевых оснований. На рис. 1 представлена схема процесса обмена катионов и анионов. Ионы определяемого вещества обозначены как А, ионы элюента, конкурирующие с ними за обменные центры, - Е.

Рис. 1. Ионный обмен катионов (А+) и анионов (А-) на ионы элюента (Е+ или Е-) с участием катионообменника, содержащего функциональные сульфогруппы – SO3-, и анионообменника (группы четвертичного аммониевого основания –N+R3).

Образование ионных пар

Для реализации этого механизма разделения применяют ион-парные реагенты, которые добавляют в раствор элюента. Такие реагенты представляют собой анионные или катионные поверхностно-активные вещества, например, алкилсульфоновые кислоты или тетраалкиламмониевые соли.

Вместе с противоположно заряженными определяемыми ионами ионы этого ион-парного реагента образуют незаряженную ионную пару, которая может удерживаться на неподвижной фазе за счет межмолекулярных взаимодействий. Разделение осуществляется за счет различия констант образования ионных пар и степени их адсорбции на матрице сорбента. На рис. 2 показана статическая ионообменная модель в ион-парной хроматографии после адсорбции реагента на неподвижной фазе. Этот принцип разделения применяется как для анионов, так и для катионов .

Рис. 2 . Ионообменная модель в ион-парной хроматографии.

Ионная эксклюзия

Ионоэксклюзионная хроматография (ИЭХ). в основном, применяется для разделения слабых кислот или оснований. Наибольшее значение ИЭХ имеет для определения карбоновых и аминокислот, фенолов, углеводов.

На рис. 3 показан принцип разделения с помощью ИЭХ на примере кислот R–COOH.

Рис. 3. Схема разделения карбоновых кислот R–COOH с использованием ионоэксклюзионной хроматографии.

В ионоэксклюзионной хроматографии в качестве неподвижной фазы часто применяют полностью сульфированный катионообменник, содержащий ионыводорода (противоионы). В водном растворе элюента сульфокислотные группы ионита гидратируются. Гидратная оболочка ограничивается воображаемой отрицательно заряженной мембраной (Доннановской мембраной). Мембрана проницаема только для недиссоциированных молекул (например, воды).

Органические карбоновые кислоты могут быть разделены, если в качестве элюента применяются сильные минеральные кислоты. Вследствие низких значений констант кислотности карбоновые кислоты присутствуют в таких растворах в недиссоциированной форме. Эти формы могут проходить через мембрану Доннана и адсорбироваться на неподвижной фазе.

2. Возникновение и развитие хроматографии

Возникновение хроматографии как научного метода связано с именем выдающегося русского ученого Михаила Семеновича Цвета (1872 - 1919), который в 1903 г. открыл хроматографию в ходе исследований механизма преобразования солнечной энергии в растительных пигментах. Это год и следует считать датой создания хроматографического метода.

М.С. Цвет пропускал раствор анализируемых веществ и подвижной фазы через столб адсорбента, находящегося в стеклянной трубке. В связи с этим его метод получил название колоночной хроматографии. В 1938 г. Н.А. Измайлов и М.С. Шрайбер предложили видоизменить метод Цвета и проводить разделение смеси веществ на пластинке, покрытой тонким слоем адсорбента. Так возникла тонкослойная хроматография, позволяющая проводить анализ с микроколичеством вещества.

В 1947 г. Т.Б. Гапон, Е.Н. Гапон и Ф.М. Шемякин впервые осуществили хроматографическое разделение смеси ионов в растворе, объяснив его наличием обменной реакции между ионами сорбента и ионами, содержащимися в растворе. Так было открыто еще одно направление хроматографии - ионообменная хроматография. В настоящее время ионообменная хроматография является одним из важнейших направлений хроматографического метода.

Е.Н. и Г.Б. Гапон в 1948 г. осуществили высказанную еще М.С. Цветом идею о возможности хроматографического разделения смеси веществ на основе различия в растворимости труднорастворимых осадков. Появилась осадочная хроматография.

В 1957 г. М. Голей предложил наносить сорбент на внутренние стенки капиллярной трубки - капиллярная хроматография. Этот вариант позволяет анализировать микроколичества многокомпонентных смесей.

В 60-х годах появилась возможность синтезировать как ионогенные, так и незаряженные гели, обладающие строго определенными размерами пор. Это позволило разработать вариант хроматографии, сущность которого заключается в разделении смеси веществ на основе различия их способности проникать в гель - гель-хроматография. Этот метод позволяет разделять смеси веществ, обладающих различной молекулярной массой.

В настоящее время хроматография получила существенное развитие. Сегодня разнообразные методы хроматографии, особенно в сочетании с другими физическими и физико-химическими методами, помогают научным сотрудникам и инженерам решать самые различные, часто очень сложные задачи в научных исследованиях и в технике.

Дмитрий Иванович Менделеев: вклад в развитие химии

Дмитрий Менделеев родился 27 января (8 февраля) 1834 года в Тобольске в семье директора гимназии и попечителя народных училищ Тобольской губернии Ивана Павловича Менделеева и Марии Дмитриевны Менделеевой, урождённой Корнильевой...

Жирорастворимые витамины

Гиповитаминозы - это заболевания, связанные с недостатком витаминов организме. Отсутствие тех или иных витаминов - авитаминоз. При избыточном поступлении витаминов с рационом возникают - гипервитаминоз, болезни связанные с избытком витаминов...

Истории Русского химического общества

Александр Абрамович Воскресенский (1809-1880) -- российский химик-органик, создатель (вместе с Николаем Николаевичем Зининым) большой школы русских химиков, член-корреспондент Петербургской АН (1864)...

Исторический обзор основных этапов развития химии

Коллоидные системы в организме и их функции

Развитие представлений о коллоидных системах и их свойствах. Коллоидные процессы, такие, как крашение и склеивание, использовались еще в древнем Египте. Слово «коллоид» (от греческого слова, означающего «клей») было введено Т. Грэмом в 1862...

Полигалогенпроизводные алканов

История химии фтора начинается не в древнем Египте или Финикии и даже не в средневековой Аравии. Началом возникновения химии фтора послужило открытие фтористого водорода (Шееле, 1771г.) и затем элементарного фтора (Муассан, 1886 г.)...

Традиционно эксперимент в лабораторном практикуме формирует эмпирическое мышление. Учащиеся исследуют явление, выявляют в нем структурные элементы, классифицируют их, описывают связи, но все это разделено в сознании...

Становление химии

1). Предалхимический период: до III в. н.э. Химия, наука о составе веществ и их превращениях, начинается с открытия человеком способности огня изменять природные материалы. По-видимому, люди умели выплавлять медь и бронзу, обжигать глиняные изделия...

В основу той или иной классификации хроматографических методов могут быть положены различные характерные признаки процесса...

Физико-химические основы хроматографического процесса

В задачу теории хроматографии входит установление законов движения и размытия хроматографических зон. Основными факторами, положенными в основу классификации теорий хроматографии...

Химия нефти и газа

Гениальная догадка М. В...

Хроматография, как метод разделения и анализа

хроматография смесь сорбция десорбция Хроматография - физико-химический процесс, основанный на многократном повторении актов сорбции и десорбции вещества при перемещении его в потоке подвижной фазы вдоль неподвижного сорбента...

Эволюция химии - ближайшие перспектиы

Из чего состоят химические соединения? Как устроены мельчайшие частицы материи? Как расположены они в пространстве? Что объединяет эти частицы? Почему одни вещества реагируют между собой...

О проведении анализов в древней Руси известно очень немного. Естественно, проверять состав различных материалов было необходимо всегда, и на Руси этим занимались знахари-травники, красильщики, кузнецы; были даже особые специалисты-рудознатцы...

Этапы становления аналитической химии в России