1. Introduzione.

2. L'emergere e lo sviluppo della cromatografia.

3. Classificazione dei metodi cromatografici.

4. Cromatografia su una fase stazionaria solida:

a) cromatografia gassosa (adsorbimento di gas);

b) cromatografia liquida (adsorbimento di liquido).

5. Cromatografia su fase stazionaria liquida:

a) cromatografia gas-liquido;

b) cromatografia su gel.

6. Conclusione.

Come i raggi dello spettro, nella colonna del carbonato di calcio, i vari componenti della miscela di pigmenti sono regolarmente distribuiti, consentendo di determinarne la determinazione qualitativa e quantitativa. Chiamo la preparazione ottenuta in questo modo un cromatogramma e il metodo proposto - cromatografico.

M.S.Tsvet, 1906

introduzione

La necessità di separare e analizzare una miscela di sostanze è affrontata non solo da un chimico, ma anche da molti altri specialisti.

Nel potente arsenale di metodi chimici e fisico-chimici di separazione, analisi, studio della struttura e delle proprietà dei singoli composti chimici e delle loro miscele complesse, uno dei posti principali è preso dalla cromatografia.

La cromatografia è un metodo fisico-chimico per separare e analizzare miscele di gas, vapori, liquidi o soluti e determinare le proprietà fisico-chimiche delle singole sostanze, basato sulla distribuzione dei componenti separati delle miscele tra due fasi: mobile e stazionaria. Le sostanze che compongono la fase stazionaria sono chiamate assorbenti. La fase stazionaria può essere solida o liquida. Una fase mobile è un flusso liquido o gassoso che viene filtrato attraverso un letto assorbente. La fase mobile funge da solvente e veicolo per la miscela di sostanze analizzata, convertita in uno stato gassoso o liquido.

Esistono due tipi di assorbimento: adsorbimento - l'assorbimento di sostanze da una superficie solida e assorbimento - la dissoluzione di gas e liquidi in solventi liquidi.

2. L'emergere e lo sviluppo della cromatografia

L'emergere della cromatografia come metodo scientifico è associato al nome dell'eccezionale scienziato russo Mikhail Semenovich Tsvet (1872-1919), che nel 1903 scoprì la cromatografia nel corso della ricerca sul meccanismo di conversione dell'energia solare nei pigmenti vegetali. Questo è l'anno e va considerata la data di creazione del metodo cromatografico.

SM. Il colore ha fatto passare una soluzione degli analiti e la fase mobile attraverso una colonna di adsorbente in un tubo di vetro. A questo proposito, il suo metodo è stato chiamato cromatografia su colonna. Nel 1938 N.A. Izmailov e M.S. Schreiber ha suggerito di modificare il metodo Tsvet e di separare una miscela di sostanze su una piastra ricoperta da un sottile strato di adsorbente. È così che è nata la cromatografia su strato sottile, che consente di eseguire analisi con una quantità in tracce di una sostanza.

Nel 1947 T.B. Gapon, E.N. Gapon e F.M. Shemyakin è stato il primo ad effettuare la separazione cromatografica di una miscela di ioni in una soluzione, spiegandola con la presenza di una reazione di scambio tra ioni assorbenti e ioni contenuti nella soluzione. Pertanto, è stata scoperta un'altra direzione della cromatografia: la cromatografia a scambio ionico. Attualmente, la cromatografia a scambio ionico è una delle aree più importanti del metodo cromatografico.

E.N. e G.B. Gapon nel 1948 implementò ciò che M.S. L'idea cromatica della possibilità di separazione cromatografica di una miscela di sostanze basata sulla differenza nella solubilità di precipitati difficilmente solubili. Apparve la cromatografia dei sedimenti.

Nel 1957 M. Golay propose di applicare un assorbente alle pareti interne di un tubo capillare - cromatografia capillare. Questa opzione consente di analizzare le quantità in tracce di miscele multicomponenti.

Negli anni '60 è diventato possibile sintetizzare gel ionici e non caricati con dimensioni dei pori rigorosamente definite. Ciò ha permesso di sviluppare una variante della cromatografia, la cui essenza è separare una miscela di sostanze sulla base della differenza nella loro capacità di penetrare nella cromatografia gel - gel. Questo metodo consente la separazione di miscele di sostanze con pesi molecolari diversi.

Attualmente, la cromatografia ha subito uno sviluppo significativo. Oggi, una varietà di metodi cromatografici, specialmente in combinazione con altri metodi fisici e fisico-chimici, aiuta scienziati e ingegneri a risolvere una varietà di problemi, spesso molto complessi, nella ricerca scientifica e nella tecnologia.

3. Classificazione dei metodi cromatografici

La varietà di modifiche e varianti del metodo cromatografico richiede la loro sistematizzazione o classificazione.

La classificazione può essere basata su varie caratteristiche, vale a dire:

1. stato di aggregazione delle fasi;

2. meccanismo di separazione;

3. modalità di esecuzione del processo;

4. lo scopo del processo.

Classificazione per stato di aggregazione delle fasi:

cromatografia gassosa (fase mobile - gas), gas-liquido (fase mobile - gas, fase stazionaria - liquida), liquida (fase mobile - liquida).

Classificazione in base al meccanismo di separazione.

La cromatografia ad adsorbimento si basa sull'adsorbimento (assorbimento) selettivo dei singoli componenti della miscela analizzata da parte dei corrispondenti adsorbenti. La cromatografia ad adsorbimento è suddivisa in liquido (cromatografia ad adsorbimento di liquido) e gas (cromatografia ad adsorbimento di gas).

La cromatografia a scambio ionico si basa sull'uso di processi di scambio ionico che avvengono tra ioni adsorbenti mobili e ioni elettroliti quando si fa passare una soluzione dell'analita attraverso una colonna riempita con uno scambiatore ionico (scambiatore ionico). Gli scambiatori di ioni sono composti insolubili inorganici e organici ad alto peso molecolare. Poiché gli scambiatori di ioni utilizzati sono allumina, permutite, solfocarburi e varie sostanze di scambio ionico organiche sintetiche - resine di scambio ionico.

La cromatografia su sedimenti si basa sulla diversa solubilità dei precipitati formati dai componenti della miscela analizzata con reagenