Воскресенье, 19.11.2017, 07:35
Дистанционная конференция
Приветствую Вас, Гость!

Главная
Меню сайта
Категории каталога
Нормативные документы [2]
Положения
Работы участников конференции [34]
Работы участников I открытой дистанционной конференции учебных проектов
Поиск
Друзья сайта

Главная » Статьи » Работы участников конференции

Хроматография – способ разделения смесей веществ.
<I-я открытая школьная дистанционная конференция ученических проектов>
Творческая работа участника I-ой открытой школьной дистанционной конференции ученических проектов

1. Хроматография – способ разделения смесей веществ.
Область знаний – естественные науки.
Автор – Чефранов Петр, ученик 8 а класса, МОУ СОШ №32 «Эврика – развитие».
Руководитель – учитель химии Назаренко Вера Александровна.
2. Описание работы.
Цель: изучить явление хроматографии.
Задачи: Определить основные понятия, термины, приборы необходимые для проведения хроматографии;
Выяснить механизмы, на которых основано разделение веществ в ходе хроматографии;
Определить типы хроматографии и выяснить, какие из них наиболее подходящие для реализации в условиях школьной лаборатории.
Актуальность: В настоящее время требуется детальный химический анализ разнообразных смесей и биологических объектов. Решение этой задачи невозможно без применения достаточно эффективных методов разделения
сложных смесей. Среди таких методов доминирует хроматография. Этот метод открыл возможность разделения смесей, содержащих десятки и сотни компонентов, их количественный и качественный анализ. Хроматография используется для изучения объектов самой разной природы, от нефти и газов атмосферы до белков и даже вирусов.
План работы
1.  История метода.
2. Хроматографический процесс. Хроматографические термины
3.  Классификация видов хроматографии.
3.1. По агрегатному состоянию фаз.
3.2.  По механизму взаимодействия
3.3. По технике выполнения
3.4. По цели проведения
3.5. По способу ввода пробы
4. Характеристика отдельных видов хроматографии.
5. Хроматография в школе.
1. Хроматография - это один из методов пробоподготовки. При анализе сложных смесей для уверенного определения количества интересующего компонента практически всегда необходима подготовка пробы к анализу: экстракция, кристаллизация, выпаривание, соосаждение и т.д. Один из методов такой подготовки пробы является процесс хроматографирования, т.е. разделения сложной смеси на составляющие компоненты. Один из вариантов этого метода - колоночная жидкостная хроматография, был создан русским ботаником Цветом М.С. (откуда название хроматографов “Цвет”) в 1903г. На протяжении последующих сорока лет хроматография не находила широкого практического применения. Лишь после 1950г. приходит время признания хроматографии. В 1952 году Дж. Мартину (Archer John Porter Martin) и Р. Синджу (Richard Laurence Millington Synge) была присуждена Нобелевская премия по химии за создание метода распределительной хроматографии. В 1952г. были выполнены первые работы по жидкостной хроматографии, а вскоре освоен выпуск газовых хроматографов, и в течение последующих 20 лет газохроматографический анализ стал основным методом исследования летучих термически устойчивых соединений. Но большинство органических соединений не обладает необходимой для газовой хроматографии летучестью и термостойкостью, и хроматографировать их можно только в более мягких условиях, характерных для жидкостной колоночной хроматографии. Скорость же и эффективность разделения, а также чувствительность анализа по этому методу долго оставались неудовлетворительными. И лишь в 1965-75 гг. были в принципе решены основные научные и технологические проблемы, сдерживавшие развитие метода. Последовавший затем прогресс был столь поразителен, что современная инструментальная разновидность метода получила самостоятельное наименование - высокоэффективная жидкостная хроматография. Важнейшим катализатором развития хроматографической науки и практики были потребности разных химических и естественных наук, начиная от медицины и кончая криминалистикой, не говоря уже о науках химических и биологических. Внедрение хроматографических методов в эти области радикальным образом изменило тактику и методику исследований, обеспечило новые возможности контроля производства (до 200 хроматографов на 1 предприятии). Хроматографическое оборудование сейчас можно увидеть и в химической лаборатории, и в цехе, и в больнице, и в кабине корабля.
2. Хроматогра́фия (от греч. χρώμα - цвет)  — метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основан на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной и подвижной (элюент). Основные элементы хроматографического процесса рассмотрим на примере разделения бинарной смеси в условиях колоночной жидкостной адсорбционной хроматографии. Представим себе трубку, заполненную простым адсорбентом (колонку), через которую непрерывно течет растворитель (рис. 1.)
Рис 1 Хроматографическая колонка

  

колонка
 

фильтры

  

сорбент

Адсорбент (сорбент, наполнитель колонки) удерживается в колонке фильтрами, он
неподвижен и поэтому называется неподвижной фазой. Растворитель, перемещающийся относительно сорбента, называется подвижной фазой (в некоторых случаях элюентом).
Введем в верхнюю часть колонки по одной молекуле соединений – сорбатов. При движении вдоль колонки эти молекулы будут диффундировать внутри пор сорбента и, в результате межмолекулярных взаимодействий того или иного типа, адсорбироваться (осаждаться) на поверхности неподвижной фазы. Время, в течение которого молекулы находятся в адсорбированном состоянии, определяется
силой межмолекулярного взаимодействия сорбатов с сорбентом. При очень слабом
осаждении молекулы почти все время проводят в растворе подвижной фазы и поэтому перемещаются вниз по колонке со скоростью, лишь незначительно уступающей скорости движения подвижной фазы. Наоборот, при очень сильном осаждении молекулы сорбатов почти не отрываются от поверхности и скорость их перемещения по колонке незначительна.
С точки зрения хроматографии интересны такие условия, в которых сила адсорбции промежуточная и скорость перемещения молекул сорбатов по колонке в 2-10 раз меньше скорости движения подвижной фазы. Явление замедленного движения таких молекул относительно движения подвижной фазы в хроматографии называется удерживанием. Если молекулы сорбатов осаждаются по-разному, то различным будет и их средняя скорость движения по колонке. Те молекулы, которые адсорбируются слабее, будут быстрее выходить из колонки, те которые сильнее – медленнее, и из колонки они выйдут в разные моменты времени. Таким образом, достигается основная цель хроматографии - разделение.
Естественно, что на практике в колонку не вводят единичные молекулы и поэтому
данная картинка предельно упрощает реальную ситуацию. Если в колонку введены хотя бы несколько молекул разного вида, то обнаружим, что средние скорости перемещения молекул по-прежнему различны. Помимо этого, скорости перемещения отдельных молекул каждого вида отклоняются в ту или иную сторону от среднего для данного вида значения.
Молекулы сорбатов , первоначально введенные в колонку в виде мгновенного импульса, выходят из нее более широкой зоной. Такая неидентичность скоростей перемещения одинаковых молекул в хроматографии называется размыванием. Это нежелательное явление приводит к тому, что среди молекул одного вещества могут находиться также молекулы другого вещества, скорость которых близка к скорости наиболее “быстрых” молекул. В результате разделение окажется неполным.
Процессы удерживания и размывания - предмет теории хроматографии
Хроматографические термины

Колонка — содержит хроматографический сорбент, выполняет функцию разделения смеси на индивидуальные компоненты.
Элюент — подвижная фаза: газ, жидкость или (реже) сверхкритический флюид.
Хроматограмма — результат регистрирования зависимости концентрации компонентов на выходе из колонки от времени.
Детектор — устройство для регистрации концентрации компонентов смеси на выходе из колонки.
Хроматограф — прибор для проведения хроматографии
3. Классификация видов хроматографии
3.1. По агрегатному состоянию фаз

Газовая хроматография
Газо-жидкостная хроматография
Газо-твёрдофазная хроматография
Жидкостная хроматография
Жидкостно-жидкостная хроматография
Жидкостно-твёрдофазная хроматография
Жидкостно-гелевая хроматография
Сверхкритическая флюидная хроматография
По механизму взаимодействия

Распределительная хроматография
Ионообменная хроматография
Адсорбционная хроматография
Эксклюзионная хроматография
Аффинная хроматография
Осадочная хроматография
Адсорбционно-комплексообразовательная хроматография
По технике выполнения
Колоночная хроматография
Компоненты разделяют на колонке — трубке, заполненной хроматографическим сорбентом.
 Капиллярная хроматография
Разновидность колоночной хроматографии; для разделения используют трубку (капилляр), в которой слой сорбента расположен только на внутренних стенках колонки, а центральная часть остается свободной.
Плоскостная хроматография
Для разделения используют плоский слой сорбента небольшой толщины.
 Бумажная хроматография
 
В качестве неподвижной фазы используют специальную бумагу для хроматографиТонкослойная хроматография

Неподвижная фаза представляет собой тонкий слой сорбента (напр. силикагель), закрепленный на инертной подложке (напр. из алюминия)
По цели проведения

Аналитическая хроматография
Препаративная хроматография
Промышленная хроматография
По способу ввода пробы
Элюентная хроматография (проявительная, редк. элютивная)
Наиболее часто используемый вариант проведения аналитической хроматографии. Анализируемую смесь вводят в поток элюента в виде импульса . В колонке смесь разделяется на отдельные компоненты, между которыми находятся зоны подвижной фазы.
Фронтальная хроматография
Смесь непрерывно подают в колонку, при этом на выходе из колонки только первый, наименее удерживаемый компонент можно выделить в чистом виде. Остальные зоны содержат 2 и более компонентов. Родственный метод — твердофазная экстракция (сорбционное концентрирование).
Вытеснительная хроматография
В колонку после подачи разделяемой смеси вводят специальное вещество-вытеснитель, которое удерживается сильнее любого из компонентов смеси. Образуются примыкающие друг к другу зоны разделяемых веществ.
4. Жидкостно-адсорбционная хроматография на колонке

Разделение смеси веществ в адсорбционной колонке происходит в ре­зультате различия их в сорбируемости на данном адсорбенте (в соответст­вии с законом адсорбционного замещения, установленного М.С.Цветом).
Адсорбентами являются пористые тела с сильно развитой внутренней поверхностью, удерживающие жидкости с помощью межмолекулярных и поверхностных явлений. Это могут быть полярные и неполярные неорга­нические и органические соединения. К полярным адсорбентам относятся силикагель (высушенная желатинообразная двуокись кремния), оксид алюминия, карбонат кальция, целлюлоза, крахмал и др. Неполярные сор­бенты - активированный уголь, порошок резины и множество других, по­лученных синтетическим путем.
К адсорбентам предъявляют следующие требования:
- они не должны вступать в химические реакции с подвижной фазой и разделяемыми веществами;
- должны обладать механической прочностью;
- зерна адсорбента должны быть одинаковой степени дисперсности.
При выборе условий для хроматографического процесса учитывают свойства адсорбента и адсорбируемых веществ.
Что можно анализировать этим методом?
1) В нефти
- насыщенные углеводороды
- алкилбензолы
- алкилнафталины
- ароматические многоядерные углеводороды (антрацен и т.д.)
- полярные ароматические (фенолы и т.д.)
- гетероциклы (тиофены, бензтиофены и т.д.)
2) Липиды
- сахара
- холестерины
- моно и диглицериды
-жирные кислоты
3) Гормоны
4) ПАВ
5) Пищевые добавки (красители, стабилизаторы и т.д.)
6) Витамины.
Адсорбционную хроматографию можно разделить на 2 вида.
1. Хроматография на полярном сорбенте (SiO2, Al2O3) с неполярным элюентом (гексан, гептан с добавкой 1-2% спирта). Хорошо разделяются неполярные соединения (бензол, насыщенные углеводороды, ароматика). Элюент должен быть обезвожен, чтоб Н2О не закрывала активные центры SiO2. Метод еще называется “нормально-фазовым”.
2. Второй вид - хроматография на неполярном сорбенте с использованием полярных элюентов (спирты, ацетонитрил, ацетон). Другое название этого метода “обращенно-фазовая хроматография”. Неполярный сорбент готовят из обычного силикагеля, привив на его поверхность углеводородные соединения, чаще всего длина углеводородной цепочки С=2, 8, 16 и 18. На таком неполярном сорбенте хорошо разделяются полярные вещества (спирты, витамины, наркотики, антидепрессанты и т.д.). В настоящее время основная масса разделений в жидкостной хроматографии (до 80%) проводится с использованием этого метода.
В классическом варианте жидкостной колоночной хроматографии (ЖКХ) через хроматографическую колонку, представляющую собой стек­лянную трубку диаметром 0,5 - 5 см и длиной 20 - 100 см, заполненную сорбентом (НФ), пропускают элюент (ПФ). Элюент движется под воздей­ствием силы тяжести. Скорость его движения можно регулировать имею­щимся внизу колонки краном. Анализируемую смесь помещают в верх­нюю часть колонки. По мере продвижения пробы по колонке происходит разделение компонентов. Через определенные промежутки времени отби­рают фракции выделившегося из колонки элюента, который анализируют каким-либо методом, позволяющим измерять концентрации определяемых веществ.
Колоночная адсорбционная хроматография в настоящее время приме­няется, главным образом не как самостоятельный метод анализа, а как спо­соб предварительного (иногда и конечного) разделения сложных смесей на более простые, т.е. для подготовки к анализу другими методами (в том числе и хроматографическими).
Высокоэффективная жидкостная хроматография

