Принцип избирательной сорбции в хроматографии. Классификация методов по типу взаимодействий, по агрегатному состоянию подвижной и неподвижной фаз, по виду носителя и по технике выполнения.

Избирательная сорбция – это фиксация на твёрдой поверхности ионов при сохранении подвижности ионов противоположного знака. Поглощаться будет тот ион, который уже имеется в сосаве крист. решётки или изоморфный ( = одинаковый радиус и строение) ему (правило Панета-Фаянса), т.е. поглощаться будут ионы, которые могут пойти на достройку крист. решётки. Например, если прибавить к р-ру нитрата серебра р-р иодида калия, на осадке иодида серебра будут адсорбироваться иона серебра или йода, но не калия или нитрат-ионы.

Классификация по типу взаимодействия:

В распределительной хроматографии разделение основано на различии в растворимости сорбатов в подвижной и неподвижной фазах или на различии в стабильности образующихся комплексов.

В ионообменной хроматографии разделение основано на различии констант ионообменного равновесия.

В осадочной хроматографии разделение основано на различной растворимости осадков в подвижной фазе.

Аффинная хроматография основана на биоспецифическом взаимодействии компонентов с аффинным лигандом.

В эксклюзионной хроматографии разделение основано на различии и проницаемости молекул разделяемых веществ в неподвижную фазу. Компоненты элюируются в порядке уменьшения их молекулярной массы.

Проникающая хроматография – основана на различиях в размере молекул или в величине зарядов молекул/частиц. Применяются хроматографические молекулярные сита (молекулярные сита - сорбенты, избирательно поглощающие из окружающей среды вещества, молекулы которых не превышают определённых размеров).

По агрегатному состоянию подвижной/неподвижной фаз:

Жидкостная хроматография ЖХ (если подвижная фаза жидкая) и газовая хроматографияГХ (если подвижная фаза газообразная). Жидкостную хроматографию в свою очередь можно разделить в зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы на твердо-жидкофазную (ТЖХ) — неподвижная фаза твердая и жидко-жидкофазную хроматографию (ЖЖХ) — неподвижная фаза жидкая. ЖЖХ часто называют распределительной хроматографией.

Газовую хроматографию в зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы делят на газоадсорбционную (ГТХ, ГАХ) и газожидкостную (ГЖХ) или газораспределительную.

По виду носителя и

По технике выполнения различают:

Колоночную хроматографию (неподвижная фаза находится в колонке);

Плоскостную (планарную) — бумажную и тонкослойную (неподвижная фаза — лист бумаги или тонкий слой сорбента на стеклянной или металлической пластинке);

Капиллярную хроматографию (разделение происходит в пленке жидкости или слое сорбента, размещенном на внутренней стенке трубки);

Хроматографию в полях (электрических, магнитных, центробежных и других сил).

Не вполне понял как классифицировать хроматографию по виду носителя, но, возможно,это отсылка к той лекции, в которой описывались различные хар-ки носителей (элюентов):

45. Что описывает уравнение Ван Деемтера? Объясните смысл каждого параметра

Эффективность колонки в газово-жидкостной хроматографии описывается уравнением Ван-Деемтера. В упрощенной форме уравнение выглядит следующим образом:

Полное уравнение:

Данное уравнение показывает, как часть характеристик заполнения колонки и других свойств колонки и детектора, не относящихся к растворителю, может быть отделена от свойств самого растворителя. Так, константа А зависит от заполнения колонки и от свойств инертного носителя неподвижной фазы. Константа В представляет собой фактор, зависящий как от заполнения колонки, так и от диффузии растворенного вещества в движущейся газовой фазе, а константа С зависит как от природы жидкой неподвижной фазы (растворителя), так и от физического состояния фазы в колонке. Эта последняя зависимость наиболее сложна, но, несмотря на это, С часто применяется для оценки влияния отношения количеств растворенного вещества и растворителя на величину ВЭТТ.

При больших скоростях газа-носителя второй член становится пренебрежимо малым, а само уравнение переходит в уравнение прямой: Н = А + Си

Важным параметром, сильно влияющим на размывание, является диаметр зерна сорбента; с его уменьшением уменьшаются члены уравнения Ван-Деемтера, обусловленные вихревой диффузией и внешней массопередачей.

Уравнение Ван-Деемтера позволяет проанализировать влияние различных параметров на размывание полосы. Такой анализ стимулирует поиск условий, обеспечивающих наиболее оптимальное проведение хроматографического процесса.

46. Опишите детекторы, наиболее часто используемые в жидкостной хроматографии, и принципы их работы.

В ходе развития жидкостной хроматографии было испытано более 20 типов детекторов. · К основным детекторам относят следующие:

1.) Оптические детекторы можно разделить на следующие классы: абсорбционные, работающие в ультрафиолетовой области спектр (190—380 мм); абсорбционные для видимой области спектра (380—800 мм); инфракрасный детектор (800—5000 нм); рефрактометрический, эмиссионные, флуориметрические. Наиболее часто в жидкостной хроматографии применяют фотометрические детекторы, работа которых основана на измерении поглощения (абсорбции) света в УФ или видимой областях спектра. Фотометрические детекторы имеют достаточно высокую чувствительность для поглощающих свет веществ, относительно нечувствительны к колебаниям потока подвижных фаз и изменениям температуры, достаточно удобны в работе, и обеспечивают возможность выбора длин волн.

2.) В отличие от фотометрических детекторов, реагирующих только на вещества, поглощающих свет в ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной областях спектра, рефрактометрический детектор(РМД) являются универсальным детектором в жидкостной хроматографии. Принцип действия основан на измерении величины преломления света элюента. РМД обладает средней чувствительностью, его показания в сильной степени зависят от колебаний параметров, влияющих на состав подвижной фазы, такие как давление, температура и концентрация анализируемого вещества. Поэтому РМД практически непригоден для градиентной хроматографии.

