С.В. Мугинова - Методические указания к курсу аналитической химии (3) (1110122)
Текст из файла
Московский государственный университетим. М.В. ЛомоносоваХимический факультетКафедра аналитической химииС.В. МугиноваМЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К КУРСУАНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИдля студентов I-го курсафакультета фундаментальной медицины МГУОтветственный редакторпрофессор Т.Н.
ШеховцоваМосква-2007 г.Глава 6. Хроматографические методы анализа6.1. ВведениеХроматография ⎯ универсальный и эффективный физикохимический метод разделения, обнаружения и определениясоединений в их смеси. Хроматографические методыиспользуют в различных областях аналитической химии длярешения широкого круга задач: разделения сложных системорганического и неорганического происхождения на составныекомпоненты (например, для выделения растительных иживотных пигментов); концентрирования веществ из сильноразбавленных растворов (например, микроэлементов изприродной, морской воды, почв и т.п.); очистки от примесейвеществ, таких как витамины, антибиотики и пр.
Вещества прихроматографировании не изменяются химически, что особенноважно при многих биологических исследованиях.Хроматографические методы основаны на распределениивещества между двумя фазами, одна из которых неподвижная(стационарная), другая (подвижная) перемещается относительнопервой. Неподвижной фазой может быть твердое вещество,жидкость, нанесенная на твердый носитель, или гель, подвижнойфазой ⎯ жидкость или газ.Поагрегатномусостояниюподвижнойфазыхроматография подразделяется на жидкостную и газовую. Взависимости от природы твердой фазы различают газотвердофазную и газо-жидкостную хроматографию, а такжежидкостно-твердофазнуюижидкостно-жидкостную.Помеханизмуразделенияразличаютадсорбционную,распределительную,ионообменную,ионнуюигельфильтрационную хроматографию.
Хроматографические методыс жидкой подвижной фазой различают по технике выполнения, взависимости от того, помещена неподвижная фаза в колонку(колоночная хроматография), нанесена в виде слоя на пластину(тонкослойная хроматография) или распределена в видепленки на бумаге (бумажная хроматография).Растворитель, проходящий через колонку, называютэлюентом, процесс перемещения вещества вместе с элюентом элюированием.Врезультатеобразуютсяотдельныехроматографические зоны компонентов смеси, т.е.
получаетсяхроматограмма.101В настоящем пособии более подробно рассмотреныметоды бумажной и тонкослойной хроматографии, широкоиспользуемые для разделения и обнаружения неорганических иорганических веществ и отличающиеся простой выполнения.6.2. Основные понятиябумажной и тонкослойной хроматографииБумажная (БХ) и тонкослойная хроматография (ТСХ) помеханизму разделения относятся к распределительнойхроматографии, по технике выполнения ⎯ к плоскостной.В методе БХ инертным носителем является специальнаяхроматографическая бумага с определенными заданнымисвойствами. Неподвижной фазой служит вода, адсорбированнаянаповерхностибумаги,подвижной⎯органическийрастворитель, смешивающийся или несмешивающийся с водой,вода или растворы электролитов.Механизм хроматографического разделения на бумагедовольно сложен.
В стационарной фазе вещество можетудерживатьсянетольковследствиерастворениявадсорбированной бумагой воде, но и адсорбироваться бумагой.Нанесенные на бумагу разделяемые компоненты переходят вподвижную фазу и по капиллярам бумаги перемещаются сразличными скоростями в соответствии с коэффициентомраспределения каждого из них. В начальный моментхроматографирования некоторая часть вещества из бумагипереходит в подвижную фазу. Когда органический растворительдостигает участка бумаги, несодержащего растворенноевещество,сновапроисходитперераспределение:изорганическойфазывеществопереходитвводную,фиксированную на бумаге.
В результате каждый компонентконцентрируется на определенном участке бумажного листа ⎯образуются соответствующие зоны отдельных компонентов нахроматограмме.В методе ТСХ разделение обеспечивается движениемподвижной фазы через нанесённый на подложку тонкий слойсорбента. В качестве сорбентов чаще всего применяют диоксидкремния ⎯ силикагель SiO2 и оксид алюминия ⎯ Al2O3, а такжедругие материалы (активированный уголь, сахарозу, карбонат102кальция, тальк и др.).
Важнейшей характеристикой сорбентаявляется его активность, т.е. способность сорбировать(удерживать)компонентыразделяемойсмеси.Выборрастворителя (подвижной фазы) определяется природойсорбента и свойствами разделяемых веществ. Продвижениеорганического растворителя по пластине так же, как и в БХ,обеспечивается капиллярными силами.Хроматографическое разделение методами БХ и ТСХпроводят в разделительной камере или цилиндре с притёртойкрышкой. Положение зоны хроматографируемого компонентаустанавливают по величине коэффициента Rf, равнойотношению скорости движения его зоны к скорости движенияфронта растворителя. На практике величину Rf рассчитываюткак отношение расстояния l, пройденного веществом, красстоянию L, пройденному растворителем:(6.1)lRf =LОбычно для расчета выбирают точку в центре пятна (рис.