Хроматографическое разделение смеси на колонке вследствие медлен­ного продвижения ПФ занимает много времени. Для ускорения процесса хроматографирование проводят под давлением. Этот метод называют вы­сокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЖХ)
Модернизация аппаратуры, применяемой в классической жидкостной колоночной хроматографии, сделала ее одним из перспективных и совре­менных методов анализа. Высокоэффективная жидкостная хроматография является удобным способом разделения, препаративного выделения и про­ведения качественного и количественного анализа нелетучих термола­бильных соединений как с малой, так с большой молекулярной массой.
В зависимости от типа применяемого сорбента в данном методе ис­пользуют 2 варианта хроматографирования: на полярном сорбенте с ис­пользованием неполярного элюента (вариант прямой фазы) и на неполяр­ном сорбенте с использованием полярного элюента - так называемая обращенно-фазовая высокоэффективная жидкостная хроматография (ОфВЖХ).
При переходе элюента к элюенту равновесие в условиях ОфВЖХ уста­навливается во много раз быстрее, чем в условиях полярных сорбентов и неводных ПФ. Вследствие этого, а также удобства работы с водными и водно-спиртовыми элюентами, ОфВЖХ получила в настоящее время большую популярность. Большинство анализов при помощи ВЖХ прово­дят именно этим методом.

Аппаратура для ВЖХ
Комплект современного оборудования для ВЖХ, как правило, состоит из двух насосов 3, 4 (рис.3.1.1), управляемых микропроцессором 5, и по дающих элюент по определенной программе. Насосы создают давление до 40 МПа. Проба вводится через специальное устройство (инжектор) 7 непо­средственно в поток элюента. После прохождения через хроматографиче­скую колонку 8 вещества детектируются высокочувствительным проточ­ным детектором 9, сигнал которого регистрируется и обрабатывается мик­ро-ЭВМ 11. При необходимости, в момент выхода пика автоматически от­бираются фракции.
Рис. 3.1.1. Схема современного жидкостного хроматографа
1,2 - сосуды с элюентами; 3, 4 - насосы; 5 контроллер;
6 - смесительная камера; 7 - инжектор; 8 - колонка; 9 - детектор;
10 - регистратор; 11 - блок автоматической обработки результатов анализа; 12 — коллектор фракций; 13- термостат

Колонки для ВЖХ выполняют из нержавеющей стали с внутренним диаметром 2-6 мм и длиной 10-25 см. Колонки заполняют сорбентом (НФ). В качестве НФ используются силикагель, оксид алюминия или мо­дифицированные сорбенты. Модифицируют обычно силикагель, внедряя химическим путем в его поверхность различные функциональные группы.
Детекторы. Регистрация выхода из колонки отдельного компонента производится с помощью детектора. В жидкостной хроматографии используют такие аналитические сигналы, как светопоглощение или светоиспускание выходящего раствора (фотометрические и флуориметрические детекторы), показатель преломления (рефрактометри­ческие детекторы), потенциал и электрическая проводимость (электрохи­мические детекторы) и др.
Непрерывно детектируемый сигнал регистрируется самописцем. Хроматограмма представляет собой зафиксированную на ленте самописца по­следовательность сигналов детектора, вырабатываемых при выходе из ко­лонки отдельных компонентов смеси. В случае разделения смеси на внеш­ней хроматограмме видны отдельные пики. Положение пика на хроматограмме используют для целей идентификации вещества, высоту или пло­щадь пика - для целей количественного определения.
Этим методом весьма ус­пешно изучают состав нефти, углеводородов, эффективно разделяют - транс- и цис- изомеры, алкалоиды и др. С помощью ВЖХ можно опреде­лять красители, органические кислоты, аминокислоты, сахара, примеси пестицидов и гербицидов, лекарственных веществ и других загрязнителей в пищевых продуктах.
Ионообменная хроматография

