Хроматография как метод обнаружения и разделения в качественном анализе

Среди других хроматографических методов тонкослойную хроматографию отличают следующие достоинства и особенности:

– это единственный хроматографический метод, позволяющий проводить полный анализ неизвестной смеси, поскольку иль имеет возможность проверить, не остались ли на старте неэлюированные компоненты;

– по производительности превосходит газовую и высокоэффективную жидкостную хроматографию, по крайней мере, на порядок; использует более простое и дешевое оборудование;

– обладает высокой селективностью, которую легко варьировать, подбирая состав подвижной фазы; в отличие от ВЭЖХ нет ограничений в выборе растворителей;

– дает возможность одновременного разделения нескольких образцов; использования однократного или многократного элюирования (при различных условиях), а также одновременного разделения компонентов одного и того же образца с помощью различных элюентов;

– возможна оптимизация разрешающей способности хроматографической системы при разделении сложной смеси только для интересующих компонентов, что позволяет экономить время;

– возможно детектирование соединений с высокой чувствительностью и селективностью, которые легко варьировать подбором проявляющего реагента; полученные результаты разделения легко оценить визуально;

– можно сохранять хроматограммы для последующего детектирования и осуществлять спектральную идентификацию хроматографических зон после разделения в любом диапазоне длин волн, включая ИК.

У планарной хроматографии есть и некоторые недостатки:

– ограниченная разделяющая способность из-за сравнительно небольшой длины разделяющей зоны (3-10 см);

– чувствительность ниже, чем в случае ВЭЖХ;

– зависимость результатов анализа от окружающей среды: относительной влажности, температуры, а также наличия загрязняющих веществ в воздухе;

– трудности в работе с образцами, имеющими высокую летучесть, а также с веществами, чувствительными к действию кислорода воздуха или света.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Экспериментальная часть

Мы выполняли тонкослойную хроматографию для обнаружения Co,Cu,Mn.

Аппаратура. Используем цилиндр с притертой крышкой, к которой с помощью крючка крепится полоска хроматографической бумаги шириной 2 см, длиной около 20 см. Система растворителей (HCl-ацетон) внесена заранее для насыщения сосуда камеры парами растворителя.

Приготовление раствора. В пробирку вносим по одной капле растворов хлоридов Cu2+,Co2+,Mn2+.

Нанесение образца на полоску хроматографической бумаги. На расстоянии 2 см. от края бумажной полоски карандашом проводим стартовую линию. Из капилляра в центре этой линии наносим каплю исследуемого раствора. Пятно обводим карандашом, подсушиваем на песчаной бане. Эту операцию повторяем 5 раз. Затем полоску хроматографической бумаги опускаем в цилиндр так, чтобы ее конец был погружен в растворитель не более чем на 0,5 см.

Процесс прекращаем после того, как пройдет растворитель от линии старта не менее 10 см. Бумажную полоску вынимаем, отмечаем положение фронта растворителя и тщательно сушим на песчаной бане.

Измеряем расстояние между стартовой линией и фронтом растворителя (Z=10 см.). Смотрим на табличные данные Rf. Rf(Cu)=0,77;Rf(Co)=0,54;Rf(Mn)=0,25.

Вычисляем L по формуле L=Z*Rf. Значение Rf – величина постоянная для данного соединения в данной системе и зависит от ряда условий: способа элюирования, качества и активности сорбента, толщины слоя, качества растворителей, количества нанесенного вещества, длины пробега растворителей, положения стартовой линии и почти не зависит от температуры. По этой величине проводят идентификацию компонентов в смеси.

L(Cu)=7,7;L(Co)=5,4;L(Mn)=2,5.

Отмечаем на полоске бумаги линиями высоты подъема зоны каждого катиона и проводим обнаружение катионов.

Обнаружение Со. На определенный участок хроматографической полоски наносим одну каплю роданида аммония. Проявляется синий цвет.

Обнаружение Cu. Наносим каплю гексацианоферрата калия(ll). Проявляется буро-красный осадок.

