2. Fremveksten og utviklingen av kromatografi

Fremveksten av kromatografi som en vitenskapelig metode er assosiert med navnet på den fremragende russiske forskeren Mikhail Semenovich Tsvet (1872 - 1919), som i 1903 oppdaget kromatografi under forskning på mekanismen for konvertering av solenergi i plantepigmenter. Dette året bør betraktes som datoen for opprettelsen av den kromatografiske metoden.

M.S. Fargen førte en løsning av analytter og mobil fase gjennom en kolonne av adsorbent inneholdt i et glassrør. I denne forbindelse ble metoden hans kalt kolonnekromatografi. I 1938 ble N.A. Izmailov og M.S. Schreiber foreslo å modifisere Tsvets metode og separere en blanding av stoffer på en plate belagt med et tynt lag adsorbent. Slik oppsto tynnsjiktskromatografi, som muliggjorde analyse med mikromengder av et stoff.

I 1947 ble T.B. Gapon, E.N. Gapon og F.M. Shemyakin var den første som utførte kromatografisk separasjon av en blanding av ioner i en løsning, og forklarte det med tilstedeværelsen av en utvekslingsreaksjon mellom ionene i sorbenten og ionene i løsningen. Dermed ble en annen retning for kromatografi oppdaget - ionebytterkromatografi. For tiden er ionebytterkromatografi et av de viktigste områdene i den kromatografiske metoden.

E.N. og G.B. Gapon i 1948 utførte det som ble uttrykt av M.S. Fargelegg ideen om muligheten for kromatografisk separasjon av en blanding av stoffer basert på forskjeller i løselighet av tungtløselige bunnfall. Sedimentkromatografi dukket opp.

I 1957 foreslo M. Goley å påføre en sorbent på de indre veggene av et kapillærrør - kapillærkromatografi. Dette alternativet tillater analyse av mikromengder av multikomponentblandinger.

På 60-tallet ble det mulig å syntetisere både ioniske og uladede geler med strengt definerte porestørrelser. Dette gjorde det mulig å utvikle en versjon av kromatografi, hvis essens er å skille en blanding av stoffer basert på forskjellen i deres evne til å penetrere gelen - gelkromatografi. Denne metoden lar deg skille blandinger av stoffer med forskjellige molekylvekter.

For tiden har kromatografi fått betydelig utvikling. I dag hjelper en rekke kromatografimetoder, spesielt i kombinasjon med andre fysiske og fysisk-kjemiske metoder, forskere og ingeniører med å løse en lang rekke, ofte svært komplekse, problemer innen vitenskapelig forskning og teknologi.

Dmitry Ivanovich Mendeleev: bidrag til utviklingen av kjemi

Dmitry Mendeleev ble født 27. januar (8. februar 1834 i Tobolsk i familien til direktøren for gymnaset og tillitsmann for offentlige skoler i Tobolsk-provinsen Ivan Pavlovich Mendeleev og Maria Dmitrievna Mendeleeva, født Kornilieva...

Fettløselige vitaminer

Hypovitaminose er en sykdom forbundet med mangel på vitaminer i kroppen. Fraværet av visse vitaminer er vitaminmangel. Med et overdrevent inntak av vitaminer fra kostholdet oppstår hypervitaminose, sykdommer assosiert med overflødig vitaminer...

Historien om det russiske kjemiske samfunn

Alexander Abramovich Voskresensky (1809-1880) - russisk organisk kjemiker, grunnlegger (sammen med Nikolai Nikolaevich Zinin) av en stor skole av russiske kjemikere, tilsvarende medlem av St. Petersburg Academy of Sciences (1864)...

Historisk oversikt over hovedstadiene i utviklingen av kjemi

Kolloidsystemer i kroppen og deres funksjoner

Utvikling av ideer om kolloidale systemer og deres egenskaper. Kolloidale prosesser som farging og liming har vært brukt siden det gamle Egypt. Ordet "kolloid" (fra det greske ordet som betyr "lim") ble laget av T. Graham i 1862...

Polyhalogenderivater av alkaner

Historien om fluorkjemi begynner ikke i det gamle Egypt eller Fønikia, eller til og med i middelalderens Arabia. Fremveksten av fluorkjemi begynte med oppdagelsen av hydrogenfluorid (Scheele, 1771) og deretter elementært fluor (Moissan, 1886) ...

Tradisjonelt sett former et eksperiment i et laboratorieverksted empirisk tenkning. Studentene undersøker et fenomen, identifiserer strukturelle elementer i det, klassifiserer dem, beskriver sammenhenger, men alt dette er delt i bevissthet ...

Dannelsen av kjemi

1). Før-alkymisk periode: til det 3. århundre. AD Kjemi, vitenskapen om sammensetningen av stoffer og deres transformasjoner, begynner med menneskets oppdagelse av ildens evne til å endre naturlige materialer. Tilsynelatende visste folk hvordan man smelte kobber og bronse, brenne leireprodukter ...

En spesiell klassifisering av kromatografiske metoder kan være basert på ulike karakteristiske trekk ved prosessen ...

Fysisk-kjemiske grunnlaget for den kromatografiske prosessen

Oppgaven til teorien om kromatografi er å etablere lovene for bevegelse og uskarphet av kromatografiske soner. De viktigste faktorene som ligger til grunn for klassifiseringen av kromatografiteorier...

Kjemi av olje og gass

M.V.s strålende gjetning...

Kromatografi som metode for separasjon og analyse

kromatografiblanding sorpsjon desorpsjon Kromatografi er en fysisk og kjemisk prosess basert på gjentatt repetisjon av sorpsjons- og desorpsjonshandlingene til et stoff når det beveger seg i en strøm av den mobile fasen langs en stasjonær sorbent...

Evolusjon av kjemi - umiddelbare utsikter

Hva er kjemiske forbindelser laget av? Hvordan er de minste materiepartiklene bygget opp? Hvordan er de plassert i verdensrommet? Hva forener disse partiklene? Hvorfor reagerer noen stoffer med hverandre...

