كروماتوغرافيا. تاريخ الاكتشاف العلمي. تطور الكروماتوغرافيا تاريخ الكروماتوغرافيا

1 المقدمة.

2. ظهور وتطور اللوني.

3. تصنيف الطرق الكروماتوجرافية.

4. كروماتوغرافيا على مرحلة ثابتة صلبة:

أ) كروماتوغرافيا الغاز (امتصاص الغاز) ؛

ب) الكروماتوغرافيا السائلة (الامتزاز السائل).

5. الكروماتوغرافيا على الطور الثابت السائل:

أ) كروماتوغرافيا الغاز والسائل ؛

ب) كروماتوغرافيا الهلام.

6. الخلاصة.


نظرًا لأن أشعة الطيف ، في عمود كربونات الكالسيوم ، يتم توزيع مكونات مختلفة من خليط الأصباغ بانتظام ، مما يجعل من الممكن تحديد تحديدها النوعي والكمي. أسمي التحضير الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة كروماتوجرام ، والطريقة المقترحة - كروماتوغرافي.

MS تسفيت ، 1906

المقدمة

إن الحاجة إلى فصل مزيج من المواد وتحليلها لا يواجهها الكيميائي فحسب ، بل يواجهها أيضًا العديد من المتخصصين الآخرين.

في ترسانة قوية من الأساليب الكيميائية والفيزيائية الكيميائية للفصل والتحليل ودراسة هيكل وخصائص المركبات الكيميائية الفردية ومخاليطها المعقدة ، يحتل الكروماتوغرافيا أحد الأماكن الرائدة.

الكروماتوغرافيا هي طريقة فيزيائية كيميائية لفصل وتحليل مخاليط الغازات والأبخرة والسوائل أو المواد المذابة وتحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد الفردية ، بناءً على توزيع المكونات المنفصلة للمخاليط بين مرحلتين: متحرك وثابت. المواد التي تتكون منها المرحلة الثابتة تسمى المواد الماصة. يمكن أن تكون المرحلة الثابتة صلبة أو سائلة. الطور المتحرك عبارة عن تدفق سائل أو غاز يتم ترشيحه من خلال طبقة ماصة. تعمل المرحلة المتحركة كمذيب وحامل لمزيج المواد الذي تم تحليله ، وتحويله إلى حالة غازية أو سائلة.

هناك نوعان من الامتصاص: الامتصاص - امتصاص المواد بواسطة السطح الصلب والامتصاص - إذابة الغازات والسوائل في المذيبات السائلة.


2. ظهور وتطور اللوني

ارتبط ظهور الكروماتوغرافيا كأسلوب علمي باسم العالم الروسي البارز ميخائيل سيمينوفيتش تسفيت (1872-1919) ، الذي اكتشف كروماتوغرافيا في عام 1903 أثناء بحثه عن آلية تحويل الطاقة الشمسية في أصباغ النبات. هذه هي السنة ويجب اعتبارها تاريخ إنشاء طريقة الكروماتوغرافيا.

السيدة. يمر اللون بمحلول المواد التحليلية والمرحلة المتنقلة عبر عمود من مادة الامتصاص في أنبوب زجاجي. في هذا الصدد ، كانت طريقته تسمى كروماتوغرافيا العمود. في عام 1938 ن. إسماعيلوف و م. اقترح شرايبر تعديل طريقة تسفيت وفصل خليط من المواد على صفيحة مغطاة بطبقة رقيقة من مادة ماصة. هذه هي الطريقة التي نشأ بها كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة ، مما يجعل من الممكن إجراء تحليل بكمية ضئيلة من مادة.

في عام 1947. جابون ، إي إن. جابون و F.M. كان Shemyakin أول من أجرى الفصل الكروماتوغرافي لمزيج من الأيونات في محلول ، موضحًا ذلك من خلال وجود تفاعل متبادل بين أيونات ماصة وأيونات موجودة في المحلول. وهكذا ، تم اكتشاف اتجاه آخر للكروماتوغرافيا - كروماتوغرافيا التبادل الأيوني. في الوقت الحاضر ، يعد كروماتوغرافيا التبادل الأيوني أحد أهم مجالات طريقة الكروماتوغرافيا.

إن. و ج. نفذ جابون في عام 1948 ما قام به إم. فكرة اللون عن إمكانية الفصل الكروماتوجرافي لمزيج من المواد بناءً على الاختلاف في قابلية الذوبان في الرواسب غير القابلة للذوبان. ظهر كروماتوغرافيا الرواسب.

في عام 1957 ، اقترح م. جولاي تطبيق مادة ماصة على الجدران الداخلية لأنبوب شعري - كروماتوغرافيا شعيرية. يتيح لك هذا الخيار تحليل كميات ضئيلة من الخلائط متعددة المكونات.

في الستينيات ، أصبح من الممكن تصنيع المواد الهلامية الأيونية وغير المشحونة بأحجام مسام محددة بدقة. هذا جعل من الممكن تطوير متغير من اللوني ، والذي يتمثل جوهره في فصل خليط من المواد على أساس الاختلاف في قدرتها على الاختراق في كروماتوغرافيا الهلام. تسمح هذه الطريقة بفصل مخاليط المواد ذات الأوزان الجزيئية المختلفة.

في الوقت الحالي ، شهد الفصل اللوني تطورًا كبيرًا. اليوم ، تساعد مجموعة متنوعة من الأساليب الكروماتوغرافية ، خاصةً بالاشتراك مع الأساليب الفيزيائية والكيميائية الفيزيائية الأخرى ، العلماء والمهندسين على حل مجموعة متنوعة من المشكلات ، والتي غالبًا ما تكون معقدة للغاية ، في البحث العلمي والتكنولوجيا.

3. تصنيف الطرق الكروماتوجرافية

يتطلب تنوع التعديلات والمتغيرات الخاصة بالطريقة الكروماتوغرافية تنظيمها أو تصنيفها.

يمكن أن يعتمد التصنيف على ميزات مختلفة ، وهي:

1. حالة تجميع المراحل ؛

2. آلية الفصل.

3. طريقة تنفيذ العملية.

4. الغرض من العملية.

التصنيف حسب حالة تجميع المراحل:

غاز (طور متحرك - غاز) ، غاز - سائل (طور متحرك - غاز ، طور ثابت - سائل) ، كروماتوغرافيا سائل (طور متحرك - سائل).

التصنيف بواسطة آلية الفصل.

يعتمد كروماتوغرافيا الامتزاز على الامتزاز الانتقائي (الامتصاص) للمكونات الفردية للخليط الذي تم تحليله بواسطة الممتزات المقابلة. ينقسم كروماتوغرافيا الامتزاز إلى سائل (كروماتوغرافيا الامتزاز السائل) وغاز (كروماتوغرافيا امتصاص الغاز).

يعتمد كروماتوغرافيا التبادل الأيوني على استخدام عمليات التبادل الأيوني التي تحدث بين أيونات الممتزات المتنقلة وأيونات الإلكتروليت عند تمرير محلول من التحليل عبر عمود مملوء بمبادل أيوني (مبادل أيوني). المبادلات الأيونية هي مركبات غير عضوية وعضوية ذات وزن جزيئي عالي غير قابلة للذوبان. كمبادلات الأيونات المستخدمة هي الألومينا والبرموتيت والكربون المسلفن والعديد من مواد التبادل الأيوني العضوية الاصطناعية - راتنجات التبادل الأيوني.

يعتمد كروماتوغرافيا الرواسب على قابلية الذوبان المختلفة للرواسب المتكونة من مكونات الخليط المحلّل بكواشف خاصة. على سبيل المثال ، عندما يتم تمرير محلول من خليط من أملاح الزئبق (II) والرصاص خلال عمود به مادة حاملة مشربة مسبقًا بمحلول KI ، يتم تكوين طبقتين ملونتين: الطبقة العلوية ذات اللون البرتقالي والأحمر (HgI 2) ، واللون السفلي الأصفر (PbI 2).

التصنيف حسب طريقة تنفيذ العملية.

العمود اللوني هو نوع من اللوني يستخدم فيه العمود كحامل لمذيب ثابت.

كروماتوغرافيا الورق هي نوع من الكروماتوغرافيا حيث يتم استخدام شرائح أو أوراق من ورق الترشيح التي لا تحتوي على شوائب معدنية بدلاً من العمود كحامل لمذيب ثابت. في هذه الحالة ، يتم وضع قطرة من محلول الاختبار ، على سبيل المثال ، خليط من محلول أملاح Fe (III) و Co (II) ، على حافة شريط الورق. يتم تعليق الورق في غرفة مغلقة (الشكل 1) بإسقاط حافته بقطرة من محلول الاختبار المطبق عليه في وعاء به مذيب متنقل ، على سبيل المثال ، كحول ن-بيوتيل. مذيب متنقل يتحرك على طول الورقة فيبللها. في هذه الحالة ، تتحرك كل مادة واردة في الخليط الذي تم تحليله بسرعة متأصلة في نفس اتجاه المذيب. في نهاية فصل الأيونات ، يتم تجفيف الورق ثم رشه بكاشف ، في هذه الحالة محلول K4 ، والذي يشكل مركبات ملونة مع المواد المراد فصلها (أزرق - مع أيونات الحديد ، أخضر - مع أيونات الكوبالت ). تتيح المناطق الناتجة في شكل بقع ملونة إثبات وجود مكونات فردية.

يسمح كروماتوغرافيا الورق بالاشتراك مع استخدام الكواشف العضوية بالتحليل النوعي للخلائط المعقدة من الكاتيونات والأنيونات. يمكن الكشف عن عدد من المواد على مخطط كروماتوجرام واحد باستخدام كاشف واحد ، نظرًا لأن كل مادة لا تتميز فقط بالتلوين المقابل ، ولكن أيضًا من خلال موقع معين على مخطط الكروماتوجرام.

كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة هي نوع من الكروماتوغرافيا التي تشبه في آلية الفصل الكروماتوغرافيا الورقية. الفرق بينهما هو أنه بدلاً من الأوراق الورقية ، يتم الفصل على ألواح مغطاة بطبقة رقيقة من مادة ماصة مصنوعة من مسحوق الألومينا ، السليلوز ، الزيوليت ، هلام السيليكا ، التراب الدياتومي ، إلخ. والاحتفاظ بمذيب ثابت. الميزة الرئيسية لكروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة هي بساطة الجهاز ، وبساطة التجربة وسرعتها العالية ، والوضوح الكافي لفصل خليط من المواد ، وإمكانية تحليل كميات فائقة الصغر من مادة.

التصنيف حسب الغرض من العملية الكروماتوجرافية.

الكروماتوغرافيا ذات أهمية قصوى كطريقة للتحليل النوعي والكمي لمخاليط المواد (اللوني التحليلي).

اللوني التحضيري هو نوع من اللوني يتم فيه فصل خليط من المواد لأغراض تحضيرية ، أي للحصول على كميات أكثر أو أقل أهمية من المواد في صورة نقية وخالية من الشوائب. يمكن أيضًا أن تكون مهمة الفصل اللوني التحضيري هي التركيز والفصل اللاحق من خليط المواد الموجودة في شكل شوائب أثرية إلى المادة الأساسية.

اللوني غير التحليلي هو نوع من الكروماتوغرافيا يستخدم كأسلوب للبحث العلمي. يتم استخدامه لدراسة خصائص الأنظمة ، مثل المحاليل ، وحركية العمليات الكيميائية ، وخصائص المحفزات والممتزات.

لذلك ، الكروماتوغرافيا هي طريقة عالمية لتحليل مخاليط المواد ، والحصول على المواد في شكل نقي ، وكذلك طريقة لدراسة خصائص الأنظمة.


4. الكروماتوغرافيا على مرحلة ثابتة صلبة

أ) كروماتوغرافيا الغاز (امتصاص الغاز)

كروماتوغرافيا الغاز هي طريقة كروماتوغرافية يكون فيها الطور المتحرك عبارة عن غاز. وجد كروماتوغرافيا الغاز أكبر تطبيق لفصل وتحليل ودراسة المواد ومخاليطها ، والتي تمر دون تحلل إلى حالة بخار.

أحد خيارات كروماتوغرافيا الغاز هو كروماتوغرافيا امتصاص الغاز - وهي طريقة تكون فيها المرحلة الثابتة مادة ماصة صلبة.

في كروماتوغرافيا الغاز ، يتم استخدام غاز خامل كطور متحرك (غاز حامل): الهيليوم والنيتروجين والأرجون ، وغالبًا ما يكون الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون. في بعض الأحيان يكون الغاز الحامل عبارة عن زوج من السوائل شديدة التقلب.

عادة ما يتم تنفيذ عملية كروماتوغرافيا الغاز في أجهزة خاصة تسمى كروماتوغرافيا الغاز (الشكل 3). كل منهم لديه نظام لتزويد تدفق الغاز الحامل ، ونظام لتحضير وإدخال الخليط قيد الدراسة ، وعمود كروماتوغرافي مع نظام لتنظيم درجة حرارته ، ونظام تحليل (كاشف) ، ونظام لتسجيل الفصل والتحليل النتائج (مسجل).

درجة الحرارة لها أهمية كبيرة في كروماتوغرافيا امتصاص الغاز. يتمثل دورها بشكل أساسي في تغيير توازن الامتصاص في النظام الغازي الصلب. يحدد الاختيار الصحيح لدرجة حرارة العمود كلاً من درجة فصل مكونات الخليط ، وكفاءة العمود ، وسرعة التحليل الإجمالية. يوجد نطاق معين لدرجة حرارة العمود يكون فيه التحليل الكروماتوغرافي هو الأمثل. عادةً ما يكون نطاق درجة الحرارة هذا في المنطقة القريبة من نقطة غليان المركب الكيميائي المحدد. عندما تختلف نقاط غليان مكونات الخليط بشكل كبير عن بعضها البعض ، يتم استخدام برمجة درجة حرارة العمود.

يعد الفصل في عمود كروماتوغرافي هو العملية الأكثر أهمية ، ولكنها أولية ، للعملية الكاملة للتحليل الكروماتوغرافي للغاز. المخاليط الثنائية (الغاز الحامل - المكون) التي تترك العمود ، كقاعدة عامة ، تدخل جهاز الكشف. هنا ، يتم تحويل التغييرات في تركيزات المكونات بمرور الوقت إلى إشارة كهربائية ، يتم تسجيلها باستخدام نظام خاص على شكل منحنى يسمى كروماتوجرام. تعتمد نتائج التجربة بأكملها إلى حد كبير على الاختيار الصحيح لنوع الكاشف وتصميمه. هناك عدة تصنيفات لأجهزة الكشف. يميز بين الكاشفات التفاضلية والتكاملية. تسجل أجهزة الكشف التفاضلية القيمة اللحظية لإحدى الخصائص (التركيز أو التدفق) بمرور الوقت. تضيف أجهزة الكشف المتكاملة كمية المادة خلال فترة زمنية معينة. يستخدمون أيضًا أجهزة كشف من مختلف الأنواع والحساسية والغرض: قياس الموصلية الحرارية ، والتأين ، والتحليل الطيفي ، ومقياس الطيف الكتلي ، ومقياس الكولوم وغيرها الكثير.

تطبيق كروماتوغرافيا امتصاص الغاز

يستخدم كروماتوغرافيا امتصاص الغاز في الصناعات الكيميائية والبتروكيماوية لتحليل منتجات التخليق الكيميائي والبتروكيماوي ، وتكوين كسور الزيت ، لتحديد نقاء الكواشف ومحتوى المنتجات الرئيسية في مراحل مختلفة من العمليات التكنولوجية ، إلخ.

يستغرق تحليل الغازات الدائمة والهيدروكربونات الخفيفة ، بما في ذلك الأيزومرات ، بواسطة كروماتوغرافيا الغاز من 5 إلى 6 دقائق. في السابق ، على أجهزة تحليل الغاز التقليدية ، استمر هذا التحليل من 5 إلى 6 ساعات. أدى كل هذا إلى حقيقة أن كروماتوغرافيا الغاز أصبحت مستخدمة على نطاق واسع ليس فقط في معاهد البحث ومختبرات التحكم والقياس ، بل دخلت أيضًا في أنظمة الأتمتة المعقدة للمؤسسات الصناعية.

اليوم ، يستخدم كروماتوغرافيا الغاز أيضًا في البحث عن حقول النفط والغاز ، مما يجعل من الممكن تحديد محتوى المادة العضوية في العينات المأخوذة من التربة ، مما يشير إلى قرب حقول النفط والغاز.

يستخدم كروماتوغرافيا الغاز بنجاح في علم الطب الشرعي ، حيث يتم استخدامه لتحديد هوية عينات بقع الدم والبنزين والزيوت والمنتجات الغذائية المقلدة باهظة الثمن ، إلخ. غالبًا ما يستخدم كروماتوغرافيا الغاز لتحديد محتوى الكحول في الدم لسائقي السيارات. تكفي بضع قطرات من الدم من الإصبع لمعرفة كمية ومتى ونوع المشروب الكحولي الذي شربه.

يتيح لنا التحليل الكروماتوغرافي للغاز الحصول على معلومات قيمة وفريدة من نوعها حول تركيبة روائح المنتجات الغذائية ، مثل الجبن والقهوة والكافيار والبراندي ، وما إلى ذلك. على سبيل المثال ، غالبًا ما توجد كميات مفرطة من المبيدات الحشرية في الطعام أو عصير الفاكهة الذي يحتوي على ثلاثي كلورو إيثيلين ، والذي ، على عكس المحظورات ، تم استخدامه لزيادة درجة استخراج الكاروتين من الفاكهة ، إلخ. لكن هذه المعلومات هي التي تحمي صحة الإنسان.

ومع ذلك ، فليس من غير المألوف أن يتجاهل الناس ببساطة المعلومات التي يتلقونها. هذا ينطبق في المقام الأول على التدخين. أثبت التحليل الكروماتوغرافي التفصيلي للغاز منذ فترة طويلة أن دخان السجائر والسجائر يحتوي على ما يصل إلى 250 مادة هيدروكربونية مختلفة ومشتقاتها ، منها 50 مادة لها تأثير مسرطن. هذا هو السبب في أن سرطان الرئة يحدث لدى المدخنين أكثر من 10 مرات ، ولكن لا يزال الملايين من الناس يسممون أنفسهم وزملائهم وأقاربهم.

يستخدم كروماتوغرافيا الغاز على نطاق واسع في الطب لتحديد محتوى العديد من الأدوية ، لتحديد مستوى الأحماض الدهنية ، والكوليسترول ، والمنشطات ، إلخ. في جسم المريض. توفر هذه التحليلات معلومات مهمة للغاية حول حالة صحة الإنسان ، ومسار مرضه ، وفعالية استخدام بعض الأدوية.

لا يمكن تخيل البحث العلمي في علم المعادن ، والأحياء الدقيقة ، والكيمياء الحيوية ، وتطوير منتجات وقاية النباتات والأدوية الجديدة ، وفي ابتكار بوليمرات جديدة ، ومواد بناء ، وفي العديد من المجالات الأخرى المختلفة جدًا للممارسة البشرية ، بدون طريقة تحليلية قوية مثل الغاز كروماتوغرافيا.

يستخدم كروماتوغرافيا الغاز بنجاح لتحديد محتوى المركبات العطرية متعددة الحلقات الخطرة على صحة الإنسان في الماء والهواء ، ومستوى البنزين في هواء محطات التعبئة ، وتكوين غازات عادم السيارات في الهواء ، إلخ.

تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع كإحدى الطرق الرئيسية للتحكم في نظافة البيئة.

يلعب كروماتوغرافيا الغاز دورًا مهمًا في حياتنا ، حيث يزودنا بكمية هائلة من المعلومات. في الاقتصاد الوطني وفي المنظمات البحثية ، يتم استخدام أكثر من 20 ألفًا من مجموعة متنوعة من أجهزة كروماتوغرافيا الغاز ، والتي تعد مساعدين لا غنى عنها في حل العديد من المشكلات المعقدة التي تظهر كل يوم قبل الباحثين والمهندسين.

ب) كروماتوغرافيا السائل (الامتزاز السائل)

الكروماتوغرافيا السائلة هي مجموعة من المتغيرات الكروماتوغرافية يكون فيها الطور المتحرك سائلاً.

أحد خيارات الكروماتوغرافيا السائلة هو كروماتوغرافيا الامتزاز السائل - وهي طريقة تكون فيها المرحلة الثابتة عبارة عن مادة ماصة صلبة.

على الرغم من اكتشاف الكروماتوغرافيا السائلة في وقت أبكر من كروماتوغرافيا الغاز ، إلا أنها دخلت فترة تطور مكثف للغاية في النصف الثاني من القرن العشرين. في الوقت الحاضر ، من حيث درجة تطور نظرية العملية الكروماتوغرافية وتقنية التصميم الآلي ، من حيث الكفاءة وسرعة الفصل ، فهي بالكاد أدنى من طريقة الفصل الكروماتوغرافي للغاز. ومع ذلك ، فإن كل من هذين النوعين الرئيسيين من الكروماتوغرافيا له مجاله المفضل للتطبيق. إذا كان كروماتوغرافيا الغاز مناسبة بشكل أساسي لتحليل وفصل ودراسة المواد الكيميائية ذات الأوزان الجزيئية من 500-600 ، فيمكن استخدام كروماتوغرافيا السائل للمواد ذات الأوزان الجزيئية من عدة مئات إلى عدة ملايين ، بما في ذلك الجزيئات الكبيرة المعقدة للغاية من البوليمرات والبروتينات و احماض نووية. في الوقت نفسه ، فإن معارضة الطرق الكروماتوغرافية المختلفة تخلو بطبيعتها من الفطرة السليمة ، لأن الطرق الكروماتوغرافية تكمل بعضها البعض بنجاح ، ويجب التعامل مع مهمة دراسة معينة بطريقة مختلفة ، أي الطريقة اللونية التي تسمح بحلها بسرعة أكبر ومحتوى معلوماتي وبتكلفة أقل.

كما هو الحال في كروماتوغرافيا الغاز ، يستخدم كروماتوغرافيا السائل الحديثة أجهزة الكشف للتسجيل المستمر لتركيز التحليل في تدفق السائل من العمود.

لا يوجد كاشف عالمي واحد للكروماتوغرافيا السائلة. لذلك ، في كل حالة ، يجب اختيار الكاشف الأنسب. الأكثر استخدامًا هي كاشفات التأين باللهب للأشعة فوق البنفسجية ، قياس الانكسار ، الامتصاص الدقيق والنقل.

أجهزة كشف الطيف. أجهزة الكشف من هذا النوع هي أجهزة انتقائية شديدة الحساسية تتيح تحديد تركيزات صغيرة جدًا من المواد في تدفق الطور السائل. تعتمد قراءاتهم قليلاً على تقلبات درجات الحرارة والتغيرات العشوائية الأخرى في البيئة. تتمثل إحدى السمات المهمة لأجهزة الكشف الطيفية في شفافية معظم المذيبات المستخدمة في كروماتوجرافيا الامتزاز السائل في نطاق الطول الموجي العامل.

غالبًا ما يستخدم الامتصاص في الأشعة فوق البنفسجية ، وغالبًا ما يكون في منطقة الأشعة تحت الحمراء. في منطقة الأشعة فوق البنفسجية ، تُستخدم الأجهزة التي تعمل في نطاق واسع - من 200 نانومتر إلى الجزء المرئي من الطيف ، أو عند أطوال موجية معينة ، غالبًا عند 280 و 254 نانومتر. تستخدم مصابيح الزئبق ذات الضغط المنخفض (254 نانومتر) والضغط المتوسط \u200b\u200b(280 نانومتر) والمرشحات المقابلة كمصادر للإشعاع.

كاشفات الامتصاص الدقيق. يعتمد عمل أجهزة الكشف عن الامتصاص الدقيق على إطلاق الحرارة أثناء امتصاص مادة ما على مادة الامتصاص التي تملأ خلية الكاشف. ومع ذلك ، لا يتم قياس الحرارة ، ولكن درجة حرارة المادة الماصة التي يتم تسخينها نتيجة الامتزاز.

كاشف الامتصاص الدقيق هو أداة حساسة للغاية. تعتمد حساسيته بشكل أساسي على حرارة الامتزاز.

أجهزة الكشف عن الامتصاص الدقيق متعددة الاستخدامات ومناسبة للكشف عن كل من المواد العضوية وغير العضوية. ومع ذلك ، من الصعب الحصول على مخططات كروماتوجرام واضحة بما فيه الكفاية عليها ، خاصة مع الفصل غير الكامل لمكونات الخليط.


5. كروماتوغرافيا الطور الثابت السائل

أ) كروماتوغرافيا الغاز والسائل

الكروماتوغرافيا الغازية السائلة هي طريقة كروماتوغرافية غازية تكون فيها المرحلة الثابتة عبارة عن سائل منخفض التطاير يتم ترسيبه على مادة حاملة صلبة.

يستخدم هذا النوع من الكروماتوغرافيا لفصل الغازات وأبخرة السوائل.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين كروماتوغرافيا الغاز والسائل وكروماتوغرافيا امتصاص الغاز في أنه في الحالة الأولى ، تعتمد الطريقة على استخدام عملية الذوبان والتبخر اللاحق للغاز أو البخار من فيلم سائل يحمله مادة حاملة خاملة صلبة ؛ في الحالة الثانية ، تعتمد عملية الفصل على الامتزاز والامتصاص اللاحق للغاز أو البخار على سطح مادة صلبة - مادة ماصة.

يمكن تمثيل عملية الكروماتوغرافيا بشكل تخطيطي على النحو التالي. يتم إدخال خليط من الغازات أو أبخرة السوائل المتطايرة عن طريق تدفق غاز حامل إلى عمود مملوء بحامل خامل ثابت ، يتم توزيع سائل غير متطاير (طور ثابت). يمتص هذا السائل الغازات والأبخرة قيد التحقيق. ثم يتم إزاحة مكونات الخليط المراد فصلها بشكل انتقائي بترتيب معين من العمود.

في الكروماتوغرافيا الغازية والسائلة ، يتم استخدام عدد من أجهزة الكشف التي تتفاعل على وجه التحديد مع أي مواد عضوية أو مع مجموعة وظيفية معينة. وتشمل هذه كاشفات التأين ، وكاشفات التقاط الإلكترون ، والحرارية ، والقياس الطيفي ، وبعض أجهزة الكشف الأخرى.

كاشف التأين باللهب (FID). يعتمد تشغيل FID على حقيقة أن المواد العضوية ، التي تدخل شعلة موقد الهيدروجين ، تخضع للتأين ، ونتيجة لذلك ينشأ تيار تأين في حجرة الكاشف ، وهي أيضًا غرفة تأين ، قوتها يتناسب مع عدد الجسيمات المشحونة.

إن PID حساس فقط للمركبات العضوية وهو غير حساس أو حساس بشكل ضعيف للغاية للغازات مثل الهواء والكبريت وأكاسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والأمونيا وثاني كبريتيد الكربون وبخار الماء وعدد من المركبات غير العضوية الأخرى. تسمح حساسية FID للهواء باستخدامه لتحديد تلوث الهواء بمواد عضوية مختلفة.

يستخدم FID 3 غازات: الغاز الحامل (الهيليوم أو النيتروجين) والهيدروجين والهواء. يجب أن تكون جميع الغازات الثلاثة عالية النقاء.

كاشف الأرجون. في كاشف الأرجون ، يحدث التأين نتيجة اصطدام جزيئات المادة التحليلية مع ذرات الأرجون المنتشرة نتيجة التعرض للإشعاع B المشع.

كاشف حراري. مبدأ تشغيل كاشف الأيونات الحرارية هو أن أملاح الفلزات القلوية ، التي تتبخر في لهب الموقد ، تتفاعل بشكل انتقائي مع المركبات التي تحتوي على الهالوجينات أو الفوسفور. في حالة عدم وجود مثل هذه المركبات ، يتم إنشاء توازن لذرات الفلزات القلوية في غرفة التأين للكاشف. إن وجود ذرات الفوسفور بسبب تفاعلها مع ذرات الفلزات القلوية ينتهك هذا التوازن ويؤدي إلى ظهور تيار أيوني في الغرفة.

نظرًا لأن الكاشف الحراري لديه أعلى حساسية للمركبات المحتوية على الفوسفور ، فإنه يطلق عليه اسم الفوسفوريك. يستخدم هذا الكاشف بشكل أساسي لتحليل مبيدات الآفات الفوسفاتية العضوية والمبيدات الحشرية وعدد من المركبات النشطة بيولوجيًا.


ب) كروماتوغرافيا جل

الكروماتوغرافيا الهلامية (الترشيح الهلامي) هي طريقة لفصل مخاليط المواد ذات الأوزان الجزيئية المختلفة عن طريق ترشيح المحلول الذي تم تحليله من خلال المواد الهلامية الخلوية المترابطة.

يحدث انفصال خليط من المواد عندما تكون أحجام جزيئات هذه المواد مختلفة ، ويكون قطر مسام حبيبات الهلام ثابتًا ويمكن أن يسمح فقط بمرور تلك الجزيئات التي يقل حجمها عن قطر الثقوب الموجودة في المسام. من الجل. عند ترشيح محلول من الخليط الذي تم تحليله ، يتم الاحتفاظ بالجزيئات الأصغر ، التي تخترق مسام الهلام ، في المذيب الموجود في هذه المسام ، وتتحرك على طول طبقة الهلام ببطء أكثر من الجزيئات الكبيرة التي لا تستطيع اختراق المسام. وبالتالي ، فإن كروماتوغرافيا الهلام تجعل من الممكن فصل خليط من المواد حسب الحجم والوزن الجزيئي لجزيئات هذه المواد. طريقة الفصل هذه بسيطة وسريعة ، والأهم من ذلك أنها تسمح بفصل مخاليط المواد في ظروف أكثر اعتدالًا من الطرق الكروماتوغرافية الأخرى.

إذا ملأت عمودًا بحبيبات هلامية ثم صببت فيه محلولًا من مواد مختلفة بأوزان جزيئية مختلفة ، فعندما يتحرك المحلول على طول طبقة الهلام في العمود ، سينفصل هذا الخليط.

الفترة الأولية للتجربة: تطبيق محلول الخليط المحلل على طبقة هلامية في عمود. المرحلة الثانية - لا يتدخل الجل في انتشار الجزيئات الصغيرة في المسام ، بينما تبقى الجزيئات الكبيرة في المحلول المحيط بحبيبات الهلام. عندما يتم غسل طبقة الهلام بمذيب نقي ، تبدأ الجزيئات الكبيرة في التحرك بمعدل قريب من المذيب ، بينما يجب أن تنتشر الجزيئات الصغيرة أولاً من المسام الداخلية للجيل إلى الحجم بين الحبوب ، ونتيجة لذلك ، يتم الاحتفاظ بها وغسلها بواسطة المذيب لاحقًا. يتم فصل خليط من المواد حسب وزنها الجزيئي. يتم غسل المواد من العمود من أجل تقليل الوزن الجزيئي.

تطبيق كروماتوغرافيا الجل.

الغرض الرئيسي من الفصل الكروماتوجرافي الهلامي هو فصل مخاليط المركبات ذات الوزن الجزيئي العالي وتحديد توزيع الوزن الجزيئي للبوليمرات.

ومع ذلك ، يتم استخدام كروماتوغرافيا الهلام بشكل متساوٍ لفصل مخاليط المواد ذات الوزن الجزيئي المتوسط \u200b\u200bوحتى المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض. في هذه الحالة ، من الأهمية بمكان أن يسمح الفصل الكروماتوغرافي الهلامي بالفصل في درجات حرارة الغرفة ، وهو ما يقارن بشكل إيجابي بالكروماتوغرافيا الغازية والسائلة ، والتي تتطلب التسخين لتحويل المواد التحليلية إلى مرحلة البخار.

يمكن أيضًا فصل خليط من المواد بواسطة كروماتوغرافيا الهلام عندما تكون الأوزان الجزيئية للمواد المحللة قريبة جدًا أو متساوية. في هذه الحالة ، يتم استخدام تفاعل المواد المذابة مع الجل. يمكن أن يكون هذا التفاعل مهمًا جدًا لدرجة أنه يلغي الاختلافات في الأحجام الجزيئية. إذا كانت طبيعة التفاعل مع الهلام غير متماثلة بالنسبة لمواد مختلفة ، فيمكن استخدام هذا الاختلاف لفصل خليط الفائدة.

ومن الأمثلة على ذلك استخدام الكروماتوغرافيا الهلامية لتشخيص أمراض الغدة الدرقية. يتم تحديد التشخيص من خلال كمية اليود المحددة أثناء التحليل.

توضح الأمثلة المعطاة لتطبيق كروماتوغرافيا الهلام إمكانياته الواسعة لحل مجموعة متنوعة من المشكلات التحليلية.


خاتمة

كطريقة علمية لإدراك العالم من حولنا ، فإن الكروماتوغرافيا تتطور وتتحسن باستمرار. يتم استخدامه اليوم كثيرًا وعلى نطاق واسع في البحث العلمي والطب والبيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية والتكنولوجيا والاقتصاد الوطني بحيث يصعب جدًا العثور على مجال معرفي لا يُستخدم فيه الكروماتوغرافيا.

الكروماتوغرافيا كطريقة بحث مع قدراتها الاستثنائية هو عامل قوي في الإدراك والتحول لعالم معقد بشكل متزايد من أجل خلق ظروف معيشية مقبولة للبشر على كوكبنا.


قائمة المراجع

1. Aivazov B.V. مقدمة في الكروماتوغرافيا. - م: المدرسة العليا 1983 - ص. 8-18 ، 48-68 ، 88-233.

2. Kreshkov A.P. أساسيات الكيمياء التحليلية. اساس نظرى. التحليل النوعي ، الكتاب الأول ، الطبعة الرابعة ، مراجعة. م ، "الكيمياء" ، 1976 - ص. 119-125.

3. Sakodynsky K.I. ، Orekhov B.I. الكروماتوغرافيا في العلوم والتكنولوجيا. - م: المعرفة ، 1982 - ص. 3-20 ، 28-38 ، 58-59.

2. ظهور وتطور اللوني

ارتبط ظهور الكروماتوغرافيا كأسلوب علمي باسم العالم الروسي البارز ميخائيل سيمينوفيتش تسفيت (1872-1919) ، الذي اكتشف كروماتوغرافيا في عام 1903 أثناء بحثه عن آلية تحويل الطاقة الشمسية في أصباغ النبات. هذه هي السنة ويجب اعتبارها تاريخ إنشاء طريقة الكروماتوغرافيا.

السيدة. يمر اللون بمحلول المواد التحليلية والمرحلة المتنقلة عبر عمود من مادة الامتصاص في أنبوب زجاجي. في هذا الصدد ، كانت طريقته تسمى كروماتوغرافيا العمود. في عام 1938 ن. إسماعيلوف و م. اقترح شرايبر تعديل طريقة تسفيت وفصل خليط من المواد على صفيحة مغطاة بطبقة رقيقة من مادة ماصة. هذه هي الطريقة التي نشأ بها كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة ، مما يجعل من الممكن إجراء تحليل بكمية ضئيلة من مادة.

في عام 1947. جابون ، إي إن. جابون و F.M. كان Shemyakin أول من أجرى الفصل الكروماتوغرافي لمزيج من الأيونات في محلول ، موضحًا ذلك من خلال وجود تفاعل متبادل بين أيونات ماصة وأيونات موجودة في المحلول. وهكذا ، تم اكتشاف اتجاه آخر للكروماتوغرافيا - كروماتوغرافيا التبادل الأيوني. في الوقت الحاضر ، يعد كروماتوغرافيا التبادل الأيوني أحد أهم مجالات طريقة الكروماتوغرافيا.

إن. و ج. نفذ جابون في عام 1948 ما قام به إم. فكرة اللون عن إمكانية الفصل الكروماتوجرافي لمزيج من المواد بناءً على الاختلاف في قابلية الذوبان في الرواسب غير القابلة للذوبان. ظهر كروماتوغرافيا الرواسب.

في عام 1957 ، اقترح م. جولاي تطبيق مادة ماصة على الجدران الداخلية لأنبوب شعري - كروماتوغرافيا شعيرية. يتيح لك هذا الخيار تحليل كميات ضئيلة من الخلائط متعددة المكونات.

في الستينيات ، أصبح من الممكن تصنيع المواد الهلامية الأيونية وغير المشحونة بأحجام مسام محددة بدقة. هذا جعل من الممكن تطوير متغير من اللوني ، والذي يتمثل جوهره في فصل خليط من المواد بناءً على الاختلاف في قدرتها على اختراق كروماتوغرافيا الهلام. تسمح هذه الطريقة بفصل مخاليط المواد ذات الأوزان الجزيئية المختلفة.

في الوقت الحالي ، شهد الفصل اللوني تطورًا كبيرًا. اليوم ، تساعد مجموعة متنوعة من الأساليب الكروماتوغرافية ، خاصةً بالاشتراك مع الأساليب الفيزيائية والكيميائية الفيزيائية الأخرى ، العلماء والمهندسين على حل مجموعة متنوعة من المشكلات ، والتي غالبًا ما تكون معقدة للغاية ، في البحث العلمي والتكنولوجيا.

ديمتري إيفانوفيتش مندليف: المساهمة في تطوير الكيمياء

ولد ديمتري مينديليف في 27 يناير (8 فبراير) 1834 في توبولسك في عائلة مدير الصالة الرياضية وأمين المدارس العامة في مقاطعة توبولسك إيفان بافلوفيتش مينديليف وماريا دميترييفنا مينديليفا ، ني كورنيليفا ...

الفيتامينات التي تذوب في الدهون

نقص فيتامين هو مرض مرتبط بنقص الفيتامينات في الجسم. نقص بعض الفيتامينات - نقص الفيتامينات. مع الإفراط في تناول الفيتامينات مع النظام الغذائي ، وفرط الفيتامينات ، والأمراض المصاحبة لزيادة الفيتامينات ...

تاريخ الجمعية الكيميائية الروسية

ألكسندر أبراموفيتش فوسكريسينسكي (1809-1880) - كيميائي عضوي روسي ، مؤسس (مع نيكولاي نيكولايفيتش زينين) لمدرسة كبيرة للكيميائيين الروس ، عضو مناظر في أكاديمية بطرسبورغ للعلوم (1864) ...

لمحة تاريخية عن المراحل الرئيسية في تطور الكيمياء

الأنظمة الغروية في الجسم ووظائفها

تطوير أفكار حول الأنظمة الغروية وخصائصها. تم استخدام العمليات الغروية مثل الصباغة والالتصاق منذ مصر القديمة. تم تقديم كلمة "غروانية" (من الكلمة اليونانية التي تعني "الغراء") بواسطة T. Graham في عام 1862 ...

مشتقات الألكان المتعددة الهلجنة

لا يبدأ تاريخ كيمياء الفلور في مصر القديمة أو فينيقيا ، أو حتى في شبه الجزيرة العربية في العصور الوسطى. كانت بداية ظهور كيمياء الفلور اكتشاف فلوريد الهيدروجين (سكيل ، 1771) ثم عنصر الفلور (مويسان ، 1886) ...

تقليديا ، تشكل تجربة في ممارسة معملية تفكيرًا تجريبيًا. يستكشف الطلاب الظاهرة ، ويحددون العناصر الهيكلية فيها ، ويصنفونها ، ويصفون الروابط ، ولكن كل هذا ينقسم إلى الوعي ...

تشكيل الكيمياء

واحد). فترة ما قبل الكيمياء: حتى القرن الثالث. ميلادي تبدأ الكيمياء ، علم تكوين المواد وتحولاتها ، باكتشاف الإنسان قدرة النار على تغيير المواد الطبيعية. على ما يبدو ، عرف الناس كيفية صهر النحاس والبرونز وحرق منتجات الطين ...

يمكن أن يعتمد أساس تصنيف أو آخر للطرق الكروماتوغرافية على السمات المميزة المختلفة للعملية ...

الأسس الفيزيائية والكيميائية للعملية الكروماتوغرافية

تتمثل مهمة نظرية الكروماتوغرافيا في وضع قوانين الحركة وانتشار المناطق الكروماتوغرافية. العوامل الرئيسية الكامنة وراء تصنيف نظريات الكروماتوغرافيا ...

كيمياء النفط والغاز

التخمين العبقري لـ M.V. ...

الكروماتوغرافيا كطريقة للفصل والتحليل

كروماتوغرافيا الامتصاص المخلوط اللوني عملية فيزيائية كيميائية تعتمد على التكرار المتكرر لأفعال امتصاص وامتصاص مادة عندما تتحرك في تدفق طور متحرك على طول مادة ماصة ثابتة ...

تطور الكيمياء - آفاق قريبة المدى

مما تتكون المركبات الكيميائية؟ كيف يتم ترتيب أصغر جسيمات المادة؟ كيف يقعون في الفضاء؟ ما الذي يوحد هذه الجسيمات؟ لماذا تتفاعل بعض المواد مع بعضها البعض ...

لا يُعرف سوى القليل جدًا عن إجراء التحليلات في روسيا القديمة. بطبيعة الحال ، كان من الضروري دائمًا التحقق من تركيبة المواد المختلفة ، وفي روسيا تم ذلك بواسطة رجال طب الأعشاب ، والصباغة ، والحدادين ؛ كان هناك حتى متخصصون في التعدين ...

مراحل تكوين الكيمياء التحليلية في روسيا

1 المقدمة.

2. ظهور وتطور اللوني.

3. تصنيف الطرق الكروماتوجرافية.

4. كروماتوغرافيا على مرحلة ثابتة صلبة:

أ) كروماتوغرافيا الغاز (امتصاص الغاز) ؛

ب) الكروماتوغرافيا السائلة (الامتزاز السائل).

5. الكروماتوغرافيا على الطور الثابت السائل:

أ) كروماتوغرافيا الغاز والسائل ؛

ب) كروماتوغرافيا الهلام.

6. الخلاصة.


نظرًا لأن أشعة الطيف ، في عمود كربونات الكالسيوم ، يتم توزيع مكونات مختلفة من خليط الأصباغ بانتظام ، مما يجعل من الممكن تحديد تحديدها النوعي والكمي. أسمي التحضير الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة كروماتوجرام ، والطريقة المقترحة - كروماتوغرافي.

MS تسفيت ، 1906

المقدمة

إن الحاجة إلى فصل مزيج من المواد وتحليلها لا يواجهها الكيميائي فحسب ، بل يواجهها أيضًا العديد من المتخصصين الآخرين.

في ترسانة قوية من الأساليب الكيميائية والفيزيائية الكيميائية للفصل والتحليل ودراسة هيكل وخصائص المركبات الكيميائية الفردية ومخاليطها المعقدة ، يحتل الكروماتوغرافيا أحد الأماكن الرائدة.

الكروماتوغرافيا هي طريقة فيزيائية كيميائية لفصل وتحليل مخاليط الغازات والأبخرة والسوائل أو المواد المذابة وتحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد الفردية ، بناءً على توزيع المكونات المنفصلة للمخاليط بين مرحلتين: متحرك وثابت. المواد التي تتكون منها المرحلة الثابتة تسمى المواد الماصة. يمكن أن تكون المرحلة الثابتة صلبة أو سائلة. الطور المتحرك عبارة عن تدفق سائل أو غاز يتم ترشيحه من خلال طبقة ماصة. تعمل المرحلة المتحركة كمذيب وحامل لمزيج المواد الذي تم تحليله ، وتحويله إلى حالة غازية أو سائلة.

هناك نوعان من الامتصاص: الامتصاص - امتصاص المواد بواسطة السطح الصلب والامتصاص - إذابة الغازات والسوائل في المذيبات السائلة.


2. ظهور وتطور اللوني

ارتبط ظهور الكروماتوغرافيا كأسلوب علمي باسم العالم الروسي البارز ميخائيل سيمينوفيتش تسفيت (1872-1919) ، الذي اكتشف كروماتوغرافيا في عام 1903 أثناء بحثه عن آلية تحويل الطاقة الشمسية في أصباغ النبات. هذه هي السنة ويجب اعتبارها تاريخ إنشاء طريقة الكروماتوغرافيا.

السيدة. يمر اللون بمحلول المواد التحليلية والمرحلة المتنقلة عبر عمود من مادة الامتصاص في أنبوب زجاجي. في هذا الصدد ، كانت طريقته تسمى كروماتوغرافيا العمود. في عام 1938 ن. إسماعيلوف و م. اقترح شرايبر تعديل طريقة تسفيت وفصل خليط من المواد على صفيحة مغطاة بطبقة رقيقة من مادة ماصة. هذه هي الطريقة التي نشأ بها كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة ، مما يجعل من الممكن إجراء تحليل بكمية ضئيلة من مادة.

في عام 1947. جابون ، إي إن. جابون و F.M. كان Shemyakin أول من أجرى الفصل الكروماتوغرافي لمزيج من الأيونات في محلول ، موضحًا ذلك من خلال وجود تفاعل متبادل بين أيونات ماصة وأيونات موجودة في المحلول. وهكذا ، تم اكتشاف اتجاه آخر للكروماتوغرافيا - كروماتوغرافيا التبادل الأيوني. في الوقت الحاضر ، يعد كروماتوغرافيا التبادل الأيوني أحد أهم مجالات طريقة الكروماتوغرافيا.

إن. و ج. نفذ جابون في عام 1948 ما قام به إم. فكرة اللون عن إمكانية الفصل الكروماتوجرافي لمزيج من المواد بناءً على الاختلاف في قابلية الذوبان في الرواسب غير القابلة للذوبان. ظهر كروماتوغرافيا الرواسب.

في عام 1957 ، اقترح م. جولاي تطبيق مادة ماصة على الجدران الداخلية لأنبوب شعري - كروماتوغرافيا شعيرية. يتيح لك هذا الخيار تحليل كميات ضئيلة من الخلائط متعددة المكونات.

في الستينيات ، أصبح من الممكن تصنيع المواد الهلامية الأيونية وغير المشحونة بأحجام مسام محددة بدقة. هذا جعل من الممكن تطوير متغير من اللوني ، والذي يتمثل جوهره في فصل خليط من المواد على أساس الاختلاف في قدرتها على الاختراق في كروماتوغرافيا الهلام. تسمح هذه الطريقة بفصل مخاليط المواد ذات الأوزان الجزيئية المختلفة.

في الوقت الحالي ، شهد الفصل اللوني تطورًا كبيرًا. اليوم ، تساعد مجموعة متنوعة من الأساليب الكروماتوغرافية ، خاصةً بالاشتراك مع الأساليب الفيزيائية والكيميائية الفيزيائية الأخرى ، العلماء والمهندسين على حل مجموعة متنوعة من المشكلات ، والتي غالبًا ما تكون معقدة للغاية ، في البحث العلمي والتكنولوجيا.

3. تصنيف الطرق الكروماتوجرافية

يتطلب تنوع التعديلات والمتغيرات الخاصة بالطريقة الكروماتوغرافية تنظيمها أو تصنيفها.

يمكن أن يعتمد التصنيف على ميزات مختلفة ، وهي:

1. حالة تجميع المراحل ؛

2. آلية الفصل.

3. طريقة تنفيذ العملية.

4. الغرض من العملية.

التصنيف حسب حالة تجميع المراحل:

غاز (طور متحرك - غاز) ، غاز - سائل (طور متحرك - غاز ، طور ثابت - سائل) ، كروماتوغرافيا سائل (طور متحرك - سائل).

التصنيف بواسطة آلية الفصل.

يعتمد كروماتوغرافيا الامتزاز على الامتزاز الانتقائي (الامتصاص) للمكونات الفردية للخليط الذي تم تحليله بواسطة الممتزات المقابلة. ينقسم كروماتوغرافيا الامتزاز إلى سائل (كروماتوغرافيا الامتزاز السائل) وغاز (كروماتوغرافيا امتصاص الغاز).

يعتمد كروماتوغرافيا التبادل الأيوني على استخدام عمليات التبادل الأيوني التي تحدث بين أيونات الممتزات المتنقلة وأيونات الإلكتروليت عند تمرير محلول من التحليل عبر عمود مملوء بمبادل أيوني (مبادل أيوني). المبادلات الأيونية هي مركبات غير عضوية وعضوية ذات وزن جزيئي عالي غير قابلة للذوبان. كمبادلات الأيونات المستخدمة هي الألومينا والبرموتيت والكربون المسلفن والعديد من مواد التبادل الأيوني العضوية الاصطناعية - راتنجات التبادل الأيوني.

يعتمد كروماتوغرافيا الرواسب على قابلية الذوبان المختلفة للرواسب المتكونة من مكونات الخليط المحلّل بكواشف خاصة. على سبيل المثال ، عندما يتم تمرير محلول من خليط من أملاح الزئبق (II) والرصاص خلال عمود به مادة حاملة مشربة مسبقًا بمحلول KI ، يتم تكوين طبقتين ملونتين: الطبقة العلوية ذات اللون البرتقالي والأحمر (HgI 2) ، واللون السفلي الأصفر (PbI 2).

التصنيف حسب طريقة تنفيذ العملية.

العمود اللوني هو نوع من اللوني يستخدم فيه العمود كحامل لمذيب ثابت.

كروماتوغرافيا الورق هي نوع من الكروماتوغرافيا حيث يتم استخدام شرائح أو أوراق من ورق الترشيح التي لا تحتوي على شوائب معدنية بدلاً من العمود كحامل لمذيب ثابت. في هذه الحالة ، يتم وضع قطرة من محلول الاختبار ، على سبيل المثال ، خليط من محلول أملاح Fe (III) و Co (II) ، على حافة شريط الورق. يتم تعليق الورق في غرفة مغلقة (الشكل 1) بإسقاط حافته بقطرة من محلول الاختبار المطبق عليه في وعاء به مذيب متنقل ، على سبيل المثال ، كحول ن-بيوتيل. مذيب متنقل يتحرك على طول الورقة فيبللها. في هذه الحالة ، تتحرك كل مادة واردة في الخليط الذي تم تحليله بسرعة متأصلة في نفس اتجاه المذيب. في نهاية فصل الأيونات ، يتم تجفيف الورق ثم رشه بكاشف ، في هذه الحالة محلول K4 ، والذي يشكل مركبات ملونة مع المواد المراد فصلها (أزرق - مع أيونات الحديد ، أخضر - مع أيونات الكوبالت ). تتيح المناطق الناتجة في شكل بقع ملونة إثبات وجود مكونات فردية.

يسمح كروماتوغرافيا الورق بالاشتراك مع استخدام الكواشف العضوية بالتحليل النوعي للخلائط المعقدة من الكاتيونات والأنيونات. يمكن الكشف عن عدد من المواد على مخطط كروماتوجرام واحد باستخدام كاشف واحد ، نظرًا لأن كل مادة لا تتميز فقط بالتلوين المقابل ، ولكن أيضًا من خلال موقع معين على مخطط الكروماتوجرام.

كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة هي نوع من الكروماتوغرافيا التي تشبه في آلية الفصل الكروماتوغرافيا الورقية. الفرق بينهما هو أنه بدلاً من الأوراق الورقية ، يتم الفصل على ألواح مغطاة بطبقة رقيقة من مادة ماصة مصنوعة من مسحوق الألومينا ، السليلوز ، الزيوليت ، هلام السيليكا ، التراب الدياتومي ، إلخ. والاحتفاظ بمذيب ثابت. الميزة الرئيسية لكروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة هي بساطة الجهاز ، وبساطة التجربة وسرعتها العالية ، والوضوح الكافي لفصل خليط من المواد ، وإمكانية تحليل كميات فائقة الصغر من مادة.

التصنيف حسب الغرض من العملية الكروماتوجرافية.

الكروماتوغرافيا ذات أهمية قصوى كطريقة للتحليل النوعي والكمي لمخاليط المواد (اللوني التحليلي).

اللوني التحضيري هو نوع من اللوني يتم فيه فصل خليط من المواد لأغراض تحضيرية ، أي للحصول على كميات أكثر أو أقل أهمية من المواد في صورة نقية وخالية من الشوائب. يمكن أيضًا أن تكون مهمة الفصل اللوني التحضيري هي التركيز والفصل اللاحق من خليط المواد الموجودة في شكل شوائب أثرية إلى المادة الأساسية.

اللوني غير التحليلي هو نوع من الكروماتوغرافيا يستخدم كأسلوب للبحث العلمي. يتم استخدامه لدراسة خصائص الأنظمة ، مثل المحاليل ، وحركية العمليات الكيميائية ، وخصائص المحفزات والممتزات.

لذلك ، الكروماتوغرافيا هي طريقة عالمية لتحليل مخاليط المواد ، والحصول على المواد في شكل نقي ، وكذلك طريقة لدراسة خصائص الأنظمة.


4. الكروماتوغرافيا على مرحلة ثابتة صلبة

أ) كروماتوغرافيا الغاز (امتصاص الغاز)

كروماتوغرافيا الغاز هي طريقة كروماتوغرافية يكون فيها الطور المتحرك عبارة عن غاز. وجد كروماتوغرافيا الغاز أكبر تطبيق لفصل وتحليل ودراسة المواد ومخاليطها ، والتي تمر دون تحلل إلى حالة بخار.

1 المقدمة.

2. ظهور وتطور اللوني.

3. تصنيف الطرق الكروماتوجرافية.

4. كروماتوغرافيا على مرحلة ثابتة صلبة:

أ) كروماتوغرافيا الغاز (امتصاص الغاز) ؛

ب) الكروماتوغرافيا السائلة (الامتزاز السائل).

5. الكروماتوغرافيا على الطور الثابت السائل:

أ) كروماتوغرافيا الغاز والسائل ؛

ب) كروماتوغرافيا الهلام.

6. الخلاصة.

كأشعة الطيف ، يتم توزيع مكونات مختلفة من خليط الأصباغ بانتظام في عمود كربونات الكالسيوم ، مما يجعل من الممكن تحديد تحديدها النوعي والكمي. أسمي التحضير الذي تم الحصول عليه بهذه الطريقة كروماتوجرام ، والطريقة المقترحة - كروماتوغرافي.

MS تسفيت ، 1906

المقدمة

إن الحاجة إلى فصل مزيج من المواد وتحليلها لا يواجهها الكيميائي فحسب ، بل يواجهها أيضًا العديد من المتخصصين الآخرين.

في ترسانة قوية من الأساليب الكيميائية والفيزيائية الكيميائية للفصل والتحليل ودراسة هيكل وخصائص المركبات الكيميائية الفردية ومخاليطها المعقدة ، يحتل الكروماتوغرافيا أحد الأماكن الرائدة.

الكروماتوغرافيا هي طريقة فيزيائية كيميائية لفصل وتحليل مخاليط الغازات والأبخرة والسوائل أو المواد المذابة وتحديد الخصائص الفيزيائية والكيميائية للمواد الفردية ، بناءً على توزيع المكونات المنفصلة للمخاليط بين مرحلتين: متحرك وثابت. المواد التي تتكون منها المرحلة الثابتة تسمى المواد الماصة. يمكن أن تكون المرحلة الثابتة صلبة أو سائلة. الطور المتحرك عبارة عن تدفق سائل أو غاز يتم ترشيحه من خلال طبقة ماصة. تعمل المرحلة المتحركة كمذيب وحامل لمزيج المواد الذي تم تحليله ، وتحويله إلى حالة غازية أو سائلة.

هناك نوعان من الامتصاص: الامتصاص - امتصاص المواد بواسطة السطح الصلب والامتصاص - إذابة الغازات والسوائل في المذيبات السائلة.

2. قامتطوير وتطوير اللوني

ارتبط ظهور الكروماتوغرافيا كأسلوب علمي باسم العالم الروسي البارز ميخائيل سيمينوفيتش تسفيت (1872-1919) ، الذي اكتشف كروماتوغرافيا في عام 1903 أثناء بحثه عن آلية تحويل الطاقة الشمسية في أصباغ النبات. هذه هي السنة ويجب اعتبارها تاريخ إنشاء طريقة الكروماتوغرافيا.

السيدة. يمر اللون بمحلول المواد التحليلية والمرحلة المتنقلة عبر عمود من مادة الامتصاص في أنبوب زجاجي. في هذا الصدد ، كانت طريقته تسمى كروماتوغرافيا العمود. في عام 1938 ن. إسماعيلوف و م. اقترح شرايبر تعديل طريقة تسفيت وفصل خليط من المواد على صفيحة مغطاة بطبقة رقيقة من مادة ماصة. هذه هي الطريقة التي نشأ بها كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة ، مما يجعل من الممكن إجراء تحليل بكمية ضئيلة من مادة.

في عام 1947. جابون ، إي إن. جابون و F.M. كان Shemyakin أول من أجرى الفصل الكروماتوغرافي لمزيج من الأيونات في محلول ، موضحًا ذلك من خلال وجود تفاعل متبادل بين أيونات ماصة وأيونات موجودة في المحلول. وهكذا ، تم اكتشاف اتجاه آخر للكروماتوغرافيا - كروماتوغرافيا التبادل الأيوني. في الوقت الحاضر ، يعد كروماتوغرافيا التبادل الأيوني أحد أهم مجالات طريقة الكروماتوغرافيا.

إن. و ج. نفذ جابون في عام 1948 ما قام به إم. فكرة اللون عن إمكانية الفصل الكروماتوجرافي لمزيج من المواد بناءً على الاختلاف في قابلية الذوبان في الرواسب غير القابلة للذوبان. ظهر كروماتوغرافيا الرواسب.

في عام 1957 ، اقترح م. جولاي تطبيق مادة ماصة على الجدران الداخلية لأنبوب شعري - كروماتوغرافيا شعيرية. يتيح لك هذا الخيار تحليل كميات ضئيلة من الخلائط متعددة المكونات.

في الستينيات ، أصبح من الممكن تصنيع المواد الهلامية الأيونية وغير المشحونة بأحجام مسام محددة بدقة. هذا جعل من الممكن تطوير متغير من اللوني ، والذي يتمثل جوهره في فصل خليط من المواد بناءً على الاختلاف في قدرتها على اختراق كروماتوغرافيا الهلام. تسمح هذه الطريقة بفصل مخاليط المواد ذات الأوزان الجزيئية المختلفة.

في الوقت الحالي ، شهد الفصل اللوني تطورًا كبيرًا. اليوم ، تساعد مجموعة متنوعة من الأساليب الكروماتوغرافية ، خاصةً بالاشتراك مع الأساليب الفيزيائية والكيميائية الفيزيائية الأخرى ، العلماء والمهندسين على حل مجموعة متنوعة من المشكلات ، والتي غالبًا ما تكون معقدة للغاية ، في البحث العلمي والتكنولوجيا.

3. كلاسيكation من طرق الكروماتوغرافيا

يتطلب تنوع التعديلات والمتغيرات الخاصة بالطريقة الكروماتوغرافية تنظيمها أو تصنيفها.

يمكن أن يعتمد التصنيف على ميزات مختلفة ، وهي:

1. حالة تجميع المراحل ؛

2. آلية الفصل.

3. طريقة تنفيذ العملية.

4. الغرض من العملية.

التصنيف حسب حالة تجميع المراحل:

غاز (طور متحرك - غاز) ، غاز - سائل (طور متحرك - غاز ، طور ثابت - سائل) ، كروماتوغرافيا سائلة (طور متحرك - سائل).

التصنيف بواسطة آلية الفصل.

يعتمد كروماتوغرافيا الامتزاز على الامتزاز الانتقائي (الامتصاص) للمكونات الفردية للخليط الذي تم تحليله بواسطة الممتزات المقابلة. ينقسم كروماتوغرافيا الامتزاز إلى سائل (كروماتوغرافيا الامتزاز السائل) وغاز (كروماتوغرافيا امتصاص الغاز).

يعتمد كروماتوغرافيا التبادل الأيوني على استخدام عمليات التبادل الأيوني التي تحدث بين أيونات الممتزات المتنقلة وأيونات الإلكتروليت عند تمرير محلول من التحليل عبر عمود مملوء بمبادل أيوني (مبادل أيوني). المبادلات الأيونية هي مركبات غير عضوية وعضوية ذات وزن جزيئي عالي غير قابلة للذوبان. كمبادلات الأيونات المستخدمة هي الألومينا والبرموتيت والكربون المسلفن والعديد من مواد التبادل الأيوني العضوية الاصطناعية - راتنجات التبادل الأيوني.

يعتمد كروماتوغرافيا الرواسب على قابلية الذوبان المختلفة للرواسب المتكونة من مكونات الخليط المحلّل بكواشف خاصة. على سبيل المثال ، عندما يتم تمرير محلول من خليط من أملاح الزئبق (II) والرصاص خلال عمود به مادة حاملة مشربة مسبقًا بمحلول KI ، يتم تكوين طبقتين ملونتين: الطبقة العلوية ذات اللون البرتقالي والأحمر (HgI 2) ، واللون السفلي الأصفر (PbI 2).

التصنيف حسب طريقة تنفيذ العملية.

العمود اللوني هو نوع من اللوني يستخدم فيه العمود كحامل لمذيب ثابت.

كروماتوغرافيا الورق هي نوع من اللوني يتم فيه استخدام شرائح أو أوراق من ورق الترشيح التي لا تحتوي على شوائب معدنية بدلاً من العمود كحامل لمذيب ثابت. في هذه الحالة ، يتم تطبيق قطرة من محلول الاختبار ، على سبيل المثال ، خليط من محاليل أملاح Fe (III) و Co (II) ، على حافة شريط الورق. يتم تعليق الورق في حجرة مغلقة (الشكل 1) بإسقاط حافته بقطرة من محلول الاختبار المطبق عليه في وعاء به مذيب متنقل ، على سبيل المثال ، باستخدام كحول ن-بيوتيل. مذيب متنقل يتحرك على طول الورقة فيبللها. في هذه الحالة ، تتحرك كل مادة واردة في الخليط الذي تم تحليله بسرعة متأصلة في نفس اتجاه المذيب. في نهاية فصل الأيونات ، يتم تجفيف الورق ثم رشه بكاشف ، في هذه الحالة محلول K4 ، والذي يشكل مركبات ملونة مع المواد المراد فصلها (أزرق - مع أيونات الحديد ، أخضر - مع أيونات الكوبالت ). تتيح المناطق الناتجة في شكل بقع ملونة إثبات وجود مكونات فردية.

يسمح كروماتوغرافيا الورق بالاشتراك مع استخدام الكواشف العضوية بالتحليل النوعي للخلائط المعقدة من الكاتيونات والأنيونات. يمكن الكشف عن عدد من المواد على مخطط كروماتوجرام واحد باستخدام كاشف واحد ، نظرًا لأن كل مادة لا تتميز فقط بالتلوين المقابل ، ولكن أيضًا من خلال موقع معين على مخطط الكروماتوجرام.

كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة هي نوع من الكروماتوغرافيا التي تشبه في آلية الفصل الكروماتوغرافيا الورقية. يكمن الاختلاف بينهما في حقيقة أنه ، بدلاً من الأوراق الورقية ، يتم الفصل على ألواح مغطاة بطبقة رقيقة من مادة ماصة مصنوعة من مسحوق الألومينا ، والسليلوز ، والزيوليت ، وهلام السيليكا ، والأرض الدياتومي ، إلخ. والاحتفاظ بمذيب ثابت. الميزة الرئيسية لكروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة هي بساطة الجهاز ، وبساطة التجربة وسرعتها العالية ، والوضوح الكافي لفصل خليط من المواد ، وإمكانية تحليل الكميات الفائقة الصغر للمادة.

التصنيف حسب الغرض من العملية الكروماتوجرافية.

الكروماتوغرافيا ذات أهمية قصوى كطريقة للتحليل النوعي والكمي لمخاليط المواد (اللوني التحليلي).

اللوني التحضيري هو نوع من اللوني يتم فيه فصل خليط من المواد لأغراض تحضيرية ، أي للحصول على كميات أكثر أو أقل أهمية من المواد في صورة نقية وخالية من الشوائب. يمكن أيضًا أن تكون مهمة الفصل اللوني التحضيري هي التركيز والفصل اللاحق من خليط المواد الموجودة في شكل شوائب أثرية إلى المادة الأساسية.

اللوني غير التحليلي هو نوع من الكروماتوغرافيا المستخدمة كأسلوب للبحث العلمي. يتم استخدامه لدراسة خصائص الأنظمة ، مثل المحاليل ، وحركية العمليات الكيميائية ، وخصائص المحفزات والممتزات.

لذلك ، الكروماتوغرافيا هي طريقة عالمية لتحليل مخاليط المواد ، والحصول على المواد في شكل نقي ، وكذلك طريقة لدراسة خصائص الأنظمة.

4. كروماتوجراfia في مرحلة ثابتة ثابتة

و)غاز (زazo-adsorbتوني) كروماتوغرافيا

كروماتوغرافيا الغاز هي طريقة كروماتوغرافية يكون فيها الطور المتحرك عبارة عن غاز. وجد كروماتوغرافيا الغاز أكبر تطبيق لفصل وتحليل ودراسة المواد ومخاليطها ، والتي تمر دون تحلل إلى حالة بخار.

أحد خيارات كروماتوغرافيا الغاز هو كروماتوغرافيا امتصاص الغاز ، وهي طريقة تكون فيها المرحلة الثابتة مادة ماصة صلبة.

في كروماتوغرافيا الغاز ، يتم استخدام غاز خامل كطور متحرك (غاز حامل): الهيليوم والنيتروجين والأرجون ، وغالبًا ما يكون الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون. في بعض الأحيان يكون الغاز الحامل عبارة عن زوج من السوائل شديدة التقلب.

عادة ما يتم تنفيذ عملية كروماتوغرافيا الغاز في أجهزة خاصة تسمى كروماتوغرافيا الغاز (الشكل 3). كل منهم لديه نظام لتزويد تدفق الغاز الحامل ، ونظام لتحضير وإدخال الخليط قيد الدراسة ، وعمود كروماتوغرافي مع نظام لتنظيم درجة حرارته ، ونظام تحليل (كاشف) ، ونظام لتسجيل الفصل والتحليل النتائج (مسجل).

درجة الحرارة لها أهمية كبيرة في كروماتوغرافيا امتصاص الغاز. يتمثل دورها بشكل أساسي في تغيير توازن الامتصاص في النظام الغازي الصلب. يحدد الاختيار الصحيح لدرجة حرارة العمود كلاً من درجة فصل مكونات الخليط ، وكفاءة العمود ، وسرعة التحليل الإجمالية. يوجد نطاق معين لدرجة حرارة العمود يكون فيه التحليل الكروماتوغرافي هو الأمثل. عادةً ما يكون نطاق درجة الحرارة هذا في المنطقة القريبة من نقطة غليان المركب الكيميائي المحدد. عندما تختلف نقاط غليان مكونات الخليط بشكل كبير عن بعضها البعض ، يتم استخدام برمجة درجة حرارة العمود.

يعتبر الفصل في عمود كروماتوغرافي هو العملية الأكثر أهمية ، ولكنها أولية ، للعملية الكاملة للتحليل الكروماتوغرافي للغاز. مخاليط ثنائية (غاز ناقل - مكون) ترك العمود ، كقاعدة عامة ، تدخل جهاز الكشف. هنا ، يتم تحويل التغييرات في تركيزات المكونات بمرور الوقت إلى إشارة كهربائية ، يتم تسجيلها باستخدام نظام خاص على شكل منحنى يسمى كروماتوجرام. تعتمد نتائج التجربة بأكملها إلى حد كبير على الاختيار الصحيح لنوع الكاشف وتصميمه. هناك عدة تصنيفات لأجهزة الكشف. يميز بين الكاشفات التفاضلية والتكاملية. تسجل أجهزة الكشف التفاضلية القيمة اللحظية لإحدى الخصائص (التركيز أو التدفق) بمرور الوقت. تضيف أجهزة الكشف المتكاملة كمية المادة خلال فترة زمنية معينة. يستخدمون أيضًا أجهزة كشف من مختلف الأنواع والحساسية والغرض: قياس الموصلية الحرارية ، والتأين ، والتحليل الطيفي ، ومقياس الطيف الكتلي ، ومقياس الكولوم وغيرها الكثير.

تطبيق كروماتوغرافيا امتصاص الغاز

يستخدم كروماتوغرافيا امتصاص الغاز في الصناعات الكيميائية والبتروكيماوية لتحليل منتجات التخليق الكيميائي والبتروكيماوي ، وتكوين كسور الزيت ، لتحديد نقاء الكواشف ومحتوى المنتجات الرئيسية في مراحل مختلفة من العمليات التكنولوجية ، إلخ.

يستغرق تحليل الغازات الدائمة والهيدروكربونات الخفيفة ، بما في ذلك الأيزومرات ، بواسطة كروماتوغرافيا الغاز من 5 إلى 6 دقائق. في السابق ، على أجهزة تحليل الغاز التقليدية ، استمر هذا التحليل من 5 إلى 6 ساعات. أدى كل هذا إلى حقيقة أن كروماتوغرافيا الغاز بدأت تستخدم على نطاق واسع ليس فقط في معاهد البحث ومختبرات التحكم والقياس ، بل دخلت أيضًا في أنظمة الأتمتة المعقدة للمؤسسات الصناعية.

اليوم ، يستخدم كروماتوغرافيا الغاز أيضًا في البحث عن حقول النفط والغاز ، مما يجعل من الممكن تحديد محتوى المادة العضوية في العينات المأخوذة من التربة ، مما يشير إلى قرب حقول النفط والغاز.

يستخدم كروماتوغرافيا الغاز بنجاح في علم الطب الشرعي ، حيث يتم استخدامه لتحديد هوية عينات بقع الدم والبنزين والزيوت والمنتجات الغذائية المقلدة باهظة الثمن ، إلخ. غالبًا ما يستخدم كروماتوغرافيا الغاز لتحديد محتوى الكحول في الدم لسائقي السيارات. تكفي بضع قطرات من الدم من الإصبع لمعرفة كمية ومتى ونوع المشروب الكحولي الذي شربه.

يتيح لنا التحليل الكروماتوغرافي للغاز الحصول على معلومات قيمة وفريدة من نوعها حول تركيبة روائح المنتجات الغذائية ، مثل الجبن والقهوة والكافيار والبراندي ، وما إلى ذلك. على سبيل المثال ، غالبًا ما توجد كميات مفرطة من المبيدات الحشرية في الطعام أو عصير الفاكهة الذي يحتوي على ثلاثي كلورو إيثيلين ، والذي ، على عكس المحظورات ، تم استخدامه لزيادة درجة استخراج الكاروتين من الفاكهة ، إلخ. لكن هذه المعلومات هي التي تحمي صحة الإنسان.

ومع ذلك ، فليس من غير المألوف أن يتجاهل الناس ببساطة المعلومات التي يتلقونها. هذا ينطبق في المقام الأول على التدخين. أثبت التحليل الكروماتوغرافي التفصيلي للغاز منذ فترة طويلة أن دخان السجائر والسجائر يحتوي على ما يصل إلى 250 مادة هيدروكربونية مختلفة ومشتقاتها ، منها 50 مادة لها تأثير مسرطن. هذا هو السبب في أن سرطان الرئة يحدث لدى المدخنين أكثر من 10 مرات ، ولكن لا يزال الملايين من الناس يسممون أنفسهم وزملائهم وأقاربهم.

يستخدم كروماتوغرافيا الغاز على نطاق واسع في الطب لتحديد محتوى العديد من الأدوية ، لتحديد مستوى الأحماض الدهنية ، والكوليسترول ، والمنشطات ، إلخ. في جسم المريض. توفر هذه التحليلات معلومات مهمة للغاية حول حالة صحة الإنسان ، ومسار مرضه ، وفعالية استخدام بعض الأدوية.

لا يمكن تخيل البحث العلمي في علم المعادن ، والأحياء الدقيقة ، والكيمياء الحيوية ، وتطوير منتجات وقاية النباتات والأدوية الجديدة ، وفي ابتكار بوليمرات جديدة ، ومواد بناء ، وفي العديد من المجالات الأخرى المختلفة جدًا للممارسة البشرية ، بدون طريقة تحليلية قوية مثل الغاز كروماتوغرافيا.

يستخدم كروماتوغرافيا الغاز بنجاح لتحديد محتوى المركبات العطرية متعددة الحلقات الخطرة على صحة الإنسان في الماء والهواء ، ومستوى البنزين في هواء محطات التعبئة ، وتكوين غازات عادم السيارات في الهواء ، إلخ.

تُستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع كإحدى الطرق الرئيسية للتحكم في نظافة البيئة.

يلعب كروماتوغرافيا الغاز دورًا مهمًا في حياتنا ، حيث يزودنا بكمية هائلة من المعلومات. في الاقتصاد الوطني وفي المنظمات البحثية ، يتم استخدام أكثر من 20 ألفًا من مجموعة متنوعة من أجهزة كروماتوغرافيا الغاز ، والتي تعد مساعدين لا غنى عنها في حل العديد من المشكلات المعقدة التي تظهر كل يوم قبل الباحثين والمهندسين.

ب)السائل (الامتزاز السائل)كروماتوغرافيا

الكروماتوغرافيا السائلة هي مجموعة من المتغيرات الكروماتوغرافية يكون فيها الطور المتحرك سائلاً.

أحد خيارات الفصل اللوني السائل هو كروماتوغرافيا الامتزاز السائل - وهي طريقة تكون فيها المرحلة الثابتة مادة ماصة صلبة.

على الرغم من اكتشاف الكروماتوغرافيا السائلة في وقت أبكر من كروماتوغرافيا الغاز ، إلا أنها دخلت فترة تطور مكثف للغاية في النصف الثاني من القرن العشرين. في الوقت الحاضر ، من حيث درجة تطور نظرية العملية الكروماتوغرافية وتقنية التصميم الآلي ، من حيث الكفاءة وسرعة الفصل ، فهي بالكاد أدنى من طريقة الفصل الكروماتوغرافي للغاز. علاوة على ذلك ، كل من هذين النوعين الرئيسيين من اللوني له مجال التطبيق الأساسي الخاص به. إذا كان كروماتوغرافيا الغاز مناسبة بشكل أساسي لتحليل وفصل ودراسة المواد الكيميائية ذات الأوزان الجزيئية من 500-600 ، فيمكن استخدام كروماتوغرافيا السائل للمواد ذات الأوزان الجزيئية من عدة مئات إلى عدة ملايين ، بما في ذلك الجزيئات الكبيرة المعقدة للغاية من البوليمرات والبروتينات و احماض نووية. في الوقت نفسه ، فإن معارضة الأساليب الكروماتوغرافية المختلفة تخلو بطبيعتها من الفطرة السليمة ، لأن الطرق الكروماتوغرافية تكمل بعضها البعض بنجاح ، ويجب التعامل مع مهمة دراسة معينة بطريقة مختلفة ، أي الطريقة الكروماتوغرافية التي تسمح بحلها بسرعة أكبر ومحتوى معلوماتي وبتكلفة أقل.

كما هو الحال في كروماتوغرافيا الغاز ، يستخدم كروماتوغرافيا السائل الحديثة أجهزة الكشف للتسجيل المستمر لتركيز التحليل في تدفق السائل من العمود.

لا يوجد كاشف عالمي واحد للكروماتوغرافيا السائلة. لذلك ، في كل حالة محددة ، يجب اختيار الكاشف الأنسب. الأكثر استخدامًا هي كاشفات التأين باللهب للأشعة فوق البنفسجية ، قياس الانكسار ، الامتصاص الدقيق والنقل.

أجهزة كشف الطيف. أجهزة الكشف من هذا النوع هي أجهزة انتقائية شديدة الحساسية تتيح تحديد تركيزات صغيرة جدًا من المواد في تدفق الطور السائل. تعتمد قراءاتهم قليلاً على تقلبات درجات الحرارة والتغيرات العشوائية الأخرى في البيئة. تتمثل إحدى السمات المهمة لأجهزة الكشف الطيفية في شفافية معظم المذيبات المستخدمة في كروماتوجرافيا الامتزاز السائل في نطاق الطول الموجي العامل.

في أغلب الأحيان ، يتم استخدام امتصاص الأشعة فوق البنفسجية ، في كثير من الأحيان في منطقة الأشعة تحت الحمراء. في منطقة الأشعة فوق البنفسجية ، تُستخدم الأجهزة التي تعمل في نطاق واسع - من 200 نانومتر إلى الجزء المرئي من الطيف ، أو عند أطوال موجية معينة ، غالبًا عند 280 و 254 نانومتر. تستخدم مصابيح الزئبق ذات الضغط المنخفض (254 نانومتر) والضغط المتوسط \u200b\u200b(280 نانومتر) والمرشحات المقابلة كمصادر للإشعاع.

كاشفات الامتصاص الدقيق. يعتمد عمل أجهزة الكشف عن الامتصاص الدقيق على إطلاق الحرارة أثناء امتصاص مادة ما على مادة الامتصاص التي تملأ خلية الكاشف. ومع ذلك ، لا يتم قياس الحرارة ، ولكن درجة حرارة المادة الماصة التي يتم تسخينها نتيجة الامتزاز.

كاشف الامتصاص الدقيق هو أداة حساسة للغاية. تعتمد حساسيته بشكل أساسي على حرارة الامتزاز.

أجهزة الكشف عن الامتصاص الدقيق متعددة الاستخدامات ومناسبة لكشف كل من المواد العضوية وغير العضوية. علاوة على ذلك ، من الصعب الحصول على مخططات كروماتوجرام واضحة بما فيه الكفاية عليها ، خاصة مع الفصل غير الكامل لمكونات الخليط.

5. كروماتوجرعافية على مرحلة ثابتة سائلة

أ) كروماتوغرافيا الغاز والسائل

الكروماتوغرافيا الغازية السائلة هي طريقة كروماتوغرافية غازية تكون فيها المرحلة الثابتة عبارة عن سائل منخفض التطاير يتم ترسيبه على مادة حاملة صلبة.

يستخدم هذا النوع من الكروماتوغرافيا لفصل الغازات وأبخرة السوائل.

يتمثل الاختلاف الرئيسي بين كروماتوغرافيا الغاز والسائل وكروماتوغرافيا امتصاص الغاز في أنه في الحالة الأولى ، تعتمد الطريقة على استخدام عملية الذوبان والتبخر اللاحق للغاز أو البخار من فيلم سائل يحمله مادة حاملة خاملة صلبة ؛ في الحالة الثانية ، تعتمد عملية الفصل على الامتزاز والامتصاص اللاحق للغاز أو البخار على سطح مادة صلبة - مادة ماصة.

يمكن تمثيل عملية الكروماتوغرافيا بشكل تخطيطي على النحو التالي. يتم إدخال خليط من الغازات أو أبخرة السوائل المتطايرة عن طريق تدفق غاز حامل إلى عمود مملوء بحامل خامل ثابت ، يتم توزيع سائل غير متطاير (طور ثابت). يمتص هذا السائل الغازات والأبخرة قيد التحقيق. ثم يتم إزاحة مكونات الخليط المراد فصلها بشكل انتقائي بترتيب معين من العمود.

في الكروماتوغرافيا الغازية والسائلة ، يتم استخدام عدد من أجهزة الكشف التي تتفاعل على وجه التحديد مع أي مواد عضوية أو مع مجموعة وظيفية معينة. وتشمل هذه كاشفات التأين ، وكاشفات التقاط الإلكترون ، والحرارية ، والقياس الطيفي ، وبعض أجهزة الكشف الأخرى.

كاشف التأين باللهب (FID). يعتمد تشغيل FID على حقيقة أن المواد العضوية ، التي تدخل شعلة موقد الهيدروجين ، تخضع للتأين ، ونتيجة لذلك ينشأ تيار تأين في حجرة الكاشف ، وهي أيضًا غرفة تأين ، قوتها يتناسب مع عدد الجسيمات المشحونة.

إن PID حساس فقط للمركبات العضوية وهو غير حساس أو حساس بشكل ضعيف للغاية للغازات مثل الهواء والكبريت وأكاسيد الكربون وكبريتيد الهيدروجين والأمونيا وثاني كبريتيد الكربون وبخار الماء وعدد من المركبات غير العضوية الأخرى. تسمح حساسية FID للهواء باستخدامه لتحديد تلوث الهواء بمواد عضوية مختلفة.

يستخدم FID 3 غازات: الغاز الحامل (الهيليوم أو النيتروجين) والهيدروجين والهواء. يجب أن تكون جميع الغازات الثلاثة عالية النقاء.

كاشف الأرجون. في كاشف الأرجون ، يحدث التأين نتيجة اصطدام جزيئات المادة التحليلية مع ذرات الأرجون المنتشرة نتيجة التعرض للإشعاع B المشع.

كاشف حراري. مبدأ تشغيل كاشف الأيونات الحرارية هو أن أملاح الفلزات القلوية ، التي تتبخر في لهب الموقد ، تتفاعل بشكل انتقائي مع المركبات التي تحتوي على الهالوجينات أو الفوسفور. في حالة عدم وجود مثل هذه المركبات ، يتم إنشاء توازن لذرات الفلزات القلوية في غرفة التأين للكاشف. إن وجود ذرات الفوسفور بسبب تفاعلها مع ذرات الفلزات القلوية ينتهك هذا التوازن ويؤدي إلى ظهور تيار أيوني في الغرفة.

نظرًا لأن الكاشف الحراري لديه أعلى حساسية للمركبات المحتوية على الفوسفور ، فإنه يطلق عليه اسم الفوسفوريك. يستخدم هذا الكاشف بشكل أساسي لتحليل مبيدات الآفات الفوسفاتية العضوية والمبيدات الحشرية وعدد من المركبات النشطة بيولوجيًا.

ب)كروماتوجراف جلfia

الكروماتوغرافيا الهلامية (الترشيح الهلامي) هي طريقة لفصل مخاليط المواد ذات الأوزان الجزيئية المختلفة عن طريق ترشيح المحلول الذي تم تحليله من خلال المواد الهلامية الخلوية المترابطة.

يحدث انفصال خليط من المواد عندما تكون أحجام جزيئات هذه المواد مختلفة ، ويكون قطر مسام حبيبات الهلام ثابتًا ويمكن أن يسمح فقط بمرور تلك الجزيئات التي يقل حجمها عن قطر الثقوب الموجودة في المسام. من الجل. عند ترشيح محلول من الخليط الذي تم تحليله ، يتم الاحتفاظ بالجزيئات الأصغر ، التي تخترق مسام الهلام ، في المذيب الموجود في هذه المسام ، وتتحرك على طول طبقة الهلام ببطء أكثر من الجزيئات الكبيرة التي لا تستطيع اختراق المسام. وبالتالي ، فإن كروماتوغرافيا الهلام تجعل من الممكن فصل خليط من المواد حسب الحجم والوزن الجزيئي لجزيئات هذه المواد. طريقة الفصل هذه بسيطة وسريعة ، والأهم من ذلك أنها تسمح بفصل مخاليط المواد في ظروف أكثر اعتدالًا من الطرق الكروماتوغرافية الأخرى.

إذا ملأت عمودًا بحبيبات هلامية ثم صببت فيه محلولًا من مواد مختلفة بأوزان جزيئية مختلفة ، فعندما يتحرك المحلول على طول طبقة الهلام في العمود ، سينفصل هذا الخليط.

الفترة الأولية للتجربة: تطبيق محلول الخليط المحلل على طبقة هلامية في عمود. المرحلة الثانية - لا يتدخل الجل في انتشار الجزيئات الصغيرة في المسام ، بينما تبقى الجزيئات الكبيرة في المحلول المحيط بحبيبات الهلام. عندما يتم غسل طبقة الهلام بمذيب نقي ، تبدأ الجزيئات الكبيرة في التحرك بمعدل قريب من المذيب ، بينما يجب أن تنتشر الجزيئات الصغيرة أولاً من المسام الداخلية للجيل إلى الحجم بين الحبوب ، ونتيجة لذلك ، يتم الاحتفاظ بها وغسلها بواسطة المذيب لاحقًا. يتم فصل خليط من المواد حسب وزنها الجزيئي. يتم غسل المواد من العمود من أجل تقليل الوزن الجزيئي.

تطبيق كروماتوغرافيا الجل.

الغرض الرئيسي من الفصل الكروماتوجرافي الهلامي هو فصل مخاليط المركبات ذات الوزن الجزيئي العالي وتحديد توزيع الوزن الجزيئي للبوليمرات.

في الوقت نفسه ، يتم استخدام كروماتوغرافيا الهلام بشكل متساوٍ لفصل خليط من المواد ذات الوزن الجزيئي المتوسط \u200b\u200bوحتى المركبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض. في هذه الحالة ، من الأهمية بمكان أن يسمح الفصل الكروماتوغرافي الهلامي بالفصل في درجات حرارة الغرفة ، وهو ما يقارن بشكل إيجابي بالكروماتوغرافيا الغازية والسائلة ، والتي تتطلب التسخين لتحويل المواد التحليلية إلى طور البخار.

يمكن أيضًا فصل خليط من المواد بواسطة كروماتوغرافيا الهلام عندما تكون الأوزان الجزيئية للمواد المحللة قريبة جدًا أو متساوية. في هذه الحالة ، يتم استخدام تفاعل المواد المذابة مع الجل. يمكن أن يكون هذا التفاعل مهمًا جدًا لدرجة أنه يلغي الاختلافات في الأحجام الجزيئية. إذا كانت طبيعة التفاعل مع الهلام غير متماثلة بالنسبة لمواد مختلفة ، فيمكن استخدام هذا الاختلاف لفصل خليط الفائدة.

ومن الأمثلة على ذلك استخدام الكروماتوغرافيا الهلامية لتشخيص أمراض الغدة الدرقية. يتم تحديد التشخيص من خلال كمية اليود المحددة أثناء التحليل.

توضح الأمثلة المعطاة لتطبيق كروماتوغرافيا الهلام إمكانياته الواسعة لحل مجموعة متنوعة من المشكلات التحليلية.

خاتمة

كطريقة علمية لإدراك العالم من حولنا ، فإن الكروماتوغرافيا تتطور وتتحسن باستمرار. يتم استخدامه اليوم كثيرًا وعلى نطاق واسع في البحث العلمي والطب والبيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية والتكنولوجيا والاقتصاد الوطني بحيث يصعب جدًا العثور على مجال معرفي لا يُستخدم فيه الكروماتوغرافيا.

الكروماتوغرافيا كطريقة بحث مع قدراتها الاستثنائية هو عامل قوي في الإدراك والتحول لعالم معقد بشكل متزايد من أجل خلق ظروف معيشية مقبولة للبشر على كوكبنا.

S P I S O KLI T E R A T U R S

1. Aivazov B.V. مقدمة في اللوني. - م: المدرسة العليا 1983 - ص. 8-18 ، 48-68 ، 88-233.

2. Kreshkov A.P. أساسيات الكيمياء التحليلية. اساس نظرى. التحليل النوعي ، الكتاب الأول ، الطبعة الرابعة ، مراجعة. م ، "الكيمياء" ، 1976 - ص. 119-125.

3. Sakodynsky K.I. ، Orekhov B.I. الكروماتوغرافيا في العلوم والتكنولوجيا. - م: المعرفة ، 1982 - ص. 3-20 ، 28-38 ، 58-59.