6.1).Величина Rf зависит от многих факторов: типахроматографической бумаги (ее пористости, плотности,толщины, степени гидратации) и сорбента (размера зерна,природы групп на поверхности, толщины слоя, его влажности),природы вещества, растворителей, состава подвижной фазы,условийэксперимента(температуры,временихроматографирования и т.п.). При постоянстве всех параметровхроматографирования значение коэффициента Rf определяетсятолько индивидуальными свойствами каждого компонента.Эффективность БХ и ТСХ также зависит от селективности ичувствительности реакций,используемых для обнаружениякомпонентов анализируемой смеси.
Обычно используютреагенты, образующие с определяемыми компонентамиокрашенные соединения ⎯ проявители.103Рис. 6.1. Определение на хроматограмме величин Rf длякомпонентов А и В, степени их разделения Rs и числатеоретических тарелок NДля более надёжной идентификации разделяемыхкомпонентов применяют «свидетели» ⎯ растворы стандартныхвеществ (в том же растворителе, что и проба), наличие которыхпредполагается в анализируемом образце. Стандартноевещество наносят на стартовую линию рядом с анализируемойпробой и хроматографируют в одних условиях. На практикечасто используют относительную величину:Rf ,rel =Rf ,x,Rf ,s tan d .(6.2)где Rf, stand.
также рассчитывают по формуле (6.1).Эффективностьхроматографическогоразделенияхарактеризуют числом эквивалентных теоретических тарелок иих высотой. Так, в методе ТСХ число эквивалентныхтеоретических тарелок N для компонента А разделяемой смесирассчитывают по формуле:2⎛ lOA ⎞(6.3)NA = 16⎜⎟ .⎝ a( A ) ⎠Значения lOA и а(А) определяют, как показано на рис. 6.1. Тогдавысота эквивалентной теоретической тарелки НА составляет:104lOA a( A )2=.(6.4)n16lOAРазделение практически возможно, если Rf(А) - Rf(В) ≥ 0,1.Для характеристики разделения двух компонентов А и Виспользуют степень (критерий) разделения Rs:HA =Rs =Δl2Δl=,a( A) / 2 + a( B) / 2a( A) + a( B)[] [](6.5)где Δl ⎯ расстояние между центрами пятен компонентов А и В;а(А) и а(В) ⎯ диаметры пятен А и В на хроматограммесоответственно (рис.
6.1). Чем больше Rs, тем чётче разделеныпятна компонентов А и В на хроматограмме. Условияхроматографирования подбирают так, чтобы величина Rsотличалась от нуля и единицы, оптимальное значение Rsсоставляет 0,3 ⎯ 0,7.Для оценки селективности разделения двух компонентовА и В используют коэффициент разделения α:α=lB.lA(6.6)Если α=1, то компоненты А и В не разделяются.В зависимости от направления движения подвижной фазыразличают:а) восходящую хроматографию ⎯ подвижную фазуналивают на дно разделительной камеры, бумага (пластинка)ставится вертикально;б) нисходящуюхроматографию ⎯ подвижная фазаподаётся сверху и перемещается вниз вдоль слоя сорбентапластинки или бумаги;в) радиальную хроматографию ⎯ горизонтальноепродвижение фронта растворителя: подвижная фаза подводитсяк центру бумажного диска (пластины), куда нанесенаразделяемая смесь.Оформление работы. В лабораторном журнале следуетзаписать условия хроматографирования: растворитель, времяхроматографирования,проявители.Послепроявленияхроматограммы нужно рассчитать величины Rf, Rs, α, N, H изанести их в журнал, туда же вклеить хроматограмму.
Следуетпомнить, что окраска зон, полученных при помощи летучих105реагентов (NH3, ацетон), со временем исчезает, поэтомурекомендуется такие зоны раскрасить цветными карандашами.Работа 1Разделение и обнаружение катионовметодом одномерной бумажной хроматографииРеагенты и аппаратураРазделительная камера или цилиндр с притёртой крышкой.Капилляры.Хроматографическая бумага шириной 2 см и длиной 20 см.Подвижная фаза: HCl ⎯ ацетон (8 об.% конц. HCl, 5% воды,87% ацетона).Анализируемая смесь катионов:1. Al(III), Mn(II), Pb(II)5. Mn(II), Co(II), Cu(II)2. Cr(III), Al(III), Cu(II)6.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