Ионообменная хроматография (ИХ) является разновидностью жидко­стной хроматографии и в аппаратурном оформлении ничем не отличается от других видов жидкостной колоночной хроматографии. В основе ионо­обменной хроматографии лежит процесс обмена между ионами анализи­руемого раствора (ПФ) и подвижными ионами того же знака ионообменника (НФ).
В качестве ионообменников или ионитов обычно используют синтети­ческие полимерные вещества, называемые ионообменными смолами. Они состоят из матрицы ® и активных групп, содержащих подвижные ионы. В зависимости от знака обмениваемых ионов различают катиониты и аниониты. Катиониты содержат кислотные группы различной силы, такие как сульфогруппы, карбоксильные, оксифенильные. Аниониты имеют в своем составе основные группы, например алифатические или ароматиче­ские аминогруппы различной степени замещенности (вплоть до четвер­тичных).
Иониты могут находиться в Н-форме и ОН - форме, а также в солевой форме. В Н-форме катиониты и ОН- форме аниониты содержат способные к обмену ионы водорода и гидроксила соответственно, в солевых формах ионы водорода заменены катионами металла, анионы гидроксила - анио­нами кислот.
В зависимости от силы кислотных и основных групп в ионитах разли­чают сильнокислотные (R-SOзН) и слабокислотные (R-СООН) катиони­ты; сильноосновные (R-N(СНз)зОН) и слабоосновные (R-NНзОН).
В зависимости от сродства к фиксированным ионам неподвижной фазы разделяемые ионы перемещаются вдоль хроматографической колонки с различными скоростями; чем выше сродство, тем больше объем удержива­ния компонента. При разделении органических кислот и оснований важ­ную роль играет степень их диссоциации. При подготовке ионитов к работе их переводят в соответствующую форму. Так, для перевода катионита в Н-форму через колонку с набухшим ионитом пропускают раствор сильной кислоты, избыток которой отмыва­ют водой. Затем медленно пропускают раствор смеси ионов. Каждый ка­тион задерживается на ионите согласно своей сорбируемости. Далее про­пускают подходящий элюент. Например, катионы щелочных металлов легко элюируются 0,1 М HCl. При этом ионы водорода обмениваются на сорбированные катионы, которые вместе с раствором выходят из колонки в соответствии с константами ионного обмена. На выходе из колонки фракции собирают в отдельные сосуды и определяют содержание любым подходящим методом.
Иониты применяются для деионизации (обессоливания) воды, очистки сахарных сиропов от минеральных солей; в препаративной химии - для концентрирования растворов; для определения ионов железа (III), меди и свинца в вине; кальция и магния в молоке; различных металлов в биологи­ческих жидкостях. Ионообменную хроматографию применяют для разделения фенолов, карбоновых кислот, аминосахаров, пуриновых, пиримидиновых и других оснований. Часто иониты используют для предварительного разделения сложных смесей на менее сложные. На ионном обмене основано получе­ние ионитного молока для детского питания. Ионный обмен используют для очистки натуральных соков от ионов тяжелых металлов. Ионообмен­ные смолы применяют для получения ионообменных мембран.
Тонкослойная хроматография
 
Тонкослойная хроматография (ТСХ) является одним из наиболее про­стых и эффективных экспресс-методов разделения и анализа веществ в пищевых продуктах, биологических жидкостях и других объектах, не тре­бующих сложного оборудования. В то же время метод обладает высокой избирательностью и чувствительностью (низким пределом обнаружения). Этим методом можно определить 10-20 мкг вещества с точностью до 5-7%.
В зависимости от природы НФ тонкослойная хроматография может быть адсорбционной и распределительной. Наиболее широко применим в ТСХ первый вариант разделения.
Неподвижная твердая фаза (оксид алюминия, силикагель и др.) тонким слоем наносится на стеклянную, металлическую (алюминиевая фольга) или пластмассовую пластинку, закрепляется слой с помощью крахмала или гипса (иногда используют пластинки с незакрепленным слоем). Для хроматографирования могут использоваться готовые пластинки, выпускае­мые промышленностью, размером 5х15 или 20х20 см.
На расстоянии 2 см от края пластинки на стартовую линию с помощью микропипетки или микрошприца наносят пробы анализируемого раствора (диаметр пятен 3-5 мм). После испарения растворителя край пластинки помещают в стеклянную камеру, на дно которой налит растворитель (ПФ) в количестве, достаточном для образования слоя глубиной 0,5 см. Камеру закрывают крышкой.
Выбор растворителя (ПФ) зависит от природы сорбента и свойств ана­лизируемых соединений. Например, разделение хлорорганических пести­цидов на пластинке с силикагелем проводят в среде гексана. Часто приме­няют смеси растворителей из двух или трех компонентов. Так, при хроматографировании аминокислот используют смесь Н-бутанола с уксусной кислотой и водой, при анализе неорганических ионов - водные буферные растворы, создающие постоянное значение рН.
При хроматографировании растворитель движется снизу вверх (восхо­дящий вариант) вдоль слоя сорбента и с разной скоростью переносит ком­поненты смеси, что приводит к их пространственному разделению. После окончания хроматографического процесса пластинку вынимают из каме­ры, отмечают линию фронта растворителя (обычно около 10 см) и высушива­ют.
Если компоненты смеси окрашены, то они четко видны на пластине по­сле разделения. Неокрашенные соединения обнаруживают различными способами. Если пластину поместить в камеру с парами йода, то четко проявляются коричневые пятна для органических соединений с непредельными связями. Хроматограмму можно проявить, опрыскивая ее каким-либо реагентом, дающим с компонентами пробы окрашенные соеди­нения. В состав нанесенного слоя в готовые пластины часто вводят люми­нофор. При облучении такой пластины ультрафиолетовым (УФ) светом она флуоресцирует, а разделенные компоненты пробы видны в виде тем­ных пятен. Вещества, имеющие собственную флуоресценцию, также обна­руживают в УФ - свете (например, пестициды).
Идентификацию веществ на хроматограмме осуществляют по характе­ру окраски пятен, параметру удерживания Rf и с помощью стандартных веществ (свидетелей).
Величина Rf рассчитывается из экспериментальных данных по уравнению
  l
Rf= __ , (3.3.1)
L
где l - расстояние от стартовой линии до центра пятна, L - расстояние, пройденное за это же время растворителем (рис. 3.3.1).

Рис. 3.3.1. Хроматограмма двухкомпонентной смеси
а - а: линия старта, в - в : линия фронта растворителя
При стандартных условиях величина Rf является постоянной величиной, характер­ной для данного соединения. Но практика показывает, насколько трудно создавать постоянство всех факторов, от которых зависит воспроизводи­мость значений Rf. На величину Rf влияет качество и активность сорбента, его влажность, толщина слоя, качество растворителей и другие факторы, не всегда поддающиеся достаточному контролю.
Рис. 3.3.2. Хроматограмма жира. I - полимеризованные и сильнополярные жиры; II - фосфолипиды, III – триглицериды 1 - говяжье мясо; 2 - свинина; 3 - свинина с 29% печени; 4 - свинина с 4% печени; 5 - свинина с 50% печени; 6 - свиная печень
Поэтому наряду с величиной Rf идентификацию проводят по “свидетелю”. Стандартное вещество (свидетель), наличие которого предполагают в анализируемой смеси, наносят на линию стандарта рядом с исследуемой пробой. Таким образом, стандартное вещество хроматографируется в тех же условиях. После хроматографирования и детекции пятен сравнивают величины Rf определяемого вещества и “свидетеля”.

Качественный анализ после разделения компонентов смеси методом ТСХ часто используют для определения состава пищевых продуктов. Так, на рис. 3.3.2 представлена хроматограмма жира, выделенного из мясного фарша различного состава. Тонкослойная хроматография находит применение при исследовании некоторых видов пищевых продуктов на безопасность. Например, для оп­ределения токсинов (афлатоксинов, микотоксинов, патулина и др.) в ара­хисе, в зерновых, овощах, фруктах, напитках; для определения пестицидов (ДДТ и др.) в растительных и животных продуктах, определения гистамина как показателя порчи рыбы.
Хроматография на бумаге
 
