Презентация на тему "Адсорбционная хроматография. Жидкостная хроматография"

Содержание

• 
  Слайд 1
  

  Раздел курса: ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ Тема лекции:АДСОРБЦИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ. ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ План лекции: Адсорбенты и требования к ним. Влияние адсорбционных характеристик на время удерживания и форму пика. Преимущества и недостатки адсорбционной хроматографии по сравнению с другими вариантами хроматографического анализа. Тонкослойная хроматография. Метод ВЭЖХ и его возможности. Газоадсорбционная хроматография. 1 Л екция 39б

• 
  Слайд 2
  

  Адсорбционная хроматография - метод, основанный на многократном перераспределении молекул определяемого компонента (сорбата) между подвижной фазой (элюентом) и поверхностью твердого сорбента вследствие адсорбции и десорбции этих молекул. Если адсорбционные свойства компонентов смеси различны, то при движении элюента через сорбент компоненты разделяются. Метод предложен М.С.Цветом (1903)

• 
  Слайд 3
  

  Требования к адсорбенту Порошкообразное состояние (размер частиц до 1 мм) Монодисперсность (например, фракция 10-15 мкм) Высокая удельная поверхность (свыше 50 м2/г) Механическая прочность частиц Химическая инертность Термостойкость Наличие активных центров на поверхности

• 
  Слайд 4
  

  Адсорбенты для жидкостной хроматографии Неорганические Органические целлюлоза и ее производные, крахмал, тефлон, другие синтетические полимеры оксид алюминия, силикагель, алюмосиликаты, графит и сажа, мел, тальк и др. На этих адсорбентах разделяют: Малополярные органические Неорганические и сильнополярные вещества (углеводороды, их органические вещества (соли, амино- галоидопроизводные, углеводы) кислоты, карбоновые кислоты и др.) В качестве элюентов при этом используют: Органические растворители Водные и водно-органические (гексан, хлороформ и др.) растворы, ацетонитрил и др. Соответствующие вариантыЖХ называют: нормально-фазовая обращенно-фазовая хроматография хроматография

• 
  Слайд 5
  

  Активные центры На поверхности адсорбента одновременно существуют разные активные центры, адсорбирующие из ПФ разные частицы. R R R Предварительная обработка адсорбента (прокаливание, промывка реагентами, радиационная прививка и др.) приводит к доминированию тех или иных центров, то есть к получению адсорбента с заданными свойствами Силанольные группы (кислотные центры) для нормально-фазовой хроматографии Алкильные группы (гидрофобные центры для обращенно-фазовой хроматографии) R = С2, С4, С8, С18, С30

• 
  Слайд 6
  

  Порядок элюирования в нормально-фазовой хроматографии t0 1 2 3 3 2 1

• 
  Слайд 7
  

  Порядок элюирования в обращенно-фазовой хроматографии t0 1 2 3 1 2 3

• 
  Слайд 8
  

  Скорости движения компонентов смеси в адсорбционной хроматографии зависят от их коэффициентов адсорбционного распределения (коэффициентов Генри) С а tg α = Г Г = da / dC = f (C,T) Принизких С Г = Const, а = Г С w ≈ При VнфVпфи Г >> 1: При Г1 = Г2 компоненты выходят из колонки одновременно, не разделяясь

• 
  Слайд 9
  

  Скорости движения компонентов в адсорбционной хроматографии теоретически не должны зависеть ни от концентрации сорбата, ни от состава пробы. На практике эти положения иногда не выполняются, особенно при высокой концентрации компонентов и вводе большой пробы. Это ведет к ошибочным результатам анализа.

• 
  Слайд 10
  

  Связь изотермы и формы пика а C I t I t I t C а а C

• 
  Слайд 11

  Преимущества и ограничения адсорбционной хроматографии

  Возможность работы при высоких температурах и давлениях; возможность направленной модификации свойств адсорбента; селективность адсорбции (вплоть до разделения изотопов и оптических изомеров); проявление дополнительного эффекта – разделение молекул по размерам. Выбор адсорбентов ограничен, а их свойства при повторном приготовлении колонки плохо воспроизводимы и теоретически не предсказуемы; возможность необратимой сорбции и химических превращений компонентов пробы на активных центрах; нелинейность изотерм адсорбции, ведущая к искажению формы пиков и неполному разделению компонентов.

• 
  Слайд 12
  

  Основные варианты адсорбционной хроматографии Классическая жидкостная хроматография (ЖХ) Тонкослойная жидкостная хроматография (ТСХ) Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ, ЖХВД) Газоадсорбционная хроматография (ГАХ)

• 
  Слайд 13
  

  Тонкослойная хроматография (ТСХ) Метод ТСХ предложен в 1938 г. Измайловым и Шрайбер. Используется для экспрессного полуколичественного и качественного анализа жидкостей (органический синтез, биохимические исследования, криминалистическая экспертиза, контроль качества пищевых продуктов, лекарств и других товаров.

• 
  Слайд 14
  

  Схема выполнения (А) и результат разделения (Б) двухкомпонентной смеси методом ТСХ А Б Стеклянная камера Пластинка с сорбентом Сосуд с элюентом 1 2 3 4 5 свидетели проба

• 
  Слайд 15
  

  Сорбенты для ТСХ: оксид алюминия, силикагель, мел, целлюлоза, а также композиции этих материалов со связующими (силуфол) Толщина слоя – не более 1 мм. Подвижные фазы: смеси органических растворителей Нередко сорбент заранее пропитывают растворителем 1, а используют в качестве элюента растворитель 2. Это меняет механизм разделения – молекулы Х распределяются между двумя жидкими фазами (не адсорбционная, а распределительная ТСХ).

• 
  Слайд 16
  

  Требования к подвижной фазе Смачивать сорбент, но не взаимодействовать с ним; Растворять все компоненты пробы (но не одинаково!); Не затруднять детектирование компонентов; Легко и количественно удаляться после разделения; Низкая вязкость, доступность, безвредность.

• 
  Слайд 17
  

  Проявление хроматограммы в методе ТСХ Опрыскивание пластины раствором реагента (дитизон, нингидрин и др.), обработка парами иода. Спектроскопические методы (УФ, люминесценция). Радиохимические методы Объем пробы должен быть минимальным (около 0,01 мл), чтобы не изменить Rfи правильно опознать компонент. 0.3 0.1 0.1 10 100 1.0 мкг Rf

• 
  Слайд 18
  

  Индивидуальная характеристика каждого компонента смеси в методе ТСХ – его подвижность Rf L0 Lx Линия старта 0

• 
  Слайд 19
  

  Метод ТСХ. Двумерная хроматография смеси красителей А Б В ПФ - 1 ­ ПФ - 2 ® А — ввод пробы; Б — после обработки первым элюентом; В — после обработки вторым элюентом.

• 
  Слайд 20
  

  Измерение сигнала в методе ТСХ Визуально - по величине и интенсивности пятен; спектроскопия диффузного отражения; радиометрические методы; экстрагируют компонент из пятна и измеряют аналитический сигнал в полученном экстракте (фотометрия, флуориметрия, кинетические методы и др.) F - mx функция Кубелки-Мунка F

• 
  Слайд 21
  

  Прибор для ТСХ

• 
  Слайд 22
  

  Особенности метода ТСХ Простота и дешевизна оборудования, Возможность внелабораторного применения (тест-метод), Нередко - низкие пределы обнаружения, Возможность разделения веществ с сильно различными свойствами. Достоинства Недостатки Плохая сходимость и очень плохая межлабораторная воспроизводимость результатов; Невозможность разделения веществ с близкими свойствами Низкая эффективность (размывание пятен).

• 
  Слайд 23
  

  Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ, ЖХВД, HPLC) Метод ВЭЖХ разработан в 1960-х гг. Ш.Хорватом (США) и, независимо от него, Г.Киркландом (Англия). Используется для качественного и количественного анализа смесей органических веществ в следующих областях: химическая технология и нефтехимия, производство лекарственных препаратов, биохимические исследования и клинический анализ, криминалистическая экспертиза, контроль качества пищевых продуктов, лекарств и др. мониторинг состояния окружающей среды.

