Ю.А. Золотов - Общие вопросы, методы разделения (Основы аналитической химии, том 1) (1110133), страница 66
Текст из файла (страница 66)
Ион-па ный еагенг об ет Р Р бразует с Рнс. 8.29. Разделение некоторых анносвонмн свойствами со б ся на об а- Р «Руег " — Ра- ве элюента бензоата калия на анноно- щенной фазе креминйорганическим сор обменнике 3гудасБС 318 СООН Ь СОННСНгСООН О 5 ЯГ 15 ни» О 5 Я)лап д 5 ияп Рис. ЗЗО. Хроматограммы ароматических кислот, полученные на колонке Раз' го ' — „ом 20х0,4 см с силнкагелем КСК-2 с привитой алкильион цепью -з См прн 50 'С, элюенг вода — изопропанол-ТБА (95:5:2 1О ) бентом.
Примером является разделение ароматических кислот (НК). В полвинную фазу вволят хлорид тстрабугнламмония (ТБА), что приводит к образованию ионных пар и подвижной фазе ТБА' еНК-+(К ТБА')+Н". Эти пары лучше удерживаются поверхностью силнкагеля н более сслективио за счет неспецифических взаимодеистаии с привитыми алк ивяными цепямн (рис.
8. 30). Лнгандообменная хроматография. Сущность метода заключается в том, что иод-комплексообразователь (А8, ге, Со, %, Сц, Со, Нй и др.), жестко связанный с ионогенной группой ионообменника, неподвижен и может обменивать координированные им лиганды на другие, находящиеся в подвижной фазе. Основное условие лигвндообменной хроматографии — лабильность комплексных соединений, образуемых металлом с разделяемыми лигандами. Только в этом случае происходит быстрое замещение одного лиганда в фазе сорбента другим.
Например, для выделения диамина из разбавленного аммиачного раствора хроматографическую колонку, заполнен- тт тэк ную ионообменником, насыщают аммиакатом меди Сц(гз Нз )з . 8.7.5. Эксклюзионная хроматография Эксклюзионная хроматография — это разновидносп жндкостнои хроматографии, в которой разделение компонентов основано на распределении 319 Ъ ю ф 4 г У3ержибаеыаза аааем, Че Рис. 8З1. Промежуточная стадия эпюироваиия из колонки в экскпюзионной хроматографии: з — зерна пористого сорбенга; 2 — разделяемые молекулы различного размера Рис. 8З2. Харакгерная эксклюзиоииая хромато- грамма: пик А соответствуег крупным молекулам, не проив- каюшим в поры; пяк С вЂ” малым молекулам, спо- собным свободно диффуидировать через пористый материал молекул в соответствии с их размером между растворителем, находящимся в порах сорбента, и растворителем, протекающим между его частицами.
В процессе разделения небольшие молекулы попадают в сетку полимера, в порах которой расгворитель служит неподвижной фазой, и удерживаются там, большие молекулы не могут проникнуть в полимерную сетку и вымываются из колонки подвижной фазой (рис. 8.31). Вначале элюируются самые большие, затем средние и потом небольшие молекулы (рис. 8.32). Поэтому эксклюзионную хроматографию называют также молекулярно-сиговой.
Экскпюзионная хроматография подразделяется на гель-проникающую и гель- фильтрационную. В гель-проникающей хроматографии разделение осуществляется на полимерах, набухакицих в органических растворителях; если же полимеры набухают в воде, то обычно говорят о тель-фильтрационном варианте. У лержиаание молекул в экскпюзионной хроматографии определяется их лиф- Р фузией в поры сорбеата н зависит как от размера молекул, так и от размера по неподвижной фазы. Если на механизм такого распределения молекул ве накладываются Р другие побочные эффекты, например адсорбция или ионный обмен, то изотерма аспределення пинейиа (т. е, концентрация в неподвижной фазе всегда пропорциональна концентрации в подвижной фазе) и хроматограммы имеют форму кривой Гаусса.
320 В этом варианте жидкоспюй хроматографии коэффициент распределения Р равен 1, так как подвижная фаза и неподвижная фаза, в порах которой находится тот же растворитель, имеют одинаковый состав. Это условие соблюдается для самых маленьких молекул, которые движутся через колонку медленнее.
Основное уравнение колоночной хроматографии 1'я=К +Р~; при .0=1 приобретает внд Из этого уравнения ясно, что обьем элюирования растворенного вещества с малыми размерами молекул складывается из свободного объема колонки К и объема растворителя, заключенного в порах неподвижной фазы 1;.
Молекулы большого размера, не попадающие в поры неподвижной фазы, элюи- Р уются из колонки вместе с подвижной фазой, для них Р.= О, а 1'я = К . Такой диапазон значений Р (от 0 до 1) характерен только для эксклюзионной хроматографии. Все молекулы анализируемой смеси должны вымываться из колонки при пропускании небольшого обьема растворителя от ьм до К + 1; и разделение заканчивается до выхода пика растворителя.
Поэтому в этом виде х оматографии всегда нужно использовать довольно длинные колонки с Р большим свободным объемом колонки К и большим числом пор в сорбенте. При анализе многокомпонентных смесей часто используют две, иногда четыре последовательно соединенные колонки. При использовании градиентного элюирования смесями растворителей разрешение пиков на хроматограмме улучшается. Параметр емкости х = Р— * в эксюпозионной хроматографии обычно не используют, так как для большинства современных сорбентов К - 1;, й = Р . Каждый сорбент характеризуется объемом пор, следовательно, областью разделяемых молекулярных масс и градуировочиым графиком.
Градуировочный график в этом варианте хроматографии имеет сложный вил, ха- Р актеризующий зависимость удерживаемого объема от молекулярной массы или азмера молекул. Связь между удерживаемым объемом и молекулярной Р массой разделяемых полистиролов показана на рис. 8.33. Молекулы с массой 2,6 1Π— 1 10 не удерживаются в порах сорбеита и вымываются растворителем, объем которого равен свободному объему колонки К (участок на графике обозначен 1'„). Молекулы с массой < 1.10' проникают в поры неподвижной фазы и элюируются объемом растворителя, который соответствует его доле в порах сорбента г; (участок на кривой обозначен А). Все 321 з~ — зз~з 1дн Ю Х Ф К у г г ъъ компоненты прн В=1 должны элюиъ ! роваться в пределах определенного объема Ил .
Отрезки А и  — это диапа! зон селективного разделения, т.е. лиъ ! 8 !1, пенные участки градунровочного граъ ! ! фнка, построенного в координатах ! !8М вЂ” )гл. Надо подбирать сорбент и я ! длину колонки такими, чтобы разделе! ! нне полистирола протекало в пределах ! линейного участка градунровочного графика. !' !!!!!!! ! !! Особенность эксклюзнонной хроматографин — заранее известная продолжнтельность анализа в конкретной ! ! ! ! Ю ! ! системе, выход всех компонентов про! 4!! ! л!!! ! бы за достаточно короткое время, сооткл ' гг ветствующее Р'„+ ~;.
! ! Неподвижные фазы в эксклюзион- ной хроматографии выбирают для ре- Я Г 4 К ли шення конкретнои аналитической задаРнс. 8.33. Разделение полвстирол р вой и у,рвой .ы "( кая сн ема р рнгелей может б ь 2100 до 2,6.10') в белзоле: использована для анализа (водная нлн о — хромапгграмма; 6 — градунро. ВОДНО-ОРгвннческал), что н ОПРеДеллег вочный график тнп сорбента. Так, например, разделе- ние водных смесей проводят на сшитых дексгранах (сефвдекс) нлн полиакрнламнде (биогель Р). С органическими растворителями разделение проводят на гндрофобных полистиролах с различной степенью сшнвкн (стирогель, порагель, биобнд С).
Подобные гидрофобные гели обладают хорошей разделяющей способностью только в том случае, если полимер набухает в органическом растворителе. Такие набухшие гели неустойчивы к давлению, скорость потока очень низка. Для эксклюзионной хроматографии прн высоких давлениях колонки заполняют сйчнв ми к давлению неподвижными фазами с жесткими матрицами— усснликагелямн. Недостаток таких сорбентов — высокая адсорбцнонная активность, которую можно подавить снланнзацней поверхности либо выбором подходящего по полярности элюента (см.
разд. 8.7.1). Например, используя в качестве подвижной фазы метнленхлорид нлн тетрагндрофуран, на силнкагеле можно разделить по молекулярным массам полистнролы. Подвижные фазы в эксклюзнонной хроматографии должны удовлетворяп определенным требованиям, главные из ннх — полное растворение образца, хо- рошее смачнванне сорбенга, предотвращение алсорбции, низкая вязкость н ток- сичность. Прн анализе полнвнниловых спиртов в качестве подвижной фазы часто нспользулгг тетрагндрофуран, прн аналнзе полнэлектролнтов — воду, 8.7.6. Прнмененне ВЭЖХ Интерес к ВЭЖХ обусловлен такими достоинствами метода, как универсальность, возможность автоматизации разделения и анализа сложных смесей органических н неорганических веществ, экспрессность, эффективность и высокая чувствительность.
Интенсивно развиваются все варианты ВЭЖХ, области применения нх разнообразны (табл. 8.4). Метод адсорбцнонной ВЭЖХ, как и газовая хроматография, — это серийный метод определенна органических соединений многих классов, его широко используют при анализе смесей аминокислот, белков, лекарственных препаратов. Таблица 8.4. Прнмененне различных видавВЭЖХ для разделения органнческнх соединений Метод хроматографии Соедивеиие Сорбент Подвлжная фаза Оксил алюминия Адсорбционвая Цлклогсксан и-Пента!~ диэгиловый эфир (градневтвое элюирование) Изооктав Оксид алюмилня Силнкагель Метанол — вода (1:1) Распредели- тельная Изооктан Вода Изопролвнол-вода (1:4) Метанол — вода 7:3 Пор -Р)4 Углеводороды (за- грязняющие атмосферу) Полициклические углеводороды (карба- зол, царев, февавтрен, нафталин и др.) Пластифнкаторы (фталаты, добавляе- мые в полимеры лля их пластичности) Пласгвфикаторы Углеводороды (вхо- дящие в состав бензв- вв) Пестициды (ДДТ и др.) Ароматнческие угле- водороды я кислоты Стеровлы (стерондные го моны насекомых Порасил- С!з (с химически привитым окгадецилсиланом) Сали кагель ч 30% карбовакс- 600 С С, Снликагель- См 322 323 2!' Продолжение табл.
8.4 симости от их р азмера. Гидратированные ионы или многоатомные частицы ие могут проникнуть в поры цеолита, их лег гко отделить от ионов малого размера, проникающих в матрицу цеолита. Т об, азвитие и широкое внедрение методов ВЭЖХ в пракТаким образом, развитие и ши тику позволяет решить самые актуальные зад ачи. Сорбент Подвижная фаза Соединение Метод хроматографии Цитрат натрия рН 3 — 5 (градиентное элюированне) Буфер рН 9,0 Ионообменная Аминокислоты Сульфокатионо- обменннк Наркотические и болеутоляющие средства Фторированные углеводороды Компоненты вазе- линоаого масла Аннонообменвнк 8 7 7 Особенности жидкостных хр гр ф Дауэкс ! Анионообменник Эгаиол-вода Цнтрат натрия (гра- диентное элюнрова- ние) Метанол, рН 2 — 4, противоион (С4Нэ)4Н 0,1 М НС!Оэ— Ион-парная Красители, сульфо- кислоты Бондапак- Си Силнкагель- Си Амины ацегонитрнл Вода Фенолы и их произ- водные Белки Зксклюзнонная Сефадекс (гель декстрана) Сефалекс 0-100 Сефадекс 0,5 М НаС(, рН 8 0,3М НН4СНэСОО— мочевниа, рН 6,0- Вода Пептнды (в биоло- гических жидкостях) Сефадекс О-!00 Полнсахариды (дек- страны М„-! 000- 7000 Жидкостной хроматограф — более сложи пр р ый ибо по сравнению с газовым (см.
Рн .. ). Эт, ч с. 8.8 . Это связано с тем, ч , что система подачи элюента включастр "с во для создания ет ряд дополнительных узлов: систему дегаз, устр с во для анин, строиство для ия. Насосы должны обеспечить по- градиента, насосы и измерители давления. -"'мин п и давлении до 400 атм. стоянную скорость потока от 0,1 до 1О -"'и р мых астворителей необходимо Тщательное обезгаживание всех используем р егекторе делает невозможным ввиду того, что появление пузырьков газа в д Р то аф имеет достаточно сложное его использование.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
