Тонкослойная хроматография

ФГОУ ВПО

РЯЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  АГРОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ  ИМ. П. А. КОСТЫЧЕВА

 

 

Доклад

по физико — химическому

методу анализа

на тему:

Тонкослойная  хроматография

 

 

 

 

 

 

Выполнила студентка 25 «Б»  группы

технологического факультета

по специальности тавароведения и экспертизы товаров

Ермошкина Татьяна.

   

 

 

 

 

 

 

Рязань 2010

План

1. Метод тонкослойной хроматографии;
2. История развития метода;
3. Физико-химические основы метода;
4. Техника нанесения исследуемых растворов;
5. Идентификация разделённых веществ;
6. Применение тонкослойной хроматографии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

   1.Тонкослойная хроматография - это метод хроматографии, в которой компоненты смеси жидкостей разделяются за счет различного поглощения в тонком слое материала, выложенного на стеклянную пластинку. Используемый обычно поглощающий материал - глинозём (окись алюминия), смешанный с водой в пасту, которой покрывается пластинка и затем высушивается.

   Тонкослойная хроматография представляет собой метод быстрого и точного разделения компонентов смеси. Она проводится с использованием паст- адсорбентов,таких как силикагель или кизельгур, нанесенных на стеклянные пластинки или пластмассовые листы (пластинки) тонким однородным слоем с помощью стандартного аппликатора, аппликатор состоит из металлического пустотелого блока с выходным проемом на каждой из двух противоположных длинных сторон.

   С точки зрения методических особенностей эксперимента, тонкослойная хроматография (ТСХ) является наиболее простым методом хроматографии, сочетающим такие качества, как универсальность, высокая чувствительность, быстрота и простота выполнения анализа. Благодаря этим качествам, а также несложности оборудования, наглядности, четкому разделению ничтожно малых количеств разделяемых веществ (от 0,1 до 0,005 мкг) и надежности их идентификации метод ТСХ широко используется для анализа пищевых продуктов.

   2.Началом метода была работа советских исследователей Н. А. Измайловой и М. С. Шрайбера, которые еще в 1938 г. описали принцип ТСХ на стеклянных пластинках, покрытых тонким слоем алюминия, впервые разделив алкалоиды лекарственных растений. Но систематическое внедрение этого аналитического метода является заслугой немецкого ученого Э. Шталя, который заложил основу современной ТСХ и дал математическое обоснование этому методу.

   3.Основой ТСХ является адсорбционный метод,хотя так же встречается метод рспределительной хроматографии.

   Адсорбционный метод основан на различии степени сорбции-десорбции разделяемых компонентов на неподвижной фазе. Адсорбция осуществляется за счет ван-дер-вальских сил,являющихся основой физической адсорбции, полимолекулярой (образование нескольких слоёв адсорбата на поверхности адсорбента) и хемосорбцией (химического взаимодействия адсорбента и адсорбата). Для эффективных процессов сорбции-десорбции необходима большая площадь, обеспечивающая быстрое установление равновесия между фазами компонентов смеси и эффективное разделение.

   В распределительной хроматографии обе фазы-подвижная и неподвижная-жидкости, не смешивающиеся друг с другом. Разделение веществ основанно на различии в их коэффициентах распределения между этими фазами.Строго говоря, так следует назвать хроматографический процесс, в котором неподвижная и подвижная фазы представлены двумя несмешивающимися или частично смешивающимися жидкостями. Если в системе двух контактирующих между собой жидкостей такого рода растворять какое-либо вещество, то его концентрация в этих растворителях будет одинакова только в том случае, если оба они обладают одинаковой растворяющей способностью, т. е. одинаковым сродством к веществу. В противном случае молекулы вещества будут переходить из одной жидкости в другую до тех пор, пока не установится равновесие, которому будет отвечать более высокая концентрация этих молекул в той жидкости, растворяющая способность которой выше. Если такие жидкости представляют собой неподвижную и подвижную хроматографические фазы, то распределение вещества между фазами происходит в соответствии с растворимостями в них компонентов исходной смеси, причем для каждого компонента — независимо от всех других (если, разумеется, свойства самих растворителей при этом не изменяются). Чем выше сродство данного компонента к неподвижной фазе, тем медленнее он мигрирует вдоль колонки или пластинки.

   Жидкость неподвижной фазы, как и при гель-фильтрации, может быть просто иммобилизована внутри пористых гранул, или, например, быть прочно связана с волокнами набухшей целлюлозы, или же покрывать тонкой пленкой гранулы из сплошного материала и поверхность пор внутри них. Покрытие может осуществляться за счет смачивания, сорбции или химическим путем. В последнем случае нередко «пленка» жидкости сводится к мономолекулярному слою вещества, способного удерживать близ своей поверхности молекулы компонентов фракционируемой смеси в соответствии со степенью их сродства к нему. В этом случае о соотношении растворимостей говорить трудно, так что лучше оперировать только понятиями «сродства» того или иного компонента к неподвижной и подвижной фазам, что, впрочем, с позиций теории хроматографии сведется к точно такой же, как при истинном растворении, количественной характеристике равновесного распределения фракционируемого материала между двумя фазами. Если в процессе распределительной хроматографии участвуют две истинные жидкости, то для осуществления равновесного распределения вещества они сами тоже должны быть в равновесии между собой, т. е. в случае частичной их растворимости друг в друге должны быть взаимно насыщенными.

    Очень часто одна из фаз обогащена органическим растворителем, в то время как другая является в основном водной. Естественно, что в этом случае фракционирование веществ идет по степени их гидрофобности. Исторически сложилось так, что «нормальным» расположением фаз называют такое, при котором неподвижной является водная фаза. За счет смачивания (набухания) она легко фиксируется на гидрофильных матрицах (целлюлозе, полиакриламидном или декстрановом гелях, диатомовых землях, силикагеле и др.). В состав подвижной фазы в этом случае входят органические растворители.

   В методе тонкослойной хроматографии неподвижная твёрдая фаза тонким слоем наносится на твёрдую плоскую подложку.

   Использование различных сорбентов, позвлило значительно расширить и улучшить этот метод. В начале пластины изготавливались самостоятельно, но сегодня используются пластины заводского изготовления, имеющие достаточно широкий ассортимент по размерам и носителям. Современная хроматографическая пластинка представляет собой основу из стекла,алюминия или полимера. Для закрепления сорбента применяют гипс, крахмал, силиказоль и др., которые удерживают зёрна сорбента на подлжке. Толщина слоя  может быть различна (100 и более мкм ), но самый важный критерий - слой должен быть равномерным по толщине в любом месте пластинки.

   СОРБЕНТЫ: Наиболее распространенным из сорбентов является силикагель. Силикагель — гидротированная кремниевая кислота, образующаяся  при действии минеральных кислот на силикат натрия и сушкой образовавшегося золя. В качестве активных центров служат ОН-группы.

   Окись алюминия является слабо основным адсорбентом и используется для разделения соединений слабо основного и нейтрального характера. Недостатками является то, что перед использованием пластины нужно активировать в сушильном шкафу и по сравнению с силикагелем адсорбционная ёмкость этого сорбента более низкая.

   Кизельгур-адсорбент, полученный из природных минералов: диатомовых земель.Сорбент обладает гидрофильными свойствами, но более низкой адсорбционной ёмкостью слоя по сравнению с силикагелем.

   Целюлоза очен эффкктивная при разделении сложных органических молекул.

   Вышеперечисленные сорбенты являются наиболее распространенными. Так же могут быть использованы кремнекислый  магний, тальк, сульфат кальция,крахмал и т.д. Именно разнообразие возможных фаз при минимальных затратах позволяет использовать ТСХ для хроматографирования  огромного числа веществ.

РАСТВОРИТЕЛИ: В ТСХ в качестве подвижной фазы используется либо чистые вещества ( этилацетат, бензол и др.), либо смеси веществ ( системы ) в определённом соотношении. Подбор подвижной фазы производится по следующим правилам:

• Выбирают такую систему, в которой разделяемые компоненты имеют небольшую растворимость ( если растворимость вещества высокая, то вещества будут перемещаться с фронтом, при низкой — оставаться на старте).
• Состав системы должен быть постоянным и легко воспроизводимым.
• Растворитель или компоненты системы не должны быть ядовитыми.
• Система не должна вызывать химических изменений разделяемых компонентов  ( так при хроматографировани веществ, имеющих основные свойства система не должна обладать кислотными и наоборот).

В выбранной системе  анализируемые вещества должны иметь  различные значения Rf и разделяться по всей длине хроматограммы.

4. Пробу анализируемой жидкости в виде пятян или полосы наносят на стартовую линию в 2 — 3 см от края пластинки. Нанесение побы осуществляют микропипетками или специальными приспособлениями. Наиболее важным фактором является концентрация веществ, в ТСХ принято наносить концентрации растворов около 1%.

   При правильно подобранной концентрации форма разделённых веществ такая же, как и форма нанесённой на линии старта. Если разделённые пятна имеют большие размеры, чем пятно на старте, то нанесённая концентрация слишком велика. Появление «хвостов», неправельная форма разделённых пятен на пластинке говорит о высокой концентрации, неправильно подобранной системе.

   Нанесение на пластину исследуемых веществ не должно сопровождаться разрушением сорбента. Расстояние между пятнами должно быть около 2 см.

   Хроматографирование

ТСХ имеет несколько  способов, связанных в основном с  движением растворителей:

• Восходящая ТСХ наиболее распространена и основана на том, что фронт растворителя поднимается по пластинке под действием капиллярных сил, т.е. движется снизу — вверх. В качестве хроматографической камеры можно использовать любую ёмкость с плоским дном и плотно закрывающейся крышкой.
• Нисходящая ТСХ основана на том, что фронт  хроматографической системы опускается по пластинке под действием сил тяжести, т. е. движется сверху — вниз. Для этого в верхней части камеры крепится кювета с растворителем, из которой с помощью фитиля на пластинку поступает растворитель.
• Горизонтальная ТСХ  наиболее сложна в аппаратуре, но наиболее удобна. В камере пластинка размещается горизонтально и подача растворителя происходит на один край пластинки с помощью фитиля.
• Радиальная ТСХ заключается в том, что в центр пластинки наносится исследуемое  вещество и туда же подаётся система, которая движется от центра к краю пластинки.

5.Тонкослойная хроматография  используется для анализа жиров,углеводов,  белков и др. природных веществ и неорганических соединений.

   ТСХ прочно вошла в практику современных аналитических лабораторий. Этим методом исследуют липиды, аминокислоты, нуклеотиды, сахара, фенолы, витамины, алколоиды и другие соединения. Метод ТСХ широко используется при проведении сертификационных испытаний продовольственных товаров по показателям безопасности (содержание пестицидов, нитрозаминов, афлатоксинов) .