По механизму разделения различают распределительную, адсорбцион­ную, осадочную и другие виды бумажной хроматографии (БХ). В распре­делительной жидкость-жидкостной хроматографии бумага, приготовлен­ная из специальных сортов хлопка, выполняет роль носителя неподвижной жидкой фазы (НФ), в качестве которой часто выступает вода, адсорбиро­ванная парами бумаги. В таком случае гидрофильная бумага используется для нормально-фазовой хроматографии.
Растворителями (ПФ) являются спирты (метанол, этанол, н-пропанол, бутанол), простые эфиры (этиловый, метиловый), кетоны (ацетон, ацетил-ацетон), эфиры органических кислот (метилацетат, этилацетат), пиридин, хлороформ. Чаще используются смеси растворителей. Так, для разделения неорганических неполярных веществ употребляют системы:
- ацетон: НCl: Н2О (в различных соотношениях);
- Н-бутанол, насыщенный НСl (различной концентрации);
- Н-бутанол: 0,1М НNОз - ацетилацетон.
Для разделения некоторых органических веществ используют метод обращенных фаз. В этом методе для придания бумаге гидрофобного харак­тера ее импрегнируют (пропитывают) нафталином, парафином, раствором каучука, силиконом и др. Такая бумага служит носителем для неполярных растворителей в качестве НФ. В качестве ПФ применяют смеси кислот с низшими спиртами.
Обращеннофазовая бумажная хроматография использу­ется, например, для разделения и идентификации полинасы­щенных жирных кислот при изучении состава липидов, вы­деленных из животных тканей. Бумагу пропитывают 5% рас­твором силикона, в качестве ПФ используют 85% раствор уксусной кислоты.

Рис.3.4.1. Виды бумажной хроматографии
Разделение веществ в распределительной БХ осуществляется благодаря различию в скоростях движения компонентов при многократном повторе­нии актов экстракции и сорбции. Скорость перемещения компонентов за­висит от их коэффициентов распределения (как и в методе экстракции).
По направлению движения элюента (ПФ) различают восходящую, нис­ходящую и радиальную (круговую) хроматографию.
Если элюент движется по бумаге вверх, метод называют восходящей (а) бумажной хроматографией; при его движении сверху вниз - нисходя­щей (б) бумажной хроматографией. Очень быстро можно осуществить хроматографический анализ методом радиальной (в) бумажной хромато­графии, в котором используется бумажный круг (г) с фитилем, опущен­ным в элюент. (рис. 3.4.1)
Иногда при сложном составе пробы не удается разделить ее компонен­ты с помощью одного растворителя. Тогда применяют двумерную хрома­тографию. В угол квадратного листа хроматографической бумаги наносят хроматографической бумаги наносят раствор пробы и хроматографируют сначала в одном элюенте, затем, по­вернув хроматограмму на 90, - в другом. Первый элюент производит предварительное разделение компо­нентов пробы, второй окончатель­ное (рис.3.4.2).

Рис.3.4.2. Двухмерная хроматография
Для проведения хроматографии на бумаге используют стеклянные герметизированные камеры. Внутри ка­меры в верхней (нисходящий вариант) или нижней ее части (восходящий вариант) помещают сосуд для подвижной фазы (лодочку).
Радиальную хроматографию можно осуществить в чашке Петри. Детекцию зон, идентификацию и количественное определение в БХ проводят также, как и в методе тонкослойной хроматографии.
Методом распределительной жидкостной бумажной хроматографии успешно анализируют смеси катионов в неорганическом качественном анализе, смеси аминокислот и других органических кислот, пептидов, пес­тицидов, фенолов, красителей, синтетических поверхностно-активных ве­ществ.
5. Наиболее применима в школе бумажная хроматография и тонкослойная хроматография, как методы, не требующие специальной аппаратуры, и вещества необходимые для нее есть в школьной лаборатории. Также можно использовать хроматографию в колонке на основе ионитов, так как колонки и иониты также есть в школьной лаборатории. Нам бы хотелось провести анализ пищевых продуктов и природных объектов на загрязнение и мы надеемся, что это удастся.
6. Выводы: Мы изучили явление хроматографии, определили способы, методы хроматографических исследований. В ходе работы мы для себя определили наиболее подходящие методы хроматографии для реализации в школьной лаборатории.

Данную работу можно использовать как дополнительный материал на уроках химии, а также элективных курсах по химии, экологии (анализ природных объектов).

3. Рефлексия.
В ходе работы над данным проектом я научился проводить более глубокий анализ литературы, узнал много нового, так как многие химические понятия и термины были для меня неизвестны. Это только начало работы над нашим проектом и я надеюсь, что теоретические данные будут подтверждены практическими опытами.

© Проект "Центр образовательных технологий"
Ресурсный центр "ИКТ в образовательном процессе"
© Школа №32 "Эврика-развитие" г. Волжский
E-mail: Heureka32.vlz@mail.ru
Http://school32-volzhsky.narod.ru
© Чефранов Петр

Категория: Работы участников конференции | Добавил: saff (18.02.2008) | Автор: Пётр
Просмотров: 4864 | Рейтинг: 4.2/6 |
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]

Copyright MyCorp © 2017
Конструктор сайтов - uCoz