Svært lite er kjent om gjennomføringen av analyser i det gamle Russland. Naturligvis var det alltid nødvendig å kontrollere sammensetningen av ulike materialer, og i Rus ble dette gjort av urtespesialister, fargestoffer og smeder; det var til og med spesielle malmutforskere...

Stadier av utvikling av analytisk kjemi i Russland

Oppdageren av kromatografi var den russiske vitenskapsmannen, botanikeren og fysisk kjemiker Mikhail Semyonovich Tsvet.

Oppdagelsen av kromatografi går tilbake til tiden Tsvet fullførte sin masteroppgave i St. Petersburg (1900 - 1902) og den første arbeidsperioden i Warszawa (1902 - 1903). Mens han studerte plantepigmenter, førte Tsvet en løsning av en blanding av svært litt forskjellige pigmenter gjennom et rør fylt med en adsorbent - pulverisert kalsiumkarbonat, og vasket deretter adsorbenten med et rent løsningsmiddel. De enkelte komponentene i blandingen skilte seg og dannet fargede striper. I følge moderne terminologi oppdaget Tsvet en utviklende versjon av kromatografi (utvikling av væskeadsorpsjonskromatografi). Tsvet skisserte hovedresultatene av forskning på utviklingen av versjonen av kromatografi han skapte i boken "Chromophylls in the Plant and Animal World" (1910), som er hans doktorgradsavhandling. kromatografi gass sediment ionebytting

Tsvet brukte den kromatografiske metoden mye, ikke bare for å separere en blanding og etablere dens multikomponent-natur, men også for kvantitativ analyse; for dette formålet brøt han en glasskolonne og kuttet adsorbentkolonnen i lag. Tsvet utviklet utstyr for væskekromatografi, var den første som utførte kromatografiske prosesser ved redusert trykk (pumping) og ved noe overtrykk, og utviklet anbefalinger for klargjøring av effektive kolonner. I tillegg introduserte han mange grunnleggende konsepter og termer for den nye metoden, som "kromatografi", "utvikling", "forskyvning", "kromatogram", etc.

Kromatografi ble først brukt svært sjelden, dens latente periode varte i omtrent 20 år, hvor det bare dukket opp et svært lite antall rapporter om ulike anvendelser av metoden. Og først i 1931 klarte R. Kuhn (Tyskland), A. Winterstein (Tyskland) og E. Lederer (Frankrike), som arbeidet i det kjemiske laboratoriet (ledet av R. Kuhn) ved Keiser Wilhelm-instituttet for medisinsk forskning i Heidelberg. å isolere a - og b-karoten fra råkaroten og derved demonstrere verdien av Color discovery.

Et viktig stadium i utviklingen av kromatografi var oppdagelsen av sovjetiske forskere N.A. Izmailov og M.S. Schreiber av tynnsjiktskromatografimetoden (1938), som tillater analyse med mikromengder av et stoff.

Det neste viktige trinnet var oppdagelsen av A. Martin og R. Synge (England) av en variant av væskepartisjonskromatografi ved bruk av eksemplet med separasjon av acetylderivater av aminosyrer på en kolonne fylt med silikagel mettet med vann, ved bruk av kloroform som løsningsmiddel (1940). Samtidig ble det bemerket at ikke bare væske, men også gass kan brukes som en mobil fase. Noen år senere foreslo disse forskerne å separere aminosyrederivater på vannfuktet papir med butanol som mobil fase. De implementerte også det første todimensjonale separasjonssystemet. Martin og Singh mottok Nobelprisen i kjemi for deres oppdagelse av partisjonskromatografi. (1952). Deretter utførte Martin og A. James en versjon av gassfordelingskromatografi, og separerte blandinger på en blandet sorbent av silikon DS-550 og stearinsyre (1952 - 1953). Siden den gang har gasskromatografimetoden fått den mest intensive utviklingen.

En av variantene av gasskromatografi er krotermografi, der, for å forbedre separasjonen av en blanding av gasser, samtidig med bevegelsen av den mobile fasen - gass, sorbenten og blandingen som separeres påvirkes av et bevegelig temperaturfelt med en viss gradient langs lengden (A.A. Zhukhovitsky et al., 1951).

Et betydelig bidrag til utviklingen av den kromatografiske metoden ble gitt av G. Schwab (Tyskland), som var grunnleggeren av ionebytterkromatografi (1937 - 1940). Det ble videreutviklet i verkene til sovjetiske forskere E.N. Gapon og T.B. Gapon, som utførte den kromatografiske separasjonen av en blanding av ioner i løsning (sammen med F.M. Shemyakin, 1947), og implementerte også ideen uttrykt av Tsvet om muligheten for kromatografisk separasjon av en blanding av stoffer basert på forskjellen i løselighet av lite løselige sedimenter (sedimentær kromatografi, 1948).

Det moderne stadiet i utviklingen av ionebytterkromatografi begynte i 1975 etter arbeidet til G. Small, T. Stevens og W. Bauman (USA), der de foreslo en ny analytisk metode kalt ionekromatografi (en variant av høyytelse). ionebytterkromatografi med konduktometrisk deteksjon).

Av eksepsjonell betydning var opprettelsen av en ansatt i Perkin-Elmer-selskapet, M. Golay (USA), av en kapillærversjon av kromatografi (1956), der en sorbent påføres de indre veggene av et kapillærrør, som gjør det mulig å analysere mikromengder av multikomponentblandinger.

På slutten av 60-tallet. Interessen for væskekromatografi har økt kraftig. Høy ytelse væskekromatografi (HPLC) dukket opp. Dette ble tilrettelagt ved å lage svært følsomme detektorer, nye selektive polymersorbenter og nytt utstyr som tillater drift ved høyt trykk. For tiden inntar HPLC en ledende posisjon blant andre kromatografimetoder og er implementert i forskjellige versjoner.

1. Introduksjon.

2. Fremveksten og utviklingen av kromatografi.

3. Klassifisering av kromatografiske metoder.

4. Kromatografi på en fast stasjonær fase:

a) gass (gass adsorpsjon) kromatografi;

b) væske (væskeadsorpsjon) kromatografi.

5. Kromatografi på en flytende stasjonær fase:

a) gass-væskekromatografi;

b) gelkromatografi.

6. Konklusjon.

I likhet med strålene i spekteret er de forskjellige komponentene i pigmentblandingen naturlig fordelt i en kolonne av kalsiumkarbonat, noe som muliggjør deres kvalitative og kvantitative bestemmelse. Jeg kaller preparatet oppnådd på denne måten et kromatogram, og den foreslåtte metoden - kromatografisk.

M. S. Tsvet, 1906

Introduksjon

Ikke bare kjemikeren, men også mange andre spesialister må forholde seg til behovet for å separere og analysere en blanding av stoffer.

I det kraftige arsenalet av kjemiske og fysisk-kjemiske metoder for separasjon, analyse, studier av strukturen og egenskapene til individuelle kjemiske forbindelser og deres komplekse blandinger, opptar kromatografi en av de ledende stedene.

Kromatografi er en fysisk-kjemisk metode for å separere og analysere blandinger av gasser, damper, væsker eller oppløste stoffer og bestemme de fysisk-kjemiske egenskapene til individuelle stoffer, basert på fordelingen av de separerte komponentene i blandinger mellom to faser: mobil og stasjonær. Stoffene som utgjør den stasjonære fasen kalles sorbenter. Den stasjonære fasen kan være fast eller flytende. Den mobile fasen er en strøm av væske eller gass filtrert gjennom et sorbentlag. Den mobile fasen fungerer som et løsningsmiddel og bærer av den analyserte blandingen av stoffer, omdannet til en gassformig eller flytende tilstand.

Det er to typer sorpsjon: adsorpsjon - absorpsjon av stoffer av en fast overflate og absorpsjon - oppløsning av gasser og væsker i flytende løsemidler.

2. Fremveksten og utviklingen av kromatografi

I 1957 foreslo M. Goley å påføre en sorbent på de indre veggene av et kapillærrør - kapillærkromatografi. Dette alternativet tillater analyse av mikromengder av multikomponentblandinger.

3. Klassifisering av kromatografiske metoder

Variasjonen av modifikasjoner og varianter av kromatografimetoden krever deres systematisering eller klassifisering.

Klassifiseringen kan være basert på ulike egenskaper, nemlig:

1. tilstand av aggregering av faser;

2. separasjonsmekanisme;

3. metode for å utføre prosessen;

4. formålet med prosessen.

Klassifisering i henhold til tilstanden til aggregering av faser:

gass (mobil fase - gass), gass-væske (mobil fase - gass, stasjonær fase - væske), væske (mobil fase - væske) kromatografi.

Klassifisering etter separasjonsmekanisme.

Adsorpsjonskromatografi er basert på selektiv adsorpsjon (absorpsjon) av individuelle komponenter i den analyserte blandingen med passende adsorbenter. Adsorpsjonskromatografi deles inn i væske (væskeadsorpsjonskromatografi) og gass (gassadsorpsjonskromatografi).

Ionebytterkromatografi er basert på bruk av ionebytterprosesser som skjer mellom mobile ioner av adsorbenten og elektrolytioner når en løsning av analytten føres gjennom en kolonne fylt med et ionebytterstoff (ionebytter). Ionebyttere er uløselige uorganiske og organiske høymolekylære forbindelser. Aluminiumoksid, permutitt, sulfonert karbon og ulike syntetiske organiske ionebytterstoffer - ionebytterharpikser brukes som ionebyttere.

Sedimentær kromatografi er basert på den forskjellige løseligheten av utfelling dannet av komponentene i den analyserte blandingen med spesielle reagenser. For eksempel, når en løsning av en blanding av Hg (II) og Pb-salter føres gjennom en kolonne med en bærer pre-impregnert med en KI-løsning, dannes 2 fargede lag: det øvre, farget oransje-rødt (HgI 2 ), og den nedre, farget gul (PbI 2).

Klassifisering i henhold til metoden for å utføre prosessen.

Kolonnekromatografi er en type kromatografi der en kolonne brukes som bærer for et stasjonært løsningsmiddel.

Papirkromatografi er en type kromatografi der man i stedet for en kolonne bruker strimler eller ark med filterpapir som ikke inneholder mineralske urenheter som bærer for et stasjonært løsemiddel. I dette tilfellet påføres en dråpe av testløsningen, for eksempel en blanding av løsninger av Fe(III)- og Co(II)-salter, på kanten av en papirstrimmel. Papiret er suspendert i et lukket kammer (fig. 1), kanten med en dråpe av testløsningen påført det senkes ned i en beholder med et mobilt løsningsmiddel, for eksempel n-butylalkohol. Det mobile løsemidlet, som beveger seg langs papiret, fukter det. I dette tilfellet beveger hvert stoff i den analyserte blandingen seg med sin iboende hastighet i samme retning som løsningsmidlet. Etter at separasjonen av ioner er fullført, tørkes papiret og sprayes deretter med et reagens, i dette tilfellet en K 4-løsning, som danner fargede forbindelser med stoffene som separeres (blått med jernioner, grønt med koboltioner). De resulterende sonene i form av fargede flekker gjør det mulig å bestemme tilstedeværelsen av individuelle komponenter.

Papirkromatografi i kombinasjon med bruk av organiske reagenser gir mulighet for kvalitativ analyse av komplekse blandinger av kationer og anioner. På ett kromatogram som bruker ett reagens, kan en rekke stoffer påvises, siden hvert stoff er preget ikke bare av den tilsvarende fargen, men også av en viss lokaliseringsplassering på kromatogrammet.

Tynnsjiktskromatografi er en type kromatografi som i sin separasjonsmekanisme ligner papirkromatografi. Forskjellen mellom dem er at i stedet for papirark, utføres separasjonen på plater belagt med et tynt lag sorbent laget av pulverisert aluminiumoksid, cellulose, zeolitter, silikagel, kiselgur, etc. og holder et stasjonært løsningsmiddel. Hovedfordelen med tynnsjiktskromatografi er enkelheten til utstyret, enkelheten og høyhastigheten til eksperimentet, den tilstrekkelige klarheten i separasjonen av en blanding av stoffer og muligheten for å analysere ultramikromengder av et stoff.

Klassifisering i henhold til formålet med den kromatografiske prosessen.

Kromatografi er av størst betydning som metode for kvalitativ og kvantitativ analyse av stoffblandinger (analytisk kromatografi).

Preparativ kromatografi er en type kromatografi der separasjonen av en blanding av stoffer utføres for preparative formål, dvs. for å oppnå mer eller mindre betydelige mengder stoffer i ren form, fri for urenheter. Oppgaven med preparativ kromatografi kan også være konsentrasjonen og påfølgende isolering fra en blanding av stoffer inneholdt i form av mikrourenheter til hovedstoffet.

Ikke-analytisk kromatografi er en type kromatografi som brukes som en vitenskapelig forskningsmetode. Det brukes til å studere egenskapene til systemer, for eksempel løsninger, kinetikken til kjemiske prosesser og egenskapene til katalysatorer og adsorbenter.

Så, kromatografi er en universell metode for å analysere blandinger av stoffer, oppnå stoffer i deres rene form, samt en metode for å studere egenskapene til systemene.

4. Kromatografi på en fast stasjonær fase

a) Gass (gass adsorpsjon) kromatografi

Gasskromatografi er en kromatografisk metode der den mobile fasen er gass. Gasskromatografi er mest brukt for separering, analyse og studie av stoffer og deres blandinger som går over i en damptilstand uten nedbrytning.

1. Introduksjon.

2. Fremveksten og utviklingen av kromatografi.

3. Klassifisering av kromatografiske metoder.

4. Kromatografi på en fast stasjonær fase:

a) gass (gass adsorpsjon) kromatografi;

b) væske (væskeadsorpsjon) kromatografi.

5. Kromatografi på en flytende stasjonær fase:

a) gass-væskekromatografi;

b) gelkromatografi.

6. Konklusjon.

M. S. Tsvet, 1906

Introduksjon

Ikke bare kjemikeren, men også mange andre spesialister må forholde seg til behovet for å separere og analysere en blanding av stoffer.

Det er to typer sorpsjon: adsorpsjon - absorpsjon av stoffer av en fast overflate og absorpsjon - oppløsning av gasser og væsker i flytende løsemidler.

2. Fremveksten og utviklingen av kromatografi

I 1957 foreslo M. Goley å påføre en sorbent på de indre veggene av et kapillærrør - kapillærkromatografi. Dette alternativet tillater analyse av mikromengder av multikomponentblandinger.

3. Klassifisering av kromatografiske metoder

Variasjonen av modifikasjoner og varianter av kromatografimetoden krever deres systematisering eller klassifisering.

Klassifiseringen kan være basert på ulike egenskaper, nemlig:

1. tilstand av aggregering av faser;

2. separasjonsmekanisme;

3. metode for å utføre prosessen;

4. formålet med prosessen.

Klassifisering i henhold til tilstanden til aggregering av faser:

gass (mobil fase - gass), gass-væske (mobil fase - gass, stasjonær fase - væske), væske (mobil fase - væske) kromatografi.

Klassifisering etter separasjonsmekanisme.

Klassifisering i henhold til metoden for å utføre prosessen.

Kolonnekromatografi er en type kromatografi der en kolonne brukes som bærer for et stasjonært løsningsmiddel.

Klassifisering i henhold til formålet med den kromatografiske prosessen.

Kromatografi er av størst betydning som metode for kvalitativ og kvantitativ analyse av stoffblandinger (analytisk kromatografi).

Så, kromatografi er en universell metode for å analysere blandinger av stoffer, oppnå stoffer i deres rene form, samt en metode for å studere egenskapene til systemene.

4. Kromatografi på en fast stasjonær fase

a) Gass (gass adsorpsjon) kromatografi

En av variantene av gasskromatografi er gassadsorpsjonskromatografi - dette er en metode der den stasjonære fasen er en fast adsorbent.

I gasskromatografi brukes en inert gass som en mobil fase (bæregass): helium, nitrogen, argon og mye sjeldnere hydrogen og karbondioksid. Noen ganger fungerer damper fra svært flyktige væsker som bæregassen.

Den gasskromatografiske prosessen utføres vanligvis i spesielle instrumenter kalt gasskromatografer (fig. 3). Hver av dem har et system for å tilføre en bæregassstrøm, et system for å forberede og introdusere blandingen som studeres, en kromatografisk kolonne med et system for å regulere temperaturen, et analysesystem (detektor) og et system for registrering av separasjonsresultatene og analyse (opptaker).

Temperatur er viktig i gassadsorpsjonskromatografi. Dens rolle ligger først og fremst i å endre sorpsjonslikevekten i gass-faststoffsystemet. Graden av separasjon av komponentene i blandingen, effektiviteten til kolonnen og den totale analysehastigheten avhenger av riktig valg av kolonnetemperatur. Det er et visst kolonnetemperaturområde innenfor hvilket kromatografisk analyse er optimal. Vanligvis er dette temperaturområdet i området nær kokepunktet til den kjemiske forbindelsen som bestemmes. Når kokepunktene til blandingskomponentene avviker sterkt fra hverandre, brukes programmering av kolonnetemperaturen.

Separasjon i en kromatografisk kolonne er den viktigste, men foreløpige operasjonen av hele prosessen med gasskromatografisk analyse. Som regel kommer binære blandinger (bæregass - komponent) som forlater kolonnen inn i deteksjonsanordningen. Her blir endringer i konsentrasjonen av komponenter over tid omdannet til et elektrisk signal, registrert ved hjelp av et spesielt system i form av en kurve som kalles et kromatogram. Resultatene av hele eksperimentet avhenger i stor grad av riktig valg av detektortype og dens design. Det finnes flere klassifiseringer av detektorer. Det finnes differensial- og integrerte detektorer. Differensialdetektorer registrerer den øyeblikkelige verdien av en av egenskapene (konsentrasjon eller fluks) over tid. Integrerte detektorer oppsummerer mengden av et stoff over en viss tidsperiode. Detektorer av forskjellige driftsprinsipper, følsomhet og formål brukes også: termisk konduktometrisk, ionisering, spektroskopisk, massespektrometrisk, coulometrisk og mange andre.

Anvendelser av gassadsorpsjonskromatografi

Gassadsorpsjonskromatografi brukes i den kjemiske og petrokjemiske industrien for å analysere produkter av kjemisk og petrokjemisk syntese, sammensetningen av oljefraksjoner, bestemme renheten av reagenser og innholdet av nøkkelprodukter i forskjellige stadier av teknologiske prosesser, etc.

Analyse av permanente gasser og lette hydrokarboner, inkludert isomerer, ved bruk av gasskromatografi tar 5–6 minutter. Tidligere, med tradisjonelle gassanalysatorer, varte denne analysen 5–6 timer. Alt dette førte til det faktum at gasskromatografi begynte å bli mye brukt, ikke bare i forskningsinstitutter og kontroll- og målelaboratorier, men også ble en del av komplekse automatiseringssystemer til industrielle bedrifter.

I dag brukes også gasskromatografi i letingen etter olje- og gassfelt, noe som gjør det mulig å bestemme innholdet av organiske stoffer i prøver tatt fra jord, som indikerer nærheten til olje- og gassfelt.

Gasskromatografi er vellykket brukt i rettsmedisinsk vitenskap, der den brukes til å fastslå identiteten til prøver av blodflekker, bensin, oljer, forfalskninger av dyre matvarer, etc. Svært ofte brukes gasskromatografi for å bestemme alkoholinnholdet i blodet til bilførere. Noen få dråper blod fra en finger er nok til å finne ut hvor mye, når og hva slags alkoholholdig drikk han drakk.

Gasskromatografi lar oss få verdifull og unik informasjon om sammensetningen av luktene til matvarer, som ost, kaffe, kaviar, konjakk, etc. Noen ganger gleder ikke informasjonen som oppnås ved gasskromatografisk analyse oss. For eksempel finnes det ofte for store mengder plantevernmidler i matvarer, eller fruktjuice inneholder trikloretylen, som i motsetning til forbud ble brukt for å øke graden av karotenutvinning fra frukt osv. Men det er denne informasjonen som beskytter menneskers helse.

Imidlertid er det ofte tilfeller der folk bare neglisjerer informasjonen som mottas. Dette gjelder først og fremst røyking. Detaljert gasskromatografisk analyse har lenge fastslått at røyken fra sigaretter og sigaretter inneholder opptil 250 forskjellige hydrokarboner og deres derivater, hvorav ca. 50 er kreftfremkallende. Dette er grunnen til at lungekreft er 10 ganger mer vanlig hos røykere, men millioner av mennesker fortsetter fortsatt å forgifte seg selv, sine kolleger og slektninger.

Gasskromatografi er mye brukt i medisin for å bestemme innholdet av en rekke medikamenter, bestemme nivået av fettsyrer, kolesterol, steroider, etc. i pasientens kropp. Slike analyser gir ekstremt viktig informasjon om tilstanden til en persons helse, sykdomsforløpet og effektiviteten av å bruke visse medisiner.

Vitenskapelig forskning innen metallurgi, mikrobiologi, biokjemi, i utviklingen av plantevernmidler og nye medisiner, i etableringen av nye polymerer, byggematerialer og i mange andre svært forskjellige områder av praktisk menneskelig aktivitet er umulig å forestille seg uten en så kraftig analytisk metode som gasskromatografi.

Gasskromatografi brukes med suksess til å bestemme innholdet av polysykliske aromatiske forbindelser som er farlige for menneskers helse i vann og luft, nivået av bensin i luften på bensinstasjoner, sammensetningen av kjøretøyeksosgasser i luften, etc.

Denne metoden er mye brukt som en av hovedmetodene for å overvåke miljørenhet.

Gasskromatografi inntar en viktig plass i livene våre, og gir oss en kolossal mengde informasjon. Den nasjonale økonomien og forskningsorganisasjonene bruker mer enn 20 tusen av et bredt utvalg av gasskromatografer, som er uunnværlige assistenter for å løse mange komplekse problemer som forskere og ingeniører står overfor hver dag.

b) Væske (væskeadsorpsjon) kromatografi

Væskekromatografi er en gruppe varianter av kromatografi der den mobile fasen er en væske.

En av variantene av væskekromatografi er væskeadsorpsjonskromatografi - dette er en metode der den stasjonære fasen er en fast adsorbent.

Selv om væskekromatografi ble oppdaget tidligere enn gasskromatografi, gikk den først inn i en periode med eksepsjonelt intensiv utvikling i andre halvdel av det tjuende århundre. For tiden, når det gjelder graden av utvikling av teorien om den kromatografiske prosessen og instrumentell designteknologi, når det gjelder effektivitet og separasjonshastighet, er den neppe dårligere enn den gasskromatografiske separasjonsmetoden. Imidlertid har hver av disse to hovedtypene kromatografi sitt eget foretrukne bruksområde. Hvis gasskromatografi er egnet hovedsakelig for analyse, separering og studier av kjemiske stoffer med en molekylvekt på 500 - 600, kan væskekromatografi brukes for stoffer med en molekylvekt fra flere hundre til flere millioner, inkludert ekstremt komplekse makromolekyler av polymerer , proteiner og nukleinsyrer. Samtidig er kontrastering av ulike kromatografiske metoder iboende blottet for sunn fornuft, siden kromatografiske metoder med hell utfyller hverandre, og selve problemet med en bestemt studie må tilnærmes annerledes, nemlig hvilken kromatografisk metode som gjør det mulig å løse det med større hastighet, informasjon innhold og til lavere kostnader.

Som i gasskromatografi bruker moderne væskekromatografi detektorer som gjør det mulig å kontinuerlig registrere konsentrasjonen av analytten i væskestrømmen som strømmer fra kolonnen.

Det finnes ingen enkelt universaldetektor for væskekromatografi. Derfor bør den best egnede detektoren velges i hvert enkelt tilfelle. De mest brukte er ultrafiolette, refraktometriske, mikroadsorpsjons- ogorer.

Spektrometriske detektorer. Detektorer av denne typen er svært sensitive selektive enheter som gjør det mulig å bestemme svært små konsentrasjoner av stoffer i en væskefasestrøm. Avlesningene deres avhenger lite av temperatursvingninger og andre tilfeldige endringer i miljøet. En av de viktige egenskapene til spektrometriske detektorer er gjennomsiktigheten til de fleste løsningsmidler som brukes i væskeadsorpsjonskromatografi i arbeidsbølgelengdeområdet.

Absorpsjon brukes oftest i UV-regionen, sjeldnere i IR-regionen. I UV-området brukes enheter som opererer i et bredt område - fra 200 nm til den synlige delen av spekteret, eller ved visse bølgelengder, oftest ved 280 og 254 nm. Lavtrykk (254 nm), middels trykk (280 nm) kvikksølvlamper og passende filtre brukes som strålingskilder.

Mikroadsorpsjonsdetektorer. Driften av mikroadsorpsjonsdetektorer er basert på frigjøring av varme under adsorpsjonen av et stoff på adsorbenten som detektorcellen er fylt med. Det er imidlertid ikke varme som måles, men temperaturen på adsorbenten som den varmes opp til som følge av adsorpsjon.

En mikroadsorpsjonsdetektor er et ganske høysensitivt instrument. Dens følsomhet avhenger først og fremst av adsorpsjonsvarmen.

Mikroadsorpsjonsdetektorer er universelle, egnet for å detektere både organiske og uorganiske stoffer. Imidlertid er det vanskelig å oppnå tilstrekkelig klare kromatogrammer fra dem, spesielt når komponentene i blandingen er ufullstendig separert.

5. Væskestasjonær fasekromatografi

a) Gass-væskekromatografi

Gass-væskekromatografi er en gasskromatografisk metode der den stasjonære fasen er en lavflyktig væske avsatt på en fast bærer.

Denne typen kromatografi brukes til å separere gasser og damper av væsker.

Hovedforskjellen mellom gass-væske- og gassadsorpsjonskromatografi er at i det første tilfellet er metoden basert på bruk av en prosess for oppløsning og påfølgende fordampning av gass eller damp fra en væskefilm holdt av en fast inert bærer; i det andre tilfellet er separasjonsprosessen basert på adsorpsjon og påfølgende desorpsjon av gass eller damp på overflaten av et fast stoff - adsorbenten.

Kromatografiprosessen kan skjematisk representeres som følger. En blanding av gasser eller damper av flyktige væsker introduseres av en strøm av bæregass i en kolonne fylt med en stasjonær inert bærer som en ikke-flyktig væske (stasjonær fase) er fordelt på. Gassene og dampene som studeres blir absorbert av denne væsken. Deretter fortrenges komponentene i blandingen som skal separeres selektivt i en viss rekkefølge fra kolonnen.

Gass-væskekromatografi bruker en rekke detektorer som spesifikt reagerer på ethvert organisk stoff eller på organiske stoffer med en bestemt funksjonell gruppe. Disse inkluderer ioniseringsdetektorer, elektronfangstdetektorer, termioniske, spektrofotometriske og noen andre detektorer.

Flammeioniseringsdetektor (FID). Driften av FID er basert på det faktum at organiske stoffer som kommer inn i flammen til en hydrogenbrenner gjennomgår ionisering, som et resultat av at det oppstår en ioniseringsstrøm i detektorkammeret, som også er et ioniseringskammer, hvis styrke er proporsjonal til antall ladede partikler.

FID er kun følsom for organiske forbindelser og er ikke følsomme eller svært svakt følsomme for gasser som luft, oksider av svovel og karbon, hydrogensulfid, ammoniakk, karbondisulfid, vanndamp og en rekke andre uorganiske forbindelser. FIDs ufølsomhet for luft gjør at den kan brukes til å bestemme luftforurensning fra ulike organiske stoffer.

Ved arbeid med FID brukes 3 gasser: bæregass (helium eller nitrogen), hydrogen og luft. Alle 3 gassene skal ha høy renhetsgrad.

Argon detektor. I en argon-detektor er ionisering forårsaket av kollisjonen av molekyler av stoffet som bestemmes med metastabile argon-atomer dannet som følge av eksponering for radioaktiv B-stråling.

Termionisk detektor. Prinsippet for driften av den termioniske detektoren er at alkalimetallsalter, som fordamper i brennerflammen, selektivt reagerer med forbindelser som inneholder halogener eller fosfor. I fravær av slike forbindelser etableres en likevekt av alkalimetallatomer i detektorens ioniseringskammer. Tilstedeværelsen av fosforatomer på grunn av deres reaksjon med alkalimetallatomer forstyrrer denne likevekten og forårsaker utseendet til en ionestrøm i kammeret.

Siden den termioniske detektoren har høyest følsomhet for fosforholdige forbindelser, kalles den fosfor. Denne detektoren brukes hovedsakelig til analyse av organofosfat-sprøytemidler, insektmidler og en rekke biologisk aktive forbindelser.

b) Gelkromatografi

Gelkromatografi (gelfiltrering) er en metode for å separere blandinger av stoffer med ulik molekylvekt ved å filtrere den analyserte løsningen gjennom tverrbundne cellulære geler.

Separasjon av en blanding av stoffer skjer hvis størrelsen på molekylene til disse stoffene er forskjellige, og diameteren på porene i gelkornene er konstant og kan bare passere gjennom de molekylene hvis størrelse er mindre enn diameteren til hullene i gel porene. Ved filtrering av en løsning av den analyserte blandingen, blir mindre molekyler, som trenger inn i porene i gelen, holdt tilbake i løsningsmidlet i disse porene og beveger seg langs gellaget langsommere enn store molekyler som ikke er i stand til å trenge inn i porene. Dermed lar gelkromatografi deg separere en blanding av stoffer avhengig av størrelsen og molekylvekten til partiklene til disse stoffene. Denne separasjonsmetoden er ganske enkel, rask, og viktigst av alt, den lar deg separere blandinger av stoffer under mildere forhold enn andre kromatografiske metoder.

Hvis du fyller en kolonne med gelgranulat og deretter heller en løsning av forskjellige stoffer med forskjellig molekylvekt inn i den, vil denne blandingen skille seg når løsningen beveger seg langs gellaget i kolonnen.

Den innledende perioden av eksperimentet: påføring av en løsning av den analyserte blandingen på gellaget i kolonnen. Det andre trinnet - gelen forhindrer ikke diffusjon av små molekyler inn i porene, mens store molekyler forblir i løsningen som omgir gelgranulene. Når gellaget vaskes med et rent løsemiddel, begynner store molekyler å bevege seg med en hastighet nær oppløsningsmidlets hastighet, mens små molekyler først må diffundere fra de indre porene i gelen inn i volumet mellom kornene og holdes derfor tilbake. og vasket ut av løsningsmidlet senere. En blanding av stoffer separeres i henhold til deres molekylvekt. Stoffer vaskes ut av kolonnen i rekkefølge etter synkende molekylvekt.

Påføring av gelkromatografi.

Hovedformålet med gelkromatografi er å skille blandinger av høymolekylære forbindelser og bestemme molekylvektsfordelingen til polymerer.

Gelkromatografi brukes imidlertid like mye til å separere blandinger av stoffer med middels molekylvekt og til og med forbindelser med lav molekylvekt. I dette tilfellet er det av stor betydning at gelkromatografi tillater separasjon ved romtemperatur, noe som skiller den gunstig fra gass-væskekromatografi, som krever oppvarming for å overføre analyttene til dampfasen.

Separasjon av en blanding av stoffer ved gelkromatografi er også mulig når molekylvektene til de analyserte stoffene er svært nær eller til og med like. I dette tilfellet brukes interaksjonen av oppløste stoffer med gelen. Denne interaksjonen kan være så betydelig at den kansellerer ut forskjeller i molekylstørrelser. Hvis arten av interaksjonen med gelen er forskjellig for forskjellige stoffer, kan denne forskjellen brukes til å skille blandingen av interesse.

Et eksempel er bruken av gelkromatografi for å diagnostisere skjoldbruskkjertelsykdommer. Diagnosen er etablert av mengden jod som bestemmes under analysen.

De gitte eksemplene på bruk av gelkromatografi viser dens brede muligheter for å løse en lang rekke analytiske problemer.

Konklusjon

Som en vitenskapelig metode for å forstå verden rundt oss, er kromatografi i stadig utvikling og forbedring. I dag brukes det så ofte og så mye innen vitenskapelig forskning, medisin, molekylærbiologi, biokjemi, teknologi og nasjonal økonomi at det er svært vanskelig å finne et kunnskapsfelt der kromatografi ikke brukes.

Kromatografi som en forskningsmetode med sine eksepsjonelle evner er en kraftig faktor for å forstå og transformere den stadig mer komplekse verden for å skape akseptable forhold for menneskelig bolig på planeten vår.

BIBLIOGRAFI

1. Aivazov B.V. Introduksjon til kromatografi. – M.: Videregående skole, 1983 – s. 8-18, 48-68, 88-233.

2. Kreshkov A.P. Grunnleggende om analytisk kjemi. Teoretisk grunnlag. Kvalitativ analyse, bok én, 4. utgave, revidert. M., "Kjemi", 1976 – s. 119-125.

3. Sakodinsky K.I., Orekhov B.I. Kromatografi i vitenskap og teknologi. – M.: Kunnskap, 1982 – s. 3-20, 28-38, 58-59.

Mange funn fra det siste århundret skyldes den russiske forskeren Mikhail Tsvet og hans metode for kromatografisk analyse. Et stort antall fremragende forskere skylder ham sine suksesser, og mange mottok Nobelpriser!

"...Uten arbeidet til Michael Tsvet, ville vi, alle "pigmentprodusentene," ikke hatt noe å gjøre..." - dette mener en berømt engelsk vitenskapsmann.

Mikhail Semenovich Tsvet (1872–1919) - sønn av en italiensk kvinne og en russisk intellektuell. Han ble født i Italia i byen Asti, nær Torino. I 1891 ble Mikhail uteksaminert fra Geneva Gymnasium og gikk inn på fakultetet for fysikk og matematikk ved Universitetet i Genève. Etter å ha presentert sin avhandling "Studie av cellefysiologi. Materialer for kunnskap om bevegelsen av protoplasma, plasmamembraner og kloroplaster," tok Tsvet i oktober 1896 doktorgrad i naturvitenskap. I desember samme år ankommer han St. Petersburg.

Mikhail visste ikke at en akademisk grad fra Universitetet i Genève ikke er anerkjent i Russland. Derfor måtte han jobbe for den berømte botanikeren Andrei Sergeevich Famintsin, som også studerte klorofyll, kan man si, som en fugl. I St. Petersburg møtte Tsvet andre fremragende botanikere og plantefysiologer: I.P. Borodin, M.S. Voronin, A.N. Beketov. Det var et strålende samfunn av originale tenkere, rik på ideer og dyktige eksperimentatorer. Tsvet fortsatte sin forskning på kloroplaster, mens han forberedte seg til nye mastereksamener og forsvaret av avhandlingen. Han besto eksamenene i 1899, og forsvarte sin masteroppgave ved Kazan University 23. september 1901.

Siden november 1901 har Cvet jobbet som assistent ved Institutt for anatomi og fysiologi av planter ved Universitetet i Warszawa. På XI Congress of Naturalists and Doctors laget Mikhail Semenovich en rapport "Metoder og oppgaver for fysiologisk forskning av klorofyll", der han først rapporterte om metoden for adsorpsjonskromatografi.

I lang tid løste Mikhail Semenovich problemet med å skille grønne bladpigmenter, og de er veldig like i egenskaper. I tillegg inneholder bladene andre, veldig lyse pigmenter - karotenoider. Det er takket være karotenoider at gule, oransje og karmosinrøde blader vises om høsten. Men inntil klorofyllene ble ødelagt, var det nesten umulig å skille dem fra karotenoidene.

Som bemerket av Yu.G. Chirkov, "tilsynelatende var oppdagelsen av Color en reaksjon på de da eksisterende rå- og pigmentdrepende metodene for å skille dem. Her er en av teknikkene.

Først ble et alkoholekstrakt av klorofyll ekstrahert, deretter ble det kokt i tre timer med tilsetning av sterk alkali (kaustisk kalium) til løsningen. Som et resultat brytes klorofyll ned i komponentene - grønne og gule pigmenter.

Men i prosessen med å lage denne trylledrikken (nesten alkymistiske manipulasjoner), kan naturlig klorofyll bli ødelagt. Og så ville forskeren ha å gjøre med biter av pigmenter, eller til og med produktene av deres kjemiske transformasjon."

S.E. skriver om hvordan den store oppdagelsen fant sted. Shnol: "Han tok et glassrør, fylte det med krittpulver og helte litt alkoholekstrakt av blader på det øverste laget. Ekstraktet var brungrønt i fargen, og det øverste laget av krittsøylen ble i samme farge. Og så begynte M.S. å helle dråper ovenfra i røret med kritt, ren alkohol. Dråpe for dråpe eluerte neste porsjon av løsemidlet pigmenter fra krittkornene, som beveget seg nedover røret. Der adsorberte ferske krittkorn pigmentene og , på sin side ga dem til nye deler av løsningsmidlet. På grunn av litt forskjellige adsorpsjonsstyrker (lett eluering) medført av det mobile løsningsmidlet, beveget forskjellige pigmenter seg langs krittkolonnen med forskjellige hastigheter og dannet jevnt fargede bånd av rene stoffer i krittsøyle. Det var vakkert. En lys grønn stripe, en stripe litt gulere enn grønn - dette er to typer klorofyll - og en lys gul-oransje stripe av karotenoider. M.S. kalte dette bildet et kromatogram."

"Farge viste," skriver Chirkov, "at når plantepigmenter oppløst i væske føres gjennom et lag med fargeløs porøs sorbent, er individuelle pigmenter plassert i form av fargede soner - hvert pigment har sin egen farge eller i det minste nyanse. Sorbentpulver. (dette kan være kritt, melis ...) adsorberer (absorberer overfladisk: det latinske adsorbere betyr "svelge") forskjellige pigmenter med ulik styrke: noen kan "glide" lenger med strømmen av løsningen, andre vil bli holdt nærmere. Den lag-for-lag fargede kolonnen av sorbent oppnådd på denne måten ble kalt et kromatogram etter farge, og metoden - kromatografi."

Slik ble det tilsynelatende uløselige problemet løst. Metoden viste seg å være strålende enkel. Det er helt forskjellig fra de tungvinte, reagensintensive prosedyrene som ble brukt før.

Kanskje denne enkelheten var grunnen til at de fleste av hans samtidige enten ikke aksepterte denne fantastiske oppdagelsen, eller, det som er enda tristere, gjorde skarpt opprør mot forfatteren.

Men tiden satte alt på sin plass. Farge oppfunnet kromatografi for studiet av klorofyll. Han var den første som isolerte et stoff som han kalte klorofyll alfa og klorofyll beta. Det viste seg å være egnet for å studere ikke bare pigmenter, men også fargeløse, ufargede blandinger - proteiner, karbohydrater. På sekstitallet av det tjuende århundre hadde flere tusen studier allerede blitt viet til kromatografi. Kromatografi har blitt en universell metode.

"...Prinsippet om kromatografisk separasjon av stoffer, oppdaget av M. Tsvet, ligger til grunn for mange forskjellige metoder for kromatografisk analyse. Uten bruken ville de fleste av prestasjonene innen vitenskap og teknologi på 1900-tallet vært umulig...

I kjernen av alt dette er en generell idé. Det er enkelt. Dette er egentlig ideen om en geometrisk progresjon. La det være to stoffer som er veldig like i alle sine egenskaper. Verken nedbør, ekstraksjon eller adsorpsjon kan skille dem i merkbar grad. La ett stoff adsorberes på overflaten, for eksempel kalsiumkarbonat (dvs. mindre enn 1 prosent).

Med andre ord vil dens innhold på adsorbenten være 0,99 av innholdet i den andre. La oss behandle adsorbenten med noe løsningsmiddel slik at desorpsjon (løsgjøring) og eluering (vasking) av begge stoffene skjer og begge går fra adsorbenten til løsningsmidlet, og overføre denne resulterende løsningen til en frisk del av adsorbenten. Da vil andelen av det første stoffet på overflaten av adsorbenten igjen være lik 0,99 av innholdet i det andre, det vil si at en del lik 0,99 x 0,99 = 0,98 av den opprinnelige mengden adsorberes. La oss gjennomføre eluering og adsorpsjon igjen - nå vil andelen av det første stoffet være 0,98 x 0,99 = 0,97 av innholdet i det andre. For at innholdet av det første stoffet i den neste delen av adsorbenten bare skal være 1 prosent av innholdet i det andre, vil det være nødvendig å gjenta adsorpsjon-elueringssyklusen omtrent 200 ganger...

Ideen om multippel re-adsorpsjon for separering av stoffer kan modifiseres til multippel omfordeling av en blanding av stoffer i et system av ublandbare løsningsmidler. Dette er grunnlaget for partisjonskromatografi. Den samme ideen ligger til grunn for moderne metoder for elektroforese, der en blanding av stoffer beveger seg med forskjellige hastigheter gjennom forskjellige adsorbenter i et elektrisk felt.