• 
  Слайд 24
  

  1а и 1б - резервуары для разных элюентов, 2 - смеситель для градиентного элюирования, 3 - кран-дозатор, 4 – микроколонка с сорбентом Принципиальная схема хроматографа для ВЭЖХ 1Б 4 проба Детектор 1А 2 Насос 3 элюент Сборник фракций или слив

• 
  Слайд 25
  

  Колонки для ВЭЖХ Длина колонки – до 25 см, внутренний диаметр – до 5 мм, внешний – 1-2 см. Материал – сталь + стекло. Некоторые колонки выдерживают давление до 1000 атм. Набивка – модифицированный силикагель или оксид алюминия, сферические частицы диаметром 5 – 10 мкм.

• 
  Слайд 26
  

  Основной тип матриц в ВЭЖХ – силикагель Сферичность Размер частиц, мкм 3 5 10 Размер пор, А Достоинства Недостатки Отработанная технология синтеза Доступность и относительно низкая цена Большой диапазон свойств Механическая прочность Химическая активностьOH-групп на поверхности pH стабильность (2-9) Адсорбированная вода

• 
  Слайд 27
  

  Один из наиболее распространенных и современных жидкостных хроматографов фирмы Shimadzu

• 
  Слайд 28
  

  Блочный жидкостной хроматограф Agilent 1100

• 
  Слайд 29
  

  Детекторы для ВЭЖХ

• 
  Слайд 30
  

  Хроматограмма апельсинового сока > 50 веществ /

• 
  Слайд 31
  

  Хроматография при ультравысоких давлениях Колонка: 43 см х 30 мкм Сорбент: 1 мкм Давление: 7100 атм Максимальная эффективность: 625000 теор.тарелок / метр Вес установки ~ 7 тонн

• 
  Слайд 32
  

  Факторы, улучшающие разрешение пиков в методе ВЭЖХ Правильный выбор неподвижной фазы; однородность сорбента, его сферичность; однородность набивки колонки; увеличение длины колонки; уменьшение внутреннего диаметра колонки; правильный выбор подвижной фазы; использование градиентного элюирования; оптимальная скорость потока элюента; уменьшение объема пробы и массы компонентов.

• 
  Слайд 33
  

  Неподвижная фаза для разделения стереоизомеров Хиральная хроматография (Разделение стереоизомеров в методе ВЭЖХ)

• 
  Слайд 34
  

  Разделение оптических изомеров аминокислот (IBLC) (NMC) Column, Mightysil RP-18 (150x4.6 I.D.); mobile phase: methanol-0.01 M Na2HPO4, pH 6.0,gradient elution flow-rate, 0,5 ml/min. Detection: DAD, =340 nm.Peaks: 1=L-Asp, 2=D-Asp, 3=L-Glu, 4=D-Glu, 5=L-Asn, 6=D-Asn, 7=L-Ser, 8=L-Gln, 9=D-Ser, 10=D-Gln, 11=D-His, 12=L-Thr, 13=Gly+L-His, 14=D-Thr, 15=D-Arg, 16=L-Arg, 17=-Ala, 18=L-Ala, 19=L-Tyr+GABA, 20=D-Ala, 21=D-Tyr, 22=L-Met+L-Trp, 23=L-Val, 24=L-Phe, 25=D-Met, 26=D-Trp, 27=D-Val, 28=D-Phe, 29=L-Ile, 30=L-Leu, 31=L-Lys, 32=D-Ile, 33=D-Lys, 34=D-Leu.

• 
  Слайд 35
  

  Газоадсорбционная хроматография (ГАХ) Метод ГАХ предложен в 1945-1948 гг. Эрикой Кремер (Австрия) Сейчас в основном используется для быстрого анализа атмосферного воздуха и легких газовых смесей (в химической технологии). Определяют O2, N2, CO2, CO, H2S, SОx, NOx CH4.Тем же методом анализируют высококипящие органические жидкости. В остальных случаях возможности метода ГАХ уступают возможностям ГЖХ. Метод ГАХ реализуют на насадочных (набивных), а также на капиллярных колонках (тонкий слой пористого адсорбента фиксируется на внутренних стенках колонки).

• 
  Слайд 36

  Пример разделения газовой смеси методом ГАХ