2. A kromatográfia kialakulása és fejlődése

A kromatográfia tudományos módszerként való megjelenése a kiváló orosz tudós, Mihail Semenovich Tsvet (1872-1919) nevéhez fűződik, aki 1903-ban fedezte fel a kromatográfiát a napenergia növényi pigmentekben való átalakulásának mechanizmusa kutatása során. Ezt az évet kell a kromatográfiás módszer létrehozásának időpontjának tekinteni.

KISASSZONY. A szín a vizsgálandó anyagok és a mozgófázis oldatát egy üvegcsőben lévő adszorbens oszlopon engedte át. Ezzel kapcsolatban módszerét oszlopkromatográfiának nevezték. 1938-ban N.A. Izmailov és M.S. Schreiber javasolta a Tsvet-módszer módosítását és az anyagok keverékének szétválasztását egy vékony adszorbens réteggel bevont lemezen. Így jött létre a vékonyréteg-kromatográfia, amely lehetővé tette az anyag mikromennyiségeivel történő elemzést.

1947-ben T.B. Gapon, E.N. Gapon és F.M. Shemyakin volt az első, aki az oldatban lévő ionok keverékének kromatográfiás elválasztását végezte, ezt a szorbens ionjai és az oldatban lévő ionok közötti cserereakcióval magyarázva. Így a kromatográfia másik irányát fedezték fel - az ioncserélő kromatográfiát. Jelenleg az ioncserélő kromatográfia a kromatográfiás módszer egyik legfontosabb területe.

E.N. és G.B. Gapon 1948-ban végrehajtotta azt, amit M.S. Színezd ki az anyagkeverék kromatográfiás elválasztásának lehetőségét a nehezen oldódó csapadékok oldhatóságának különbségei alapján. Az üledékkromatográfia megjelent.

1957-ben M. Goley javasolta egy szorbens alkalmazását a kapilláriscső belső falaira - kapilláris kromatográfiát. Ez az opció lehetővé teszi a többkomponensű keverékek mikromennyiségének elemzését.

A 60-as években lehetővé vált ionos és töltetlen gélek szintetizálása is szigorúan meghatározott pórusmérettel. Ez lehetővé tette a kromatográfia olyan változatának kidolgozását, amelynek lényege, hogy az anyagok keverékét a gél-gél kromatográfián való áthatolási képességük különbsége alapján választják el. Ez a módszer lehetővé teszi a különböző molekulatömegű anyagok keverékeinek elkülönítését.

Jelenleg a kromatográfia jelentős fejlődésen ment keresztül. Napjainkban számos kromatográfiás módszer, különösen más fizikai és fizikai-kémiai módszerekkel kombinálva, segíti a tudósokat és mérnököket a tudományos kutatás és technológia sokféle, gyakran nagyon összetett problémájának megoldásában.

Dmitrij Ivanovics Mengyelejev: hozzájárulás a kémia fejlődéséhez

Dmitrij Mengyelejev 1834. január 27-én (február 8-án) született Tobolszkban a gimnázium igazgatójának és a tobolszki tartomány állami iskoláinak megbízottjának, Ivan Pavlovics Mengyelejevnek és Maria Dmitrijevna Mengyelejevának, születési nevén Kornyilieva...

Zsírban oldódó vitaminok

A hipovitaminózis olyan betegség, amely a szervezetben a vitaminok hiányával jár. Bizonyos vitaminok hiánya vitaminhiány. Az étrendből származó vitaminok túlzott bevitelével hipervitaminózis, vitamintöbblettel összefüggő betegségek lépnek fel...

Az Orosz Kémiai Társaság története

Alekszandr Abramovics Voszkreszenszkij (1809-1880) - orosz szerves kémikus, egy nagy orosz kémikus iskola alapítója (Nyikolaj Nyikolajevics Zininnel együtt), a Szentpétervári Tudományos Akadémia levelező tagja (1864)...

Történelmi áttekintés a kémia fejlődésének főbb szakaszairól

Kolloid rendszerek a szervezetben és funkcióik

Kolloid rendszerekkel és tulajdonságaikkal kapcsolatos elképzelések kialakítása. Az ókori Egyiptom óta alkalmazzák a kolloid eljárásokat, például a festést és a ragasztást. A "kolloid" szót (a görög szóból, jelentése "ragasztó") T. Graham alkotta meg 1862-ben...

Alkánok polihalogén származékai

A fluorkémia története nem az ókori Egyiptomban vagy Föníciában, de még csak a középkori Arábiában sem kezdődik. A fluorkémia megjelenése a hidrogén-fluorid (Scheele, 1771), majd az elemi fluor (Moissan, 1886) felfedezésével kezdődött...

Hagyományosan egy laboratóriumi műhelyben végzett kísérlet formálja az empirikus gondolkodást. A hallgatók egy jelenséget vizsgálnak, szerkezeti elemeket azonosítanak benne, osztályozzák, összefüggéseket írnak le, de mindez tudatában megoszlik...

A kémia kialakulása

1). Az alkímia előtti időszak: a 3. századig. HIRDETÉS A kémia, az anyagok összetételének és átalakulásaik tudománya azzal kezdődik, hogy az ember felfedezte a tűz azon képességét, hogy megváltoztatja a természetes anyagokat. Nyilván az emberek tudták a rezet és a bronzot olvasztani, agyagtermékeket égetni...

A kromatográfiás módszerek egy bizonyos osztályozása az eljárás különféle jellemzőire épülhet...

A kromatográfiás eljárás fizikai-kémiai alapjai

A kromatográfia elméletének feladata a kromatográfiás zónák mozgásának és elmosódásának törvényszerűségének megállapítása. A kromatográfiás elméletek osztályozásának hátterében álló főbb tényezők...

Olaj és gáz kémiája

M.V. zseniális sejtése...

A kromatográfia mint elválasztási és elemzési módszer

kromatográfia keverék szorpciós deszorpció A kromatográfia egy fizikai és kémiai folyamat, amely egy anyag szorpciós és deszorpciós műveleteinek ismételt megismétlődésén alapul, amikor az anyag mozgófázis áramlásában mozog egy álló szorbens mentén...

A kémia evolúciója – azonnali kilátások

Miből állnak a kémiai vegyületek? Hogyan épülnek fel az anyag legkisebb részecskéi? Hogyan helyezkednek el az űrben? Mi köti össze ezeket a részecskéket? Miért lépnek reakcióba egyes anyagok egymással...

Nagyon keveset tudunk az elemzések lefolytatásáról az ókori Ruszban. Természetes, hogy mindig ellenőrizni kellett a különféle anyagok összetételét, Ruszban ezt füvészek, festők és kovácsok végezték; még speciális érckutató szakemberek is voltak...

Az analitikai kémia fejlődésének szakaszai Oroszországban

A kromatográfia felfedezője Mihail Szemjonovics Tsvet orosz tudós, botanikus és fizikai kémikus volt.

A kromatográfia felfedezése arra az időre nyúlik vissza, amikor Tsvet Szentpéterváron fejezte be diplomamunkáját (1900-1902), illetve az első munkaidőszakot Varsóban (1902-1903). A növényi pigmentek tanulmányozása során Tsvet nagyon enyhén eltérő pigmentek keverékének oldatát engedte át egy adszorbenssel töltött csövön - porított kalcium-karbonáttal, majd az adszorbenst tiszta oldószerrel mosta. A keverék egyes komponensei elváltak egymástól és színes csíkokat képeztek. A modern terminológia szerint Tsvet felfedezte a kromatográfia fejlődő változatát (folyékony adszorpciós kromatográfia fejlesztése). Tsvet a „Chromophylls in the Plant and Animal World” (1910) című könyvében vázolta fel a kromatográfia általa megalkotott változatának fejlesztésére irányuló kutatások főbb eredményeit, amely doktori disszertációja. kromatográfia gáz üledék ioncsere

Tsvet széles körben használta a kromatográfiás módszert nemcsak a keverék szétválasztására és többkomponensű jellegének megállapítására, hanem mennyiségi elemzésre is, ebből a célból üvegoszlopot tört és az adszorbens oszlopot rétegekre vágta. A Tsvet folyadékkromatográfiás berendezést fejlesztett ki, elsőként végzett kromatográfiás eljárásokat csökkentett nyomáson (szivattyúzás) és némi túlnyomáson, és ajánlásokat dolgozott ki a hatékony oszlopok elkészítésére. Emellett az új módszer számos alapfogalmát és kifejezését bevezette, mint a „kromatográfia”, „fejlődés”, „elmozdulás”, „kromatogram” stb.

A kromatográfiát eleinte nagyon ritkán alkalmazták, látens periódusa körülbelül 20 évig tartott, ezalatt csak nagyon kis számban jelentek meg a módszer különféle alkalmazásairól. És csak 1931-ben, R. Kuhn (Németország), A. Winterstein (Németország) és E. Lederer (Franciaország), akik a heidelbergi Wilhelm császár Orvosi Kutatóintézetének vegyi laboratóriumában dolgoztak (vezetője R. Kuhn). az a- és b-karotin izolálása a nyers karotinból, és ezzel demonstrálja a színfelfedezés értékét.

A kromatográfia fejlődésének fontos állomása volt a szovjet tudósok felfedezése, N.A. Izmailov és M.S. Schreiber a vékonyréteg-kromatográfiás módszerről (1938), amely lehetővé teszi az anyag mikromennyiségeivel történő elemzést.

A következő fontos lépés az volt, hogy A. Martin és R. Synge (Anglia) felfedezte a folyadék megoszlásos kromatográfia egy változatát az aminosavak acetil-származékainak vízzel telített szilikagéllel töltött oszlopon, kloroformot használva. oldószerként (1940). Ugyanakkor megállapították, hogy nem csak folyadék, hanem gáz is használható mozgófázisként. Néhány évvel később ezek a tudósok javasolták az aminosav-származékok elválasztását vízzel megnedvesített papíron butanollal mint mozgófázissal. Megvalósították az első kétdimenziós elválasztási rendszert is. Martin és Singh megkapta a kémiai Nobel-díjat a megoszlási kromatográfia felfedezéséért. (1952). Ezt követően Martin és A. James a gázeloszlási kromatográfia egy változatát hajtotta végre, a keverékeket DS-550 szilikon és sztearinsav vegyes szorbensén választották el (1952-1953). Azóta a gázkromatográfiás módszer fejlődött a legintenzívebben.

A gázkromatográfia egyik változata a kromatográfia, amelyben a gázelegyek elválasztásának javítása érdekében a mozgófázis - gáz mozgásával egyidejűleg a szorbensre és az elválasztandó keverékre egy mozgó hőmérsékleti mező hat. bizonyos gradiens a hossz mentén (A.A. Zhukhovitsky et al., 1951).

A kromatográfiás módszer kifejlesztéséhez jelentős mértékben járult hozzá G. Schwab (Németország), aki az ioncserélő kromatográfia megalapítója (1937-1940). Továbbfejlesztették a szovjet tudósok munkáiban, E.N. Gapon és T.B. Gapon, aki az oldatban lévő ionok keverékének kromatográfiás elválasztását végezte (F. M. Shemyakinnel, 1947), valamint megvalósította a Tsvet által megfogalmazott elképzelést az anyagkeverékek kromatográfiás elválasztásának lehetőségéről az oldhatóság különbsége alapján. gyengén oldódó üledékek (üledékkromatográfia, 1948).

Az ioncserélő kromatográfia fejlesztésének modern szakasza 1975-ben kezdődött G. Small, T. Stevens és W. Bauman (USA) munkája után, amelyben új analitikai módszert javasoltak, az ionkromatográfiát (a nagy teljesítményű kromatográfia egyik változata). ioncserélő kromatográfia konduktometriás detektálással).

Kiemelkedő jelentőségű volt a Perkin-Elmer cég munkatársa, M. Golay (USA) által a kromatográfia kapilláris változatának elkészítése (1956), amelyben szorbenst visznek fel a kapilláriscső belső falaira, ami lehetőség van többkomponensű keverékek mikromennyiségének elemzésére.

A 60-as évek végén. A folyadékkromatográfia iránti érdeklődés meredeken megnőtt. Megjelent a nagy teljesítményű folyadékkromatográfia (HPLC). Ezt elősegítette a rendkívül érzékeny detektorok, új szelektív polimer szorbensek és új berendezések, amelyek lehetővé teszik a nagy nyomáson történő működést. Jelenleg a HPLC vezető helyet foglal el az egyéb kromatográfiás módszerek között, és különféle változatokban valósítják meg.

1. Bemutatkozás.

2. A kromatográfia kialakulása és fejlődése.

3. A kromatográfiás módszerek osztályozása.

4. Kromatográfia szilárd állófázison:

a) gáz (gázadszorpciós) kromatográfia;

b) folyadék (folyadék adszorpciós) kromatográfia.

5. Kromatográfia folyékony állófázison:

a) gáz-folyadék kromatográfia;

b) gélkromatográfia.

6. Következtetés.

A spektrum sugaraihoz hasonlóan a pigmentkeverék különböző komponensei természetes módon oszlanak el egy kalcium-karbonát oszlopban, lehetővé téve minőségi és mennyiségi meghatározását. Az így kapott készítményt kromatogramnak, a javasolt módszert pedig kromatográfiának nevezem.

M. S. Tsvet, 1906

Bevezetés

Nemcsak a vegyésznek, hanem sok más szakembernek is szembe kell néznie az anyagok keverékének szétválasztásával és elemzésével.

Az egyes kémiai vegyületek és összetett keverékeik elválasztásának, elemzésének, szerkezetének és tulajdonságainak tanulmányozásának kémiai és fizikai-kémiai módszereinek erőteljes arzenáljában a kromatográfia az egyik vezető helyet foglalja el.

A kromatográfia egy fizikai-kémiai módszer gázok, gőzök, folyadékok vagy oldott anyagok keverékeinek elválasztására és elemzésére, valamint az egyes anyagok fizikai-kémiai tulajdonságainak meghatározására, amely a keverékek elválasztott komponenseinek két fázis: mozgó és állófázis közötti megoszlása alapján történik. Az állófázist alkotó anyagokat szorbenseknek nevezzük. Az állófázis lehet szilárd vagy folyékony. A mozgófázis egy szorbens rétegen átszűrt folyadék- vagy gázáram. A mozgófázis oldószerként és hordozóként funkcionál a vizsgált anyagkeverékben, amely gáz- vagy folyékony halmazállapotúvá alakul.

A szorpciónak két típusa van: adszorpció - anyagok felszívódása szilárd felületen és abszorpció - gázok és folyadékok feloldása folyékony oldószerekben.

2. A kromatográfia kialakulása és fejlődése

3. A kromatográfiás módszerek osztályozása

A kromatográfiás módszer módosításainak és változatainak sokfélesége megköveteli ezek rendszerezését vagy osztályozását.

Az osztályozás különböző jellemzők alapján történhet, nevezetesen:

1. fázisok összesítésének állapota;

2. elválasztó mechanizmus;

3. a folyamat végrehajtásának módja;

4. a folyamat célja.

Osztályozás a fázisok összesítési állapota szerint:

gáz (mozgó fázis - gáz), gáz-folyadék (mozgó fázis - gáz, állófázis - folyadék), folyadék (mozgó fázis - folyadék) kromatográfia.

Osztályozás elválasztási mechanizmus szerint.

Az adszorpciós kromatográfia az elemzett keverék egyes komponenseinek megfelelő adszorbensekkel történő szelektív adszorpcióján (abszorpcióján) alapul. Az adszorpciós kromatográfia folyadékra (folyadék adszorpciós kromatográfia) és gázra (gázadszorpciós kromatográfia) oszlik.

Az ioncserélő kromatográfia azon ioncsere folyamatok alkalmazásán alapul, amelyek az adszorbens mozgó ionjai és az elektrolitionok között lejátszódnak, amikor az analit oldatát ioncserélő anyaggal (ioncserélővel) töltött oszlopon vezetik át. Az ioncserélők oldhatatlan szervetlen és szerves nagy molekulatömegű vegyületek. Ioncserélőként alumínium-oxidot, permutit, szulfonált szenet és különféle szintetikus szerves ioncserélő anyagokat - ioncserélő gyantákat használnak.

Az üledékkromatográfia az elemzett keverék komponensei által speciális reagensekkel képződött csapadék eltérő oldhatóságán alapul. Például, ha Hg(II) és Pb-sók keverékének oldatát KI-oldattal előzetesen impregnált hordozóval ellátott oszlopon vezetjük át, két színes réteg képződik: a felső narancsvörös (HgI 2) ), az alsó pedig sárga színű (PbI 2).

Osztályozás a folyamat végrehajtásának módja szerint.

Az oszlopkromatográfia a kromatográfia olyan típusa, amelyben egy oszlopot használnak hordozóként egy álló oldószerhez.

A papírkromatográfia a kromatográfia olyan fajtája, amelyben oszlop helyett ásványi szennyeződéseket nem tartalmazó szűrőpapírcsíkokat vagy -lapokat használnak hordozóanyagként egy álló oldószerhez. Ebben az esetben a tesztoldat egy cseppjét, például Fe(III)- és Co(II)-sók oldatának keverékét cseppentjük egy papírcsík szélére. A papírt zárt kamrában szuszpendáljuk (1. ábra), szélét egy csepp tesztoldattal leeresztjük egy mozgó oldószerrel, például n-butil-alkohollal ellátott edénybe. A mozgó oldószer a papír mentén haladva nedvesíti azt. Ebben az esetben az elemzett keverékben lévő minden egyes anyag saját sebességével az oldószerrel azonos irányban mozog. Az ionok szétválasztása után a papírt megszárítják, majd reagenssel, jelen esetben K 4-oldattal permetezik, amely az elválasztott anyagokkal színes vegyületeket képez (vasionokkal kék, kobaltionokkal zöld). A kapott zónák színes foltok formájában lehetővé teszik az egyes komponensek jelenlétének meghatározását.

A papírkromatográfia szerves reagensek használatával kombinálva lehetővé teszi a kationok és anionok összetett keverékeinek minőségi elemzését. Egy kromatogramon egy reagens felhasználásával számos anyag kimutatható, mivel minden anyagot nemcsak a megfelelő szín, hanem a kromatogramon egy bizonyos lokalizációs hely is jellemez.

A vékonyréteg-kromatográfia egyfajta kromatográfia, amely elválasztási mechanizmusában hasonló a papírkromatográfiához. A különbség közöttük az, hogy papírlapok helyett vékony szorbens réteggel bevont lemezeken történik, amelyek por alakú alumínium-oxidból, cellulózból, zeolitokból, szilikagélből, kovaföldből stb. és álló oldószert tartva. A vékonyréteg-kromatográfia legfőbb előnye a berendezés egyszerűsége, a kísérlet egyszerűsége és nagy sebessége, az anyagok keverékének elválasztásának kellő tisztasága, valamint az anyag ultra-mikromennyiségeinek elemzésének lehetősége.

Osztályozás a kromatográfiás eljárás célja szerint.

A kromatográfia az anyagkeverékek minőségi és mennyiségi elemzésének módszereként (analitikai kromatográfia) a legnagyobb jelentőséggel bír.

A preparatív kromatográfia a kromatográfia egy olyan fajtája, amelyben az anyagok keverékének elválasztását preparatív céllal végzik, pl. többé-kevésbé jelentős mennyiségű anyag beszerzése tiszta formában, szennyeződésektől mentesen. A preparatív kromatográfia feladata lehet a betöményítés és az azt követő izolálás is a mikroszennyeződések formájában lévő anyagok keverékéből a fő anyaggá.

A nem analitikai kromatográfia a kromatográfia egyik fajtája, amelyet tudományos kutatási módszerként használnak. Rendszerek, például oldatok tulajdonságainak, a kémiai folyamatok kinetikájának, valamint a katalizátorok és adszorbensek tulajdonságainak tanulmányozására szolgál.

Tehát a kromatográfia egy univerzális módszer az anyagok keverékeinek elemzésére, az anyagok tiszta formában történő előállítására, valamint a rendszerek tulajdonságainak tanulmányozására szolgáló módszer.

4. Kromatográfia szilárd állófázison

a) Gáz (gázadszorpciós) kromatográfia

A gázkromatográfia olyan kromatográfiás módszer, amelyben a mozgófázis gáz. A gázkromatográfiát legszélesebb körben használják olyan anyagok és keverékeik szétválasztására, elemzésére és vizsgálatára, amelyek bomlás nélkül gőzállapotba kerülnek.

1. Bemutatkozás.

2. A kromatográfia kialakulása és fejlődése.

3. A kromatográfiás módszerek osztályozása.

4. Kromatográfia szilárd állófázison:

a) gáz (gázadszorpciós) kromatográfia;

b) folyadék (folyadék adszorpciós) kromatográfia.

5. Kromatográfia folyékony állófázison:

a) gáz-folyadék kromatográfia;

b) gélkromatográfia.

6. Következtetés.

M. S. Tsvet, 1906

Bevezetés

Nemcsak a vegyésznek, hanem sok más szakembernek is szembe kell néznie az anyagok keverékének szétválasztásával és elemzésével.

A szorpciónak két típusa van: adszorpció - anyagok felszívódása szilárd felületen és abszorpció - gázok és folyadékok feloldása folyékony oldószerekben.

2. A kromatográfia kialakulása és fejlődése

3. A kromatográfiás módszerek osztályozása

A kromatográfiás módszer módosításainak és változatainak sokfélesége megköveteli ezek rendszerezését vagy osztályozását.

Az osztályozás különböző jellemzők alapján történhet, nevezetesen:

1. fázisok összesítésének állapota;

2. elválasztó mechanizmus;

3. a folyamat végrehajtásának módja;

4. a folyamat célja.

Osztályozás a fázisok összesítési állapota szerint:

gáz (mozgó fázis - gáz), gáz-folyadék (mozgó fázis - gáz, állófázis - folyadék), folyadék (mozgó fázis - folyadék) kromatográfia.

Osztályozás elválasztási mechanizmus szerint.

Osztályozás a folyamat végrehajtásának módja szerint.

Az oszlopkromatográfia a kromatográfia olyan típusa, amelyben egy oszlopot használnak hordozóként egy álló oldószerhez.

Osztályozás a kromatográfiás eljárás célja szerint.

A kromatográfia az anyagkeverékek minőségi és mennyiségi elemzésének módszereként (analitikai kromatográfia) a legnagyobb jelentőséggel bír.

4. Kromatográfia szilárd állófázison

a) Gáz (gázadszorpciós) kromatográfia

A gázkromatográfia egyik változata a gázadszorpciós kromatográfia - ez egy olyan módszer, amelyben az állófázis szilárd adszorbens.

A gázkromatográfiában mozgófázisként (vivőgázként) inert gázt használnak: héliumot, nitrogént, argont, és sokkal ritkábban hidrogént és szén-dioxidot. Néha erősen illékony folyadékok gőzei szolgálnak vivőgázként.

A gázkromatográfiás eljárást általában speciális, gázkromatográfnak nevezett műszerekben végzik (3. ábra). Mindegyik rendelkezik egy vivőgáz-áramlást biztosító rendszerrel, egy rendszerrel a vizsgált keverék előkészítésére és bevezetésére, egy kromatográfiás oszloppal rendelkezik a hőmérsékletet szabályozó rendszerrel, egy elemző rendszerrel (detektorral) és egy rendszerrel az elválasztás eredményeinek rögzítésére. és elemzés (rögzítő).

A hőmérséklet fontos a gázadszorpciós kromatográfiában. Szerepe elsősorban a gáz-szilárd rendszer szorpciós egyensúlyának megváltoztatásában rejlik. A keverék komponenseinek szétválási foka, az oszlop hatékonysága és az elemzés teljes sebessége az oszlop hőmérsékletének helyes megválasztásától függ. Van egy bizonyos oszlophőmérséklet-tartomány, amelyen belül a kromatográfiás elemzés optimális. Ez a hőmérséklet-tartomány jellemzően a meghatározandó kémiai vegyület forráspontjához közeli tartományban van. Ha a keverék komponenseinek forráspontja nagymértékben különbözik egymástól, akkor az oszlop hőmérsékletének programozását alkalmazzuk.

A kromatográfiás oszlopban történő elválasztás a gázkromatográfiás analízis teljes folyamatának legfontosabb, de megelőző művelete. Általános szabály, hogy az oszlopot elhagyó bináris keverékek (vivőgáz - komponens) belépnek a detektorba. Itt az összetevők koncentrációjának időbeli változásait elektromos jellé alakítják át, amelyet egy speciális rendszer segítségével egy görbe, úgynevezett kromatogram formájában rögzítenek. A teljes kísérlet eredménye nagymértékben függ a detektortípus helyes megválasztásától és annak kialakításától. A detektoroknak többféle osztályozása létezik. Vannak differenciális és integrált detektorok. A differenciáldetektorok rögzítik az egyik jellemző (koncentráció vagy fluxus) pillanatnyi értékét az idő múlásával. Az integrált detektorok összegzik az anyag mennyiségét egy bizonyos időtartam alatt. Különféle működési elvű, érzékenységű és célú detektorokat is használnak: hővezetési, ionizációs, spektroszkópiai, tömegspektrometriás, coulometriás és sok más detektort.

A gázadszorpciós kromatográfia alkalmazásai

A gázadszorpciós kromatográfiát a vegyiparban és a petrolkémiai iparban használják a vegyi és petrolkémiai szintézis termékeinek, az olajfrakciók összetételének elemzésére, a reagensek tisztaságának és a kulcsfontosságú termékek tartalmának meghatározására a technológiai folyamatok különböző szakaszaiban stb.

Az állandó gázok és könnyű szénhidrogének, köztük az izomerek elemzése gázkromatográfiával 5-6 percet vesz igénybe. Korábban a hagyományos gázelemzőkkel ez az elemzés 5-6 óráig tartott. Mindez oda vezetett, hogy a gázkromatográfiát nemcsak kutatóintézetekben, valamint vezérlő- és mérőlaboratóriumokban kezdték széles körben alkalmazni, hanem az ipari vállalkozások komplex automatizálási rendszereinek részévé is vált.

Napjainkban az olaj- és gázmezők felkutatásánál is alkalmazzák a gázkromatográfiát, amely lehetővé teszi a talajból vett minták szervesanyag-tartalmának meghatározását, jelezve az olaj- és gázmezők közelségét.

A gázkromatográfiát sikeresen alkalmazzák a törvényszéki tudományban, ahol vérfoltok, benzin, olajok, drága élelmiszerek hamisítványai stb. mintáinak azonosítására használják. Nagyon gyakran gázkromatográfiát használnak a gépjárművezetők vérének alkoholtartalmának meghatározására. Elég néhány csepp vér egy ujjból, hogy kiderüljön, mennyit, mikor és milyen alkoholos italt ivott.

A gázkromatográfia lehetővé teszi számunkra, hogy értékes és egyedi információkat szerezzünk az élelmiszerek, például sajt, kávé, kaviár, konyak stb. illatának összetételéről. Néha a gázkromatográfiás analízissel nyert információk nem tetszenek számunkra. Például az élelmiszerekben gyakran túlzott mennyiségű peszticid található, vagy a gyümölcslevek triklór-etilént tartalmaznak, amelyet a tilalmakkal ellentétben a gyümölcs karotin kivonásának fokozására használtak, stb. De ez az információ védi az emberi egészséget.

Gyakran előfordul azonban, hogy az emberek egyszerűen figyelmen kívül hagyják a kapott információkat. Ez elsősorban a dohányzásra vonatkozik. A részletes gázkromatográfiás elemzés már régóta megállapította, hogy a cigaretták és cigaretták füstje legfeljebb 250 különböző szénhidrogént és származékait tartalmaz, amelyek közül körülbelül 50 rákkeltő. Emiatt a tüdőrák 10-szer gyakrabban fordul elő dohányosok körében, de még mindig emberek milliói mérgezik magukat, kollégáikat és rokonaikat.

A gázkromatográfiát széles körben alkalmazzák az orvostudományban számos gyógyszer tartalmának meghatározására, zsírsavak, koleszterin, szteroidok stb. szintjének meghatározására. a beteg testében. Az ilyen elemzések rendkívül fontos információkat nyújtanak az ember egészségi állapotáról, betegségének lefolyásáról és bizonyos gyógyszerek alkalmazásának hatékonyságáról.

A kohászat, a mikrobiológia, a biokémia, a növényvédő szerek és új gyógyszerek kifejlesztése, új polimerek, építőanyagok létrehozása és a gyakorlati emberi tevékenység számos más nagyon változatos területén történő tudományos kutatása elképzelhetetlen egy ilyen erős analitikai módszer nélkül. mint gázkromatográfia.

A gázkromatográfiát sikeresen alkalmazzák az emberi egészségre veszélyes policiklusos aromás vegyületek vízben és levegőben lévő tartalmának, a benzinkutak levegőjének benzinszintjének, a járművek kipufogógázainak összetételének meghatározására a levegőben stb.

Ezt a módszert széles körben használják a környezeti tisztaság ellenőrzésének egyik fő módszereként.

A gázkromatográfia fontos helyet foglal el életünkben, és óriási mennyiségű információval lát el bennünket. A nemzetgazdaság és a kutatószervezetek több mint 20 ezret használnak a legkülönfélébb gázkromatográfok közül, amelyek nélkülözhetetlenek a kutatók és mérnökök által nap mint nap szembesülő összetett probléma megoldásában.

b) Folyadék (folyadék adszorpciós) kromatográfia

A folyadékkromatográfia a kromatográfia olyan változatainak csoportja, amelyekben a mozgófázis folyadék.

A folyadékkromatográfia egyik változata a folyadékadszorpciós kromatográfia - ez egy olyan módszer, amelyben az állófázis szilárd adszorbens.

Bár a folyadékkromatográfiát korábban fedezték fel, mint a gázkromatográfiát, csak a huszadik század második felében lépett be a kivételesen intenzív fejlődés időszakába. Jelenleg a kromatográfiás eljárás elméletének és a műszertervezési technológiának fejlettségi fokát, az elválasztás hatékonyságát és gyorsaságát tekintve alig marad el a gázkromatográfiás elválasztási módszertől. A kromatográfia e két fő típusának azonban megvan a maga előnyben részesített alkalmazási területe. Ha a gázkromatográfia elsősorban 500-600 molekulatömegű vegyi anyagok elemzésére, elválasztására és vizsgálatára alkalmas, akkor a folyadékkromatográfia több száztól több milliós molekulatömegű anyagokra, beleértve a rendkívül összetett polimer makromolekulákat is. , fehérjék és nukleinsavak. Ugyanakkor a különböző kromatográfiás módszerek szembeállítása eleve nélkülözi a józan észt, hiszen a kromatográfiás módszerek sikeresen kiegészítik egymást, és másként kell megközelíteni az adott vizsgálat problémáját, nevezetesen azt, hogy melyik kromatográfiás módszer teszi lehetővé nagyobb sebességű, információs megoldást. tartalommal és alacsonyabb költségek mellett.

A gázkromatográfiához hasonlóan a modern folyadékkromatográfiában is olyan detektorokat használnak, amelyek lehetővé teszik az analit koncentrációjának folyamatos rögzítését az oszlopból kiáramló folyadékáramban.

A folyadékkromatográfiához nincs egyetlen univerzális detektor. Ezért minden konkrét esetben a legmegfelelőbb detektort kell kiválasztani. A legszélesebb körben használt ultraibolya, refraktometriás, mikroadszorpciós és transzport lángionizációs detektorok.

Spektrometriás detektorok. Az ilyen típusú detektorok rendkívül érzékeny szelektív eszközök, amelyek lehetővé teszik az anyagok nagyon kis koncentrációjának meghatározását a folyadékfázisú áramlásban. Leolvasásuk kevéssé függ a hőmérséklet-ingadozásoktól és a környezet egyéb véletlenszerű változásaitól. A spektrometrikus detektorok egyik fontos jellemzője a folyadékadszorpciós kromatográfiában használt legtöbb oldószer átlátszósága a munkahullámhossz-tartományban.

Az abszorpciót leggyakrabban az UV tartományban, ritkábban az IR tartományban alkalmazzák. Az UV-tartományban olyan eszközöket használnak, amelyek széles tartományban működnek - 200 nm-től a spektrum látható részéig, vagy bizonyos hullámhosszokon, leggyakrabban 280 és 254 nm-en. Sugárforrásként alacsony nyomású (254 nm), közepes nyomású (280 nm) higanylámpákat és megfelelő szűrőket használnak.

Mikroadszorpciós detektorok. A mikroadszorpciós detektorok működése azon alapul, hogy egy anyag adszorpciója során hő szabadul fel az adszorbensre, amellyel a detektorcella meg van töltve. Azonban nem a hőt mérik, hanem annak az adszorbensnek a hőmérsékletét, amelyre az adszorpció hatására felmelegszik.

A mikroadszorpciós detektor meglehetősen érzékeny műszer. Érzékenysége elsősorban az adszorpciós hőtől függ.

A mikroadszorpciós detektorok univerzálisak, szerves és szervetlen anyagok kimutatására egyaránt alkalmasak. Azonban nehéz belőlük kellően tiszta kromatogramot készíteni, különösen akkor, ha a keverék komponensei nem teljesen különülnek el.

5. Folyadék állófázisú kromatográfia

a) Gáz-folyadék kromatográfia

A gáz-folyadék kromatográfia olyan gázkromatográfiás módszer, amelyben az állófázis egy szilárd hordozóra lerakódott, alacsony illékonyságú folyadék.

Ezt a fajta kromatográfiát a folyadékok gázainak és gőzeinek szétválasztására használják.

A fő különbség a gáz-folyadék és a gázadszorpciós kromatográfia között az, hogy az első esetben a módszer a szilárd, inert hordozó által tartott folyékony filmből származó gáz vagy gőz feloldási folyamatán és ezt követő elpárologtatásán alapul; a második esetben az elválasztási folyamat a szilárd anyag - az adszorbens - felületén lévő gáz vagy gőz adszorpcióján és ezt követő deszorpcióján alapul.

A kromatográfiás eljárás vázlatosan a következőképpen ábrázolható. Illékony folyadékokból álló gázok vagy gőzök keverékét vivőgázárammal vezetik be egy álló, inert hordozóval töltött oszlopba, amelyen egy nem illékony folyadék (álló fázis) van elosztva. A vizsgált gázokat és gőzöket ez a folyadék elnyeli. Ezután az elválasztandó keverék komponenseit meghatározott sorrendben szelektíven kiszorítják az oszlopból.

A gáz-folyadék kromatográfia számos detektort használ, amelyek specifikusan reagálnak bármely szerves anyagra vagy meghatározott funkciós csoporttal rendelkező szerves anyagokra. Ide tartoznak az ionizációs detektorok, az elektronbefogó detektorok, a termionikus, spektrofotometriás és néhány egyéb detektor.

Lángionizációs detektor (FID). A FID működése azon alapul, hogy a hidrogénégő lángjába kerülő szerves anyagok ionizáción mennek keresztül, aminek következtében a detektorkamrában, amely egyben ionizációs kamra is, ionizációs áram keletkezik, amelynek erőssége arányos. a töltött részecskék számához.

A FID csak a szerves vegyületekre érzékeny, és nem vagy nagyon gyengén érzékeny olyan gázokra, mint a levegő, a kén- és szén-oxidok, a hidrogén-szulfid, az ammónia, a szén-diszulfid, a vízgőz és számos más szervetlen vegyület. A FID levegővel szembeni érzéketlensége lehetővé teszi a különböző szerves anyagok által okozott légszennyezés meghatározására.

A FID-vel végzett munka során 3 gázt használnak: vivőgázt (hélium vagy nitrogén), hidrogént és levegőt. Mindhárom gáznak nagy tisztaságúnak kell lennie.

Argon detektor. Az argondetektorban az ionizációt a meghatározandó anyag molekuláinak ütközése okozza a radioaktív B sugárzás hatására keletkező metastabil argonatomokkal.

Termionikus detektor. A termikus detektor működési elve az, hogy az égő lángjában elpárolgó alkálifém-sók szelektíven reagálnak halogéneket vagy foszfort tartalmazó vegyületekkel. Ilyen vegyületek hiányában a detektor ionizációs kamrájában az alkálifém-atomok egyensúlya jön létre. A foszforatomok jelenléte az alkálifém atomokkal való reakciójuk következtében felborítja ezt az egyensúlyt, és ionáram megjelenését idézi elő a kamrában.

Mivel a termionos detektor a legnagyobb érzékenységgel rendelkezik a foszfortartalmú vegyületekre, ezért foszfornak nevezik. Ezt a detektort főként szerves foszfátos peszticidek, rovarirtó szerek és számos biológiailag aktív vegyület elemzésére használják.

b) Gélkromatográfia

A gélkromatográfia (gélszűrés) különböző molekulatömegű anyagok keverékeinek szétválasztására szolgáló módszer az elemzett oldat térhálósított sejtgélen keresztül történő szűrésével.

Anyagkeverékek szétválása akkor következik be, ha ezen anyagok molekuláinak mérete eltérő, és a gélszemcsék pórusainak átmérője állandó, és csak azokon a molekulákon tud áthaladni, amelyek mérete kisebb, mint a lyukak átmérője. gél pórusokat. A vizsgált keverék oldatának szűrésekor a gél pórusaiba behatoló kisebb molekulák megmaradnak az ezekben a pórusokban lévő oldószerben, és lassabban mozognak a gélréteg mentén, mint azok a nagy molekulák, amelyek nem képesek behatolni a pórusokba. Így a gélkromatográfia lehetővé teszi az anyagok keverékének elkülönítését ezen anyagok részecskéinek méretétől és molekulatömegétől függően. Ez az elválasztási módszer meglehetősen egyszerű, gyors, és ami a legfontosabb, lehetővé teszi az anyagok keverékeinek enyhébb körülmények közötti szétválasztását, mint a többi kromatográfiás módszer.

Ha megtöltünk egy oszlopot gélgranulátummal, majd különféle, különböző molekulatömegű anyagok oldatát öntjük bele, akkor ahogy az oldat a gélréteg mentén halad az oszlopban, ez a keverék szétválik.

A kísérlet kezdeti szakasza: az elemzett keverék oldatának felvitele az oszlopban lévő gélrétegre. A második szakasz - a gél nem akadályozza meg a kis molekulák diffúzióját a pórusokba, míg a nagy molekulák a gélszemcséket körülvevő oldatban maradnak. Ha a gélréteget tiszta oldószerrel mossuk, a nagy molekulák az oldószer sebességéhez közeli sebességgel kezdenek mozogni, míg a kis molekuláknak először a gél belső pórusaiból kell a szemcsék közötti térfogatba diffundálniuk, és így megmaradnak. és az oldószerrel később kimossák. Az anyagok keverékét molekulatömegük szerint választják el. Az anyagokat a molekulatömeg csökkenésének sorrendjében mossuk ki az oszlopból.

Gélkromatográfia alkalmazása.

A gélkromatográfia fő célja a nagy molekulatömegű vegyületek keverékeinek szétválasztása és a polimerek molekulatömeg-eloszlásának meghatározása.

A gélkromatográfiát azonban egyformán alkalmazzák közepes molekulatömegű és még kis molekulatömegű anyagok keverékeinek elválasztására is. Ebben az esetben nagy jelentősége van annak, hogy a gélkromatográfia lehetővé teszi az elválasztást szobahőmérsékleten, ami kedvezően különbözteti meg a gáz-folyadék kromatográfiától, amely melegítést igényel az analitoknak a gőzfázisba való átviteléhez.

Az anyagok keverékének gélkromatográfiával történő szétválasztása akkor is lehetséges, ha az elemzett anyagok molekulatömege nagyon közel van, vagy akár egyenlő is. Ebben az esetben az oldott anyagok és a gél kölcsönhatását használják. Ez a kölcsönhatás olyan jelentős lehet, hogy kiküszöböli a molekulaméretbeli különbségeket. Ha a géllel való kölcsönhatás természete a különböző anyagoknál eltérő, akkor ez a különbség felhasználható a kérdéses keverék elkülönítésére.

Példa erre a gélkromatográfia alkalmazása pajzsmirigybetegségek diagnosztizálására. A diagnózist az elemzés során meghatározott jódmennyiség határozza meg.

A gélkromatográfia alkalmazásának bemutatott példái megmutatják, hogy a gélkromatográfia tág lehetőségeket kínál a legkülönfélébb analitikai problémák megoldására.

Következtetés

A kromatográfia, mint a minket körülvevő világ megértésének tudományos módszere, folyamatosan fejlődik és fejlődik. Ma már olyan gyakran és széles körben alkalmazzák a tudományos kutatásban, az orvostudományban, a molekuláris biológiában, a biokémiában, a technológiában és a nemzetgazdaságban, hogy nagyon nehéz olyan tudásterületet találni, ahol ne alkalmaznák a kromatográfiát.

A kromatográfia, mint kutatási módszer, kivételes képességeivel, erőteljes tényező az egyre bonyolultabb világ megértésében és átalakításában annak érdekében, hogy elfogadható feltételeket teremtsünk az emberi tartózkodáshoz bolygónkon.

BIBLIOGRÁFIA

1. Aivazov B.V. Bevezetés a kromatográfiába. – M.: Felsőiskola, 1983 – p. 8-18, 48-68, 88-233.

2. Kreshkov A.P. Az analitikai kémia alapjai. Elméleti alap. Kvalitatív elemzés, első könyv, 4. kiadás, átdolgozva. M., „Kémia”, 1976 – p. 119-125.

3. Sakodinsky K.I., Orekhov B.I. Kromatográfia a tudományban és a technológiában. – M.: Tudás, 1982 – p. 3-20, 28-38, 58-59.

Az elmúlt évszázad számos felfedezése Mikhail Cvet orosz tudósnak és kromatográfiás elemzési módszerének köszönhető. Kiváló kutatók nagy része köszönheti sikereit neki, sokan kaptak Nobel-díjat!

„...Michael Tsvet munkája nélkül nekünk, minden „pigmentgyártónak” semmi dolgunk nem lenne...” – ez az egyik híres angol tudós véleménye.

Mihail Semenovich Tsvet (1872–1919) - egy olasz nő és egy orosz értelmiségi fia. Olaszországban született Asti városában, Torinó közelében. 1891-ben Mihail a genfi gimnáziumban végzett, és belépett a Genfi Egyetem Fizikai és Matematikai Karára. „A sejtélettan tanulmányozása a protoplazma, a plazmamembránok és a kloroplasztiszok ismeretéhez” című disszertációja után Tsvet 1896 októberében természettudományi doktori címet kapott. Ugyanezen év decemberében megérkezett Szentpétervárra.

Mihail nem tudta, hogy a Genfi Egyetemen szerzett tudományos fokozatot nem ismerik el Oroszországban. Ezért a híres botanikusnak, Andrej Szergejevics Famintsinnak kellett dolgoznia, aki a klorofillt is tanulmányozta, mondhatni madárként. Szentpéterváron Tsvet más kiváló botanikusokkal és növényfiziológusokkal találkozott: I.P. Borodin, M.S. Voronin, A.N. Beketov. Eredeti gondolkodók ragyogó társadalma volt, gazdag ötletekben és gyakorlott kísérletezőkben. Tsvet folytatta a kloroplasztiszokkal kapcsolatos kutatásait, miközben az új mestervizsgákra és a disszertáció megvédésére készült. 1899-ben sikeres vizsgát tett, majd 1901. szeptember 23-án védte meg diplomamunkáját a kazanyi egyetemen.

1901 novembere óta Cvet asszisztensként dolgozik a Varsói Egyetem Növények Anatómiai és Élettani Tanszékén. A Természetkutatók és Orvosok XI. Kongresszusán Mihail Semenovich „A klorofill élettani kutatásának módszerei és feladatai” című jelentést készített, amelyben először számolt be az adszorpciós kromatográfia módszeréről.

Mikhail Semenovich hosszú ideig megoldotta a zöld levél pigmentek elválasztásának problémáját, és tulajdonságaikban nagyon hasonlóak. Ezenkívül a levelek más, nagyon fényes pigmenteket is tartalmaznak - karotinoidokat. A karotinoidoknak köszönhető, hogy ősszel sárga, narancssárga és bíbor levelek jelennek meg. Amíg azonban a klorofillok el nem pusztultak, szinte lehetetlen volt elválasztani őket a karotinoidoktól.

Amint azt Yu.G. Chirkov szerint a Color felfedezése reakció volt az akkor létező nyers és pigmentölő módszerekre, amelyekkel szétválasztották őket.

Először a klorofill alkoholos kivonatát extraháltuk, majd három órán át forraltuk erős lúg (maró kálium) hozzáadásával. Ennek eredményeként a klorofill összetevőire - zöld és sárga pigmentekre - bomlik.

De ennek a főzetnek a készítése során (szinte alkímiai manipulációk) a természetes klorofill megsemmisülhet. És akkor a kutató pigmentdarabokkal, vagy akár azok kémiai átalakulásának termékeivel foglalkozna."

S.E. arról ír, hogyan történt a nagy felfedezés. Shnol: „Vett egy üvegcsövet, megtöltötte krétaporral, és a legfelső rétegre öntött egy kis alkoholos kivonatot majd M.S. elkezdett cseppenként csepegtetni a csőbe, a tiszta alkohol cseppenként eluálta a pigmenteket a krétaszemcsékből, amelyek a csőben lefelé haladtak, és viszont az oldószer új adagjaihoz juttatta őket a kissé eltérő adszorpciós erősség (a mozgó oldószer által hordozott könnyű eluálás) miatt, a különböző pigmentek különböző sebességgel mozogtak a krétaoszlopon, és a krétában egységes színű, tiszta anyagok sávokat alkottak. Ez egy élénkzöld csík, egy kicsit sárgább zöld csík - ez a kétféle klorofil - és egy élénk sárga-narancssárga csík, amelyet M.S.

„A szín megmutatta – írja Chirkov –, hogy amikor a folyadékban oldott növényi pigmenteket színtelen porózus szorbens rétegen vezetik át, az egyes pigmentek színes zónák formájában helyezkednek el - minden pigmentnek megvan a maga színe vagy legalábbis a szorbens por (ez lehet kréta, porcukor...) adszorbeál (felületesen felszívódik: a latin adsorbere „lenyelni”) a különböző pigmenteket egyenlőtlen erősséggel: egyesek az oldat áramával tovább „csúszhatnak”, mások közelebb kerülnek visszatartásra. Az így létrejövő, rétegenként színes szorbensoszlopot Color szerint kromatogramnak, a módszert pedig kromatogramnak – kromatográfiának nevezik.

Így oldódott meg a megoldhatatlannak tűnő probléma. A módszer zseniálisan egyszerűnek bizonyult. Teljesen eltér a korábban alkalmazott nehézkes, reagensigényes eljárásoktól.

Talán ez az egyszerűség volt az oka annak, hogy kortársai többsége vagy nem fogadta el ezt a csodálatos felfedezést, vagy ami még szomorúbb, élesen fellázadt szerzője ellen.

De az idő mindent a helyére rakott. A színes kromatográfiát a klorofill tanulmányozására találták ki. Ő volt az első, aki izolált egy anyagot, amelyet klorofill alfa-nak és béta-klorofillnak nevezett el. Nemcsak pigmentek, hanem színtelen, színezetlen keverékek - fehérjék, szénhidrátok - vizsgálatára is alkalmasnak bizonyult. A huszadik század hatvanas éveire már több ezer tanulmányt szenteltek a kromatográfiának. A kromatográfia univerzális módszerré vált.

"...Az anyagok kromatográfiás szétválasztásának M. Tsvet által felfedezett elve a kromatográfiás elemzés számos különböző módszerének hátterében áll. Használata nélkül a 20. század tudományos és technológiai vívmányainak többsége lehetetlen lett volna...

Mindezek középpontjában egy általános gondolat áll. Ez egyszerű. Ez lényegében a geometriai progresszió ötlete. Legyen két olyan anyag, amelyek minden tulajdonságukban nagyon hasonlóak. Sem csapadék, sem extrakció, sem adszorpció nem tudja észrevehető mértékben elválasztani őket egymástól. Adszorbeálódjon egy anyag a felületen, például kalcium-karbonát (azaz kevesebb, mint 1 százalék).

Más szavakkal, az adszorbensen lévő tartalma 0,99-e lesz a másik tartalmának. Kezeljük az adszorbenst valamilyen oldószerrel úgy, hogy mindkét anyag deszorpciója (leválása) és elúciója (elmosódása) megtörténjen, és mindkettő az adszorbensből az oldószerbe kerüljön, és ezt a keletkező oldatot vigyük át az adszorbens friss részéhez. Ekkor az első anyag részaránya az adszorbens felületén ismét egyenlő lesz a második tartalom 0,99-ével, azaz az eredeti mennyiség 0,99 x 0,99 = 0,98-a adszorbeálódik. Végezzük el újra az elúciót és az adszorpciót - most az első anyag részaránya 0,98 x 0,99 = 0,97 lesz a második tartalmának. Ahhoz, hogy az adszorbens következő adagjában az első anyag tartalma csak 1 százaléka legyen a másodiknak, az adszorpciós-elúciós ciklust körülbelül 200-szor kell megismételni...

Az anyagok elválasztására szolgáló többszörös újraadszorpció ötlete módosítható az anyagok keverékének többszörös újraelosztására nem elegyedő oldószerek rendszerében. Ez a megoszlási kromatográfia alapja. Ugyanez a gondolat húzódik meg az elektroforézis modern módszereinek hátterében, ahol az anyagok keveréke különböző sebességgel mozog különböző adszorbenseken keresztül elektromos térben.