2CuCl2 + K4[FeII(CN)6] → Cu2[Fe(CN)6]↓ + 4KCl

Обнаружение Mn. Соответствующий участок хроматограммы обрабатываем парами аммиака, затем наносим 1 каплю бензидина. Пятно синеет.

     

Вывод: Тонкослойная хроматография применяется для разделения и анализа как органических и неорганических веществ: практически всех неорганических катионов и мн. анионов, в т.ч. близких по свойствам ионов благородных металлов, а также полимеров, лекарственных средств, пестицидов, аминокислот, липидов, алкалоидов и т. д. С помощью метода тонкослойной хроматографии удобно анализировать микрообъекты (малые количества веществ), оценивать чистоту препаратов, контролировать технологические процессы и состав сточных вод, изучать поведение различных ионных форм элементов, предварительно подбирать условия для колоночной хроматографии.

 

 

 

 

 

 

Заключение

Сегодня хроматография находит применение в самых различных отраслях научной и практической деятельности человека. Так, в аналитической химии это уникальный метод разделения и анализа сложных многокомпонентных смесей. Велика роль хроматографии в контроле окружающей среды. В промышленности она стала не только рутинным методом контроля производства и качества продукции, но и промышленным методом выделения и обогащения ценных продуктов, имеющим во многих случаях преимущество перед традиционно используемыми ректификацией и кристаллизацией.

В нефтехимической и газовой промышленности на долю хроматографии приходится 90 % всех выполняемых анализов. На предприятиях органического синтеза контроль качества сырья, полупродуктов и продуктов производства осуществляется преимущественно с использованием хроматографических методов анализа (до 50 %). Газовая хроматография используется в биологии и медицине, технологии переработки древесины, лесохимии и пищевой промышленности и других областях. Около 30 % анализов по контролю состояния окружающей среды (загазованность воздуха, анализ сточных вод и др.) выполняется газохроматографическими методами.

 

Клиническое применение хроматографии.

Хроматографические методы находят широкое применение в клинической практике. Хроматографию на бумаге и ТСХ используют для определения аминокислот, углеводов, нуклеотидов, кетокислот, гормонов и др. в биологических жидкостях (сыворотка крови, моча, слюна, пот) или в экстрактах из тканей в норме и при различных патологических состояниях. Методом хроматографии на бумаге установлены состав и содержание свободных аминокислот в плазме крови и в моче здоровых людей и при некоторых заболеваниях с нарушением азотистого обмена, например при болезнях печени, почек, болезни Вильсона (гепато-церебральная дистрофия), синдроме Фанкони (цистиноз), недостаточности витаминов, фенилкетонурии и других психических заболеваниях, вызванных токсическим действием отдельных аминокислот или продуктов их неправильного обмена на ЦНС В нормальной моче человека на двухмерной бумажной хроматограмме могут быть обнаружены глютаминовая кислота (или глютамин), аланин, глицин, таурин, β-аминоизомасляная кислота (β-АИМК), гистидин или метилгистидин. β-АИМК впервые открыта при помощи хроматографии на бумаге. Эта аминокислота встречается в больших количествах у отдельных индивидуумов (семейный признак); она найдена примерно у 5—10% населения. Остальные аминокислоты могут быть выявлены на хроматограмме после сгущения мочи. Аминоацидурия хроматографически выявляется при печеночной коме, некрозах печени, злокачественных новообразованиях, нефритах, ожогах, голодании. Обнаружение на хроматограммах в моче детей аргининоянтарной кислоты (АЯК) впервые позволило описать и выяснить патогенез наследственного психического заболевания детей, названного аргининоянтарной ацидурией; причиной заболевания является утрата гена, связанного с синтезом сукцинаргиназы. Высокое содержание АЯК в цереброспинальной жидкости вызывает отравление ЦНС.

ТСХ на окиси алюминия и силикагеле используют для качественного и количественного определения гормонов коры надпочечника (17-кетостероидов) и половых гормонов — андростерона и эстрогенов — в плазме крови и моче; этот метод применяют для ранней диагностики беременности и при гормональных заболеваниях. Сочетание электрофореза и хроматографии на бумаге впервые позволило установить различие в аминокислотном составе нормального гемоглобина человека (гемоглобин А) и гемоглобина больных серповидноклеточной анемией (гемоглобин S), положив начало изучению болезненных процессов, совершающихся на молекулярном уровне (при которых клиническое состояние больного обусловлено присутствием химически измененной белковой молекулы). 
Хроматография оказалась незаменимой для изучения патогенеза болезней, протекающих с нарушением различных других сторон обмена веществ, что открыло новые диагностические возможности и указало пути к рациональной терапии некоторых заболеваний. Широкое применение находит хроматография в судебно-медицинской экспертизе.

Хроматография в пищевой промышленности.

В настоящее время можно выделить следующие аспекты применения хроматографической аппаратуры в пищевой промышленности: установление пищевой ценности продуктов, определение белков (состав аминокислот), жиров, сахаров, витаминов, микро элементов; оценка доброкачественности, определение стадии порчи и сроков хранения пищевых продуктов по обзорным хроматограммам; обнаружение фальсификации пищевых продуктов по отдельным компонентам; контроль загрязнителей пищевых продуктов; анализ консервантов и других искусственных добавок в пищевые продукты; анализ ароматов пищевых продуктов.

Основные объекты хроматографического анализа в пищевой промышленности: мясо и мясопродукты, рыбо - и море-продукты, растительные и животные масла, молочные продукты и сыры, хлеб и хлебобулочные изделия, зернопродукты, яйца, овощи, фрукты, соки, ягоды, джемы, напитки, сахара, мед, орехи, грудное женское молоко, вино, спиртово-водочные изделия, пиво, чай, кофе, какао, ароматические и летучие компоненты пищевых продуктов, добавки в пищевые продукты (консерванты, красители), приправы, специи, загрязнители пищи из упаковочных материалов.

Аналитические возможности хроматографических методов.

Хроматография – наиболее распространённый, надёжный и универсальный метод разделения самых разнообразных смесей. Преимущества хроматографии перед другими методами разделения состоят в высокой разделяющей способности и возможности разделения небольших количеств веществ. Являясь высокоэффективным и высокоселективным методом, препаративная хроматография незаменима при разделении сложных объектов, содержащих множество индивидуальных веществ с близкими физико-химическими характеристиками (нефть, лекарственные препараты, вещества растительного происхождения, кровь и т. д.). Так, в препаративных целях для очистки химических веществ либо выделения индивидуальных соединений широко используется газовая хроматография. Для разделения ионов (в особенности редкоземельных элементов) используют ионообменную хроматографию, основанную на различной способности ионов в растворе к обмену с ионитом.

Хроматография является важным методом идентификации и определения веществ. Современными хроматографическими методами можно определять газообразные , жидкие и твердые вещества с молекулярной массой от единиц до 106.

Выбор конкретных условий провеения хроматографического анализа определяется природой и составом анализируемого объекта. Методы газовой хроматографии, включающие газоадсорбционную и газожидкостную, позволяют анализировать летучие термостабильные вещества с молекулярной массой меньше 400 независимо от их агрегатного состояния. Так, газоадсорбционную хроматографию широко используют для анализа смесей газов и низкокипящих углеводородов, не содержащих активных функциональных групп. Газожидкостная хроматография незаменима в нефтехимии, определении пестицидов, удобрений, лекарственных препаратов и т.д. Жидкостная хроматография в различных вариантах – это метод

разделения и анализа многокомпонентных смесей нелетучих веществ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы

1. К.И. Сакодынский, В.В. Бражников. Аналитическая хроматография, 1993.

2. Аналитическая химия. Количественный анализ. Физико-химические методы анализа: учебное пособие / Ю. Я. Харитонов, Д. Н. Джабаров, В. Ю. Григорьева. - 2012

3. Золотов Ю.А. (ред.) Основы аналитической химии. Том 1

4. Б.В. Айвазов. Введение в хроматографию, 1983.

5. Хроматография т.2, М.: ВИНИТИ, 1978

6. Аналитическая химия (аналитика). Книга 1, Харитонов Ю.Я., 2003год