О.Ф. Петрухина - Аналитическая химия (Физические и физико=химические методы анализа) (1110109), страница 95
Текст из файла (страница 95)
На графике зависимости С=/(Р) количество насыщенных ионогенных групп в катионообменнике соответствует плошади ОКМД. Экспериментально кривые отклоняются от симметричной формы, поэтому площади ОАВД и ОКВД в большинстве случаев являются приближенной мерой ДОЕ и ПДОЕ колонки. Приборы и реактивы Ионообменная колонка диаметром 1,3 см. Катионит КУ-2 в Н-форме.
Фото колори метр. Градуированные пробирки. Мерная колба вместимостью 50 мл. Раствор сульфата меди, содержащий Сп2е 2 мг/мл. Раствор аммиака, !0%-ный. Раствор НС1, 2 М. 431 Выполнение работы Навеску катионита КУ-2 в Н-форме (3 г) помещают в ионообменную колонку. Через катионит пропускают непрерывно раствор СпэО4 со скоростью 1 мл/мин. Элюат собирают отдельными порциями в градуированные пробирки по 10 мл и количественно переносят анализируемый раствор в мерную колбу вместимостью 50 мл, затем вносят в нее 5 мл 10%-ного раствора аммиака и разбавляют до метки водой.
Раствор тщательно перемешивают и измеряют оптическую плотность А при 1, = 620 нм в кювете с толщиной поглошающего слоя 1= 1О мм. Количественное определение содержания меди описано в работе 2 в разд. 3.2. Пропускание раствора сульфата меди через катионит КУ-2 прекращают тогда, когда концентрация меди в элюате станет равной его концентрации в исходном растворе. Результаты анализа элюата записывают в таблицу.
А С, ылюль экв/л Уэлюата, л ьа колбы По данным опыта строят выходную кривую поглощения иона Спа+ на катионите КУ-2 в Н-форме. На оси абсцисс откладывают объем пропущенного раствора (в л), а по оси ординат — концентрацию Сп + (в ммоль экв/л), содержащуюся в каждой порции элюата, и рассчитывают ПДОЕ и ДОЕ. По окончании работы проводят регенерацию катионита КУ-2, для чего через колонку пропускают 100 мл 2 М раствора НС1 и затем промывают колонку водой от избытка кислоты.
5.3.4. Гель-хроматография Общая характеристика метода. Гель-хроматография, или гель- проникающая, или эксклюзионнан хроматография является одним из вариантов жидкостной хроматографии, в котором растворенное хроматографируемое вещество распределяется между растворителем, окружающим гранулы сорбента (полвижная фаза), и растворителем, находящимся внутри пор гранул сорбента (неподвижная фаза). Ввиду того, что сорбенты, используемые в гель- хроматографии, имеют различные по размерам поры, то разделение в данном случае зависит от соотношения размеров молекул разделяемых веществ и размеров пор сорбента.
Помимо размеров, которые можно в первом приближении принять пропорциональными молекулярным массам, существенную роль в гель-хроматографии играет форма молекул. Особенно большое значение 432 2) ЯТ бхпгйд (5. 52) где Я вЂ” универсальная газовая постоянная; Т вЂ” абсолютная температура; и — вязкость среды; Юд — число Авогадро. Сорбеиты. В зависимости от свойств хроматографируемых соединений в гель-хроматографии применяют гидрофильные или гидрофобные сорбенты с жесткой, полужесткой и мягкой матрицей. В качестве гидрофильных сорбентов используют мягкие декстрановые гели (сефадексы и молселекты), полиакриламидные гели (биогели), гидроксиалкнлметакрилатные гели (сфероны), а также макропорисгые силикагели и макропористые стекла (жесткие сорбенты).
В качестве гидрофобных сорбентов применяют некоторые типы сефадексов, полистирольные гели (стирогель, пора- гель), поливинилацетатные гели и также силикагель и макропористое стекло (порасил). Основное требование к работе сорбентов в гель-хроматографии — исключить адсорбцию и ионный обмен разделяемых веществ, т. е. разделение должно проходить только за счет размеров молекул. Среди гидрофильных сорбентов наиболее применимыми являются декстрановые гели — сефадексы. На примере сефадекса ниже рассмотрены физико-химические основы удерживания в гель-хроматографии, которые справедливы для любых других сорбентов в данном хроматографическом методе.
Для получения 433 этот фактор имеет для растворов полимеров, в которых при одной и той же молекулярной массе молекулы могут принимать различную форму (сферическую или другую) в соответствии с их конформационной подвижностью и вследствие этого они по-разному ведут себя в колонке. Дальнейшие рассуждения справедливы для молекул, имеющих сферическую форму.
При прохождении через колонку компоненты смеси разделяются на фракции в соответствии с их молекулярными массами; первыми вымываются (элюируются) наиболее крупные молекулы, особенно такие, у которых размеры молекул превышают размеры пор сорбента, так как они не в состоянии проникнуть в поры и остаются только в окружающем сорбент слое растворителя (внешнем объеме). При промывании колонки растворителем скорость движения таких молекул максимальна. Молекулы меньшего размера будут проникать в поры полностью или частично (в зависимости от размера пор), и весь процесс разделения будет зависеть, кроме размера пор сорбента, от коэффициента диффузии разделяемых молекул. Согласно уравнению Эйнштейна коэффициент диффузии 2)„обратно пропорционален радиусу частицы г сорбента: сефадекса используется декстран — продукт превращения саха- розы в результате деятельности определенного вида бактерий: бактернн пС ыНззО и — — (СбН шОб)„+ пСбН ыОб декстран фруктоза Декстран — растворимый линейный полисахарид с молекулярной массой до 10 млн., очень гидрофилен вследствие высокого содержания гидроксильных групп.
При частичном гидролизе в разбавленной кислоте декстран распадается на фракции, имеющие различную молекулярную массу. Используя реакцию декстрана с эпихлоргидрином, получают трехмерный, нерастворимый в воде гель, называемый сефадексом. Он выпускается в виде гранул. Степень набухания и размеры пор в фракции сефадекса зависят, главным образом, от степени сшивки линейного полимера декстрана и его молекулярной массы. Чем сильнее набухаемость в воде фракций сефадекса, тем больше размеры пор и тем большие по размеру молекулы можно разделять на данной фракции.
Сефадексы практически не оказывают химического действия на исследуемые вещества и не изменяют их природы. Они устойчивы к органическим растворителям, к разбавленным растворам кислот и щелочей в интервале рН от 2 до 1О. Растворитель в колонке, заполненной сорбентом, например гелем, состоит из неподвижной фазы (растворитель в порах геля) и подвижной фазы (растворитель между гранулами геля). Общий объем столбика геля (объем колонки) Р; складывается из внешнего объема (объема растворителя между гранулами, т. е, подвижной фазы) )ш внутреннего объема (объема растворителя внутри гранул, т.
е. неподвижной фазы) Г„и объема сухого геля (объема матрицы) Р'„: (5.53) ); = )б+ )'„+ и„ Значение 1'б опрелеляют, пропуская по колонке высокомолекулярное вещество, не способное проникать в гранулы геля, т. е. размер молекул которого больше размера пор геля. Объем растворителя, прошедшего через колонку от момента внесения высокомолекулярного вещества до момента появления максимума его концентрации в элюате на выходе колонки, точно соответствует ВНЕШНЕМУ ОбЪЕМу )б. ЗНаЧЕНИЕ )тн ОПрЕдЕЛяЮт ПО фОрМуЛЕ: р'„= ах/р (5. 54) где а — масса сухого геля, г; о" — емкость геля по растворителю, г/г геля; р — плотность растворителя, г/смз, Основные характеристика сефадексов приведены в табл.
5.2. Если размеры молекул вещества значительно меньше пор гранул геля и беспрепятственно проникают внутрь пор, то для таких 434 молекул коэффициент распределения Кд = 1. Молекулы вещества, по своим размерам занимающие промежуточное положение, могут проникать в поры ограниченно, т. е. для них доступны не все поры и, следовательно, не весь внутренний объем гранул. Для них справедливо соотношение: О < К < 1. При разделении на данном геле коэффициент К является константой вещества и зависит только от размеров и конформации молекул вещества.
Параметры элюнроваиия. Удерживание веществ в гель-хроматографии (объем удерживания Ра) подчиняется общему уравнению хроматографии (см. разд. 5.1): ия = ио+ К,и„ Отсюда коэффициент распределения К равен: иа ио и и (5. 55) Из-за сложности определения объема растворителя внутри пор, т. е. величины Р'„, вместо К в гель-хроматографии иногда используют величину К,„— так называемую константу доступности.
От Кд она отличается тем, что вместо внутреннего объема (ги для ее вычисления берут общий объем геля. Константу доступности вычисляют по формуле (данные для расчета берут из табл. 5.2): иа- ио и,-Р, (5. 56) Различие между Кл и К„„тем меньше, чем более пористым является сорбент.
Значения К, и К,„изменяются от О до ! только в отсугствие взаимодействия с фазой геля. Если эти константы превышают единицу, то, значит, на гель-фильтрацию накладыва- Таблице 5.Л Характеристики набухших а воде сефадексоа (на расчета на ! кг сухого геля) Фракция сефадекса Ки мл л Молекулярная масса фракции ссфадекса 435 сг-10 С-15 сг-25 О-50 сг-75 Сю-! ОО сг-150 О-200 2 0,8 1 3 ' 1,1 1,5 5 2 2,5 10 4 5 13 5 7 17 6 1О 24 3 15 30 9 20 До 700 До 1500 !00 — 5ООО 500 — 10000 1000 — 50000 1000 в 100000 1000 в 150000 1000 — 200000 ются другие процессы, в частности, адсорбция на поверхности геля и распределение между раствором и фазой геля в целом. Поэтому общее уравнение, описывающее процесс гель-хроматографии, имеет вид: ), = и, + К, ) „+ К,Ю+ Кз и„ (5.57) где Х вЂ” поверхность гранул сорбента; К, = К; Кз и Кз соответственно коэффициенты адсорбации и распределения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