3.) Принцип действия флуориметрического детектора (ФМД) основан на измерении флуоресцентного излучения поглощенного света. Поглощение обычно проводят в УФ-области спектра при длине волны максимального поглощения для данной группы веществ, а излучение измеряют на выходе фильтра, не пропускающего лучи возбуждения. Длины волн флуоресцентного излучения всегда превышают длины волн поглощенного света.

4.) Еще к одному виду детекторов относятся электрохимические детекторы, работа которых основана на определении электрохимических свойств соединений в потоке элюента. В свою очередь электрохимическим детекторам относятся амперометрический детектор (детекция органических веществ, обладающих ОВ свойствами), кондуктометрический детектор (детекция ионов, основанная на измерении проводимости подвижной фазы) и кулонометрический детектор.

№47 Что такое нормально-фазовая и обращено-фазовая хроматография? Почему в частицах с привитой фазой силанольные группы экранированы?

Понятие «обращенный» пришло от классической ЖХ на силикагеле, где в «прямой» системе подвижная фаза неполярна. а неподвижная полярна (соответственно гексан и силикагель). По этому принципу «обращенная» система должна иметь полярную подвижную фазу и неполярную неподвижную (соответственно водный метанол и октадецилсилан на силикагеле, привитый химически).

Следовательно, в обращённофазовой системе есть смычл разделять неполярные соединения, в то время, как в прямой фазе – полярные.

Чтобы ответить на второй вопрос необходимо рассмотреть современны механизм изготовления обращеннофазовых сорбентов. Для получения обращенно-фазного сорбента гидроксилированный силикагель обычно обрабатывают хлорсиланами, которые вступают в реакцию довольно активно и образуют при этом устойчивые к гидролизу связи – Si-О–Si-С. Первоначально полагали, что все силанольные группы вступят в реакцию с образованием мономолекулярного слоя привитой фазы. На практике оказалось, что не все силанольные группы, а только 1,5–2,2 на 1 нм2 вступят в реакцию с алкилхлорсиланами, а остальные не могут реагировать вследствие стерических препятствий и остаются на поверхности сорбента.

Перед прививкой поверхность сорбента должна быть полностью гидроксилирована, однако сорбент не должен содержать адсорбированной воды. Прививку следует проводить с использованием монохлорсиланов, к примеру октадецилдиметилхлорсилана, в условиях, обеспечивающих наиболее полное протекание реакции с силанольными группами. После окончания прививки проводят «энд кеппинг», т.е. обработку триметилхлорсиланом для окончательного устᴘẚʜᴇния доступных силанольных групп на поверхности сорбента. Наконец, сорбент должен быть полностью отмыт после окончания реакции от всех остатков использовавшихся рактивов и побочных продукᴛᴏʙ реакции.

В связи с этй процедурой получается, что для наилучшего разделения необходимо полнотью экранировать свободные силанольные группы от подвижной фазы дабы избежать влияния процессов адсорбции и полярных взаимодействий на результаты разделения с помощью обращеннофазовой хроматографии.

№48 ВЭЖХ. Основы метода. Сорбенты для ВЭЖХ.

В конце 60-х годов прошлого столетия стал вопрос о повышении эффективности хроматографическх методов разделения веществ. Решение нашли в уменьшении размера частиц сорбента (до 5-1 мкм), однако, это повлекло за собой уменьшение входного давления движущей фазы на колонке, что потребовало применения высокого давления для увеличения скорости движения фазы. Что в дальнейшим и назвали ВЭЖХ.

Разработка жестких адсорбентов мелкого зернения (5 или 10 мкм), создание насосов высокого давления (свыше 200 атм) и проточных детекторов — все это обеспечило высокие характеристики ВЭЖХ. По временам разделения она не уступала газовой хроматографии, а по областям применения значительно ее превзошла.

Наиболее часто применяемый вариант ВЭЖХ – это обращеннофазовая система. Для такого анализа применяются обращенные сорбенты (из которых самый распространенный – это С18 ЕС (end capped)). С сорбентами для ВЭЖХ стал отдельный вопрос – ранее были разработаны пористые сорбенты на основе силикагеля, модифицированные различными привитыми фазами (фазами различной полярности), однако связи, которые образовывались между силанольными группами и фазой (Si—О—С) были неустойчивыми и легко гидролизовались (и, в полне возможно, разрушались под таким давлением), зато, в 1970 Киркланд разработал новый принцип связывания нужной фазы к силикагелю – связь типа (=Si—О—Si=), которая более устойчива к гидролизу и более стабильна. Однако, в в патриотических целях следует признать, что такие связи были открыты ранее советскими учеными - К.Д. Щербаковой и А.В. Киселевым в конце 50-х.

Сорбенты для ВЭЖХ

На основе целлюлозы, Флорисил, Углеродные сорбенты, Циклодекстрины, Полимеры с порами молекулярных размеров, Сверхсшитые полистиролы, Монолитные полимерные колонки, Монолитные колонки на основе силикагеля, Бипористые полимеры, Макроциклические антибиотики, Керамический диоксид титана, Поверхностно-пористые (по одним данным уже неиспользуются в колонках для разделения, только в предколонках), Силикагели с привитым фуллереном С60, Силикагели с привитыми жидкими кристаллами, Силикагели с привитыми ферроценовыми группами, Силикагели с иммобилизованным амминым комплексом меди, Силикагели с алкиламидными группами, Силикагели с каликсареновыми группами, Силикагели с фталоцианином меди, Силикагели с металлопорфиринами.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: