Хроматография, как метод разделения и анализа

курсовая работа

3.1.1. Качественный анализ:

Качественный состав вещества может быть установлен с помощью хроматографической методики по характеристикам полученной хроматограммы или по результатам анализа компонентов смеси после прохождения хроматографической колонки подходящим химическим или физико-химическим методом. Типичная хроматограмма представлена на рисунке. Каждому компоненту смеси из шести компонентов отвечает свой пик и последовательность появления пиков на хроматограмме закономерна: она соответствует последовательности кислот в гомологическом ряде. Собственно качественный анализ основан на использовании характеристик удерживания: времени удерживания или пропорционального ему объёма удерживания и индексов удерживания. Для этой цели применяются относительные удерживаемые объёмы, которые в значительно меньшей степени, чем абсолютные величины, подвержены действию случайных факторов. Идентификация исследуемых веществ проводится сравнением полученных и табличных данных. [1]

В газожидкостной хроматографии часто используют для качественного анализа индексы удерживания Ковача I:

(3.1.1.1.)

где tr - приведённое время удерживания; n - число атомов углерода в алкане; i - определяемое вещество.

Рис 3.1.1. Хроматограммы смеси воды и кислот (115?С)

1- вода

2- муравьиная кислота

3- уксусная кислота

4- пропионовая кислота

5- изомасляная кислота

6- н-масляная кислота

7- изовалериановая кислота

Стандартом при определении индекса удерживания являются два соседних нормальных алкана, один из которых элюируется до, а второй после исследуемого вещества. При программировании температуры индекс удерживания рассчитывается по температуре удерживания:

(3.1.1.2.)

Идентификация вещества по индексу удерживания производится путём хроматографирования соединения с последующим хроматографированием в тех же условиях двух соседних алканов, выбранных в качестве стандарта. Индексы удерживания многих веществ при определённых температурах имеются в виде табличных данных, что облегчает проведение качественного анализа.

Эффективным оказалось применение независимой аналитической идентификации продуктов хроматографического разделения и сочетание газовой хроматографии с другими методами исследования: ИК-пектроскопией, масс-спектроскопией. А также использование селективных и последовательно работающих детекторов. [1]

4.1.1. Количественный анализ

Количественный хроматографический анализ основан на измерении различных параметров пика, зависящих от концентрации хроматографируемых веществ - высоты, ширины, площади и удерживаемого объёма - или произведения удерживаемого объёма на высоту пика. При достаточной стабильности ксловий хроматогрфирования и детектирования определяющим параметром пика можно считать его высоту.

Метод простой нормировки. Принимают сумму каких-либо параметров пика за 100%. Тогда отношение высоты отдельного пика к сумме высот или отношение площади одного пика сумме площадей, умноженное на 100, будет характеризовать массовую долю вещества в смеси.

Метод абсолютной калибровки. Наиболее точный из представленных методов. Экспериментально определяют зависимость высоты или площади пика от концентрации вещества, строят градуировочые графики; далее определяют по графику концентрацию анализируемого вещества.

Метод внутреннего стандарта. В анализируемую пробу вводят смесь точно известного количества стандартного вещества. В качестве стандарта выбирают вещество, близкое по физико-химическим свойствам к компонентам смеси, но не обязательно являющееся его компонентом. После хроматографирования измеряют параметры пиков анализируемого компонента и стандартного вещества. Массовую долю компонента рассчитывают по формуле

(3.1.2.1.)

где Пi и Пст - параметры пиков анализируемого компонента и стандарта соответственно; r - отношение массы внутреннего стандарта к массе пробы. [1]

4.1.2. Применение метода

С помощью газовой хроматографии можно идентифицировать отдельные компоненты сложных газовых смесей и определять их количественно, выполнение анализа не требует больших затрат времени, метод является достаточно универсальным. Эффективно используется газовая хроматография в препаративных целях, в физико-химических исследованиях и других областях.

Методом газовой хроматографии анализируют нефтяные и рудные газы, воздух, продукцию основной химии и промышленности органического синтеза, нефть и её продукты её переработки, многочисленные металлоорганические соединения и т. д. Хроматография газов используется в биологии, медицине, в технологии переработки древесины, в лесохимии и пищевой промышленности. Газовая хроматография может быть применена для анализа жидкостей после перевода их в пар в условиях работы хроматографической колонки.

Также применяется для автоматизации производственных процессов. Датчик промышленного хроматографа используется не только как регистрирующий прибор, но и как регулирующее устройство, подающее сигналы непосредственно исполнительным механизмам. Таким образом, промышленный хроматограф может регулировать температуру, давление, расход сырья и т. д.

Газовая хроматография широко используется в физико-химических исследованиях. Хроматографическая методика позволяет довольно легко определить константу сорбционного равновесия при нескольких температурах и по этим данным рассчитать термодинамические характеристики сорбции: изменение энтальпии и энтропии в этом процессе. Хроматографическим методом определяют также коэффициенты активности, диффузии и другие характеристики вещества.

Аналитическая реакционная газовая хроматография, суть которой состоит в изменении химического состава пробы до хроматографирования с целью получения веществ легче разделяющихся при хроматографировании или легче детектируемых, применяется для анализа сложных многокомпонентных смесей, определения микропримесей, анализа нелетучих соединений, для элементного анализа. [1]

3.2Тонкослойная хроматография

Метод тонкослойной хроматографии был разработан в 1938 г. Н. А. Измайловым и М. С. Шрайбером.

Неподвижная твёрдая фаза наносится тонким слоем на стеклянную, металлическую или пластмассовую пластинку. В 2-3 см от края пластинки на стартовую линию вносят пробу анализируемой жидкости и край пластинки погружают в растворитель (подвижная фаза). Под действием капиллярных сил растворитель движется вдоль слоя сорбента и с разной скоростью переносит компоненты жидкости, что приводит к пространственному разделению. Диффузия в тонком слое происходит в продольном и поперечном направлениях, поэтому процесс следует рассматривать как двумерный.[1]

Использование различных сорбентов, позволило значительно расширить и улучшить этот метод. Наиболее распространенным сорбентом является силикагель, но также используют окись алюминия, целлюлозу и многие другие.

Современная хроматографическая пластинка представляет собой основу из стекла, алюминия или полимера (например, политерефталат). В связи с тем, что стеклянная основа становится менее популярной (часто бьется, нельзя разделить пластинку на несколько частей не повредив слой сорбента, тяжелая по весу), наибольшее распространение получили пластины, в качестве основ которых используют алюминиевую фольгу или полимеры. [11]

Требования, которыми должна обладать хроматографическая пластина - она должна быть химически чистой, химически и адсорбционно нейтральной, однородной по плотности, обеспечивать определенную скорость движения растворителя. [4] Но самый важный критерий - слой сорбента должен быть равномерный по толщине в любом месте хроматографической пластинки. [11]

Рис 3.2.1. Хроматограмма, проявленная специальным реагентом

Хроматограмма является внутренней и представляет собой полоску бумаги, на которой на различных расстояниях расположены пятна неправильной формы. Отдельные пятна, образованные неокрашенными веществами, могут быть невидимы. Для проявления невидимых пятен используют специальные детекторы, которые дают окрашенную реакцию с сорбированными веществами.

Классификация ТСХ:

1. Восходящая хроматография: растворитель поднимается снизу вверх под действием капиллярных сил.

2. Нисходящая хроматография: растворитель передвигается по слою вниз под действием и капиллярных, и гравитационных сил.

3. Горизонтальная хроматография: выполняется в виде круговой и со свободным испарением растворителя

4. Круговая хроматография: в центр горизонтально установленной пластинки вносят каплю анализируемой смеси и непрерывно подают растворитель, который под действием капиллярных сил движется в радиальном направлении от центра; компоненты смеси располагаются в слое в виде концентрических колец. [1]

5.

Рис. 3.2.2. Прибор для проведения восходящей хроматографии.

Делись добром ;)