Методы установления частоты и индивидуальности. Хроматографические методы

Основу для развития хроматографических методов заложил русский ботаник Цвет. Он занимался изучением состава красящих веществ растений.

Под давлением силы тяжести растворитель двигается вниз через слой сорбента, увлекая за собой частицы растворенного вещества.

Разделение веществ в эксперименте Цвета произошло вследствие различной сорбируемости молекул на частицах сорбента. В соответствии с теорией Лабиндора на поверхности частичек сорбента существует силовое поле, которое притягивает молекулы из раствора. В результате на поверхности частичек образуется мономолекулярный слой. Этот слой находится в динамическом соответствии с раствором, в процессе которого одни молекулы уходят в раствор, а другие из раствора занимают их место.

Константу равновесия такого динамического равновесия можно представить

С_с – концентрация молекул вещества на сорбенте

С_р – концентрация молекул вещества в растворе

Понятно, что чем выше величина Кр, тем вещество лучше сорбируется на сорбенте, а значит дольше будет вырываться растворитель. И при меньших значениях величины Кр вещество хуже сорбируется на сорбент, а значит быстрее вымывается растворителем.

Сорбируемость – свойство вещества, зависит от строения.

В основе сорбции лежат полярные взаимодействия.

Чем более полярный растворитель, тем лучше он будет сорбировать.

Процессы десорбции сорбируемого на поверхности вещества зависят от полярности растворителя. Чем выше полярность растворителя, тем вещество легче десорбируется и вышивается из слоя сорбентов. Таким образом, общие принципы подхода к выбору растворителей заключается в следующем: чем более полярные вещества разделяются, тем более полярный растворитель используется для их разделения.

При выборе растворителей руководствуется элюотропным рядом, в котором растворители расположены в порядке увеличения полярности: петралейный эфир <циклогексан <сероуглерод; черыреххлористый углерод; дихлорэтан; бензол; хлороформ; диэтиловый эфир; тетрагидрохлораль; этилацетат; ацетон; метилэтилкетон; бутанол; этанол; метанол; вода; уксусная кислота.

Классификация хроматографий

Существует несколько видов:

1. по агрегатному состоянию фаз, в которых происходит разделение веществ, различают: газовую, жидкостную и газожидкостную хроматографию.

2. по механизму разделения веществ различают: адсорбционную, распределительную, окислительно-восстановительную и осадительную хроматографию.

3. по способу осуществления процесса разделения различают: колоночную, капиллярную и плоскостную хроматографию.

Рассмотренная нами выше хроматография цвета представляет собой колоночную адсорбцию хроматографию. В качестве сорбента чаще всего используют селикогель или окись алюминия строго определенного размера частиц. В зависимости от цели анализа сорбент могут дополнительно активировать промывкой минеральными кислотами с последующим высушиванием при температуре равной 300-400^⁰C.

Плоскостная или тонкослойная хроматография (тсх).

Этот вид хроматографии осуществляется в тонком слое сорбента нанесенного на алюминиевую или пластиковую фольгу. В качестве сорбента – те же сорбенты, которые используются в колоночной хроматографии. В состав сорбента может быть добавлен флуоресцирующий в лучах УФ индикатор.

В основе разделения веществ этим видом хроматографии также лежат процессы адсорбции. Таким образом, в этом случае мы имеем дело с тонкослойной адсорбционной хроматографией. Для разделения веществ этим методом анализируемый раствор с помощью капилляров наносится на пластинку на расстоянии, примерно, 1 см от нижнего края пластинки. Место нанесения называется точкой или линией старта. Пластинка опускается в специальную стеклянную емкость, называемую камерой для ТСХ. На дно камеры налит растворитель, который используют для элюирования компонентов анализируемой смеси. Уровень жидкости должен быть ниже линии старта. Камеру закрывают крышкой и оставляют на 5–10 мин. Под действием капиллярных сил растворитель поднимается вверх по, стоящей под углом, пластинке для ТСХ, увлекая за собой молекулы анализируемых веществ.

Поскольку эти молекулы имеют различную структуру, а значит и различную полярность, то они будут по–разному сорбироваться сорбентом. Менее полярные молекулы будут хуже удерживаться, а значит быстрее перемещаться вместе с растворителем, более полярные соответственно будут сильнее удерживаться на частичках сорбента, а значит медленнее перемещаться за растворителем.

В результате такого процесса через 5–10 мин выдерживания пластинки в камере для ТСХ произойдет разделение веществ, которые раннее находились в одной смеси. Если вещества окрашены, то на пластинке будет наблюдаться, вертикально расположенный, ряд пятен соответствующий различным веществам. В случае неокрашенных веществ хроматограмму проявляют, обрабатывая парами йода, раствором нингидрина, вследствие чего бесцветные пятна приобретают окраску.

Кроме этих способов проявления в хроматографии можно также поместить пластинку в лучи УФ лампы и в этом случае места присутствия органического вещества на пластинке будут более темными по сравнению с общими формами. Количество пятен,находящиеся на проявленной пентаграмме, указывают на то минимальное количество этих веществ. Таким образом, высота подъема пятна от линии старта в принципе может служить величиной, используемой для идентификации этого вещества; однако высота подъема зависит также от целого ряда экспериментальных факторов: температура окружающей среды, выбранного растворителя, степени насыщенности парами растворителя, вида выбранной ТСХ пластинки.

Для исключения этих параметров при характеристике вещества методом ТСХ используют величину , которую определяют следующимсоотношением:

При точном соблюдении условий анализа величина строго индивидуальна для каждого вещества и может быть использована для идентификации с использованием данных.

В случае невозможности использовать значения для идентификации либо для подтверждения такой идентификации очень часто используют метод Мечикова. В этом случае на линию старта наносится капелька раствора анализируемой смеси, а рядом капелька раствора вещества, наличие которого предполагается в исходной смеси.

На пластинке будет видно, что одно из пятен анализируемого раствора поднялось на ту же высоту, что и пятно метчика. Это позволяет сделать вывод о тождественности структур двух таких соединений.

Главным недостатком метода Мечикова является необходимость наличия чистых веществ, присутствие которых предполагается определить смеси.

Степень разделение веществ с помощью метода ТСХ зависит от концентрации. Для хорошего разделения необходимо использовать разбавленные растворы. При подборе условия разделения растворитель выбирают руководствуясь элюотропным рядом начиная с наименее полярных, постепенно увеличивая полярность для достижения лучшего разделения.

Двухмерная тонкослойная хроматография – это когда пластинку разворачивают на 90С и измеряют с помощью другого растворителя.

ТСХ обладает рядом преимуществ, которая обладает преимуществами в лабораторной практике:

1. простота и относительная дешевизна аппаратурного оформления;

2. быстрота проведения анализа;

3. возможность определения количества компонентов в смеси и идентификация некоторых из них.

Ограничением метода ТСХ можно считать незначительные возможности в идентификации компонентов смеси и не всегда высокая эффективность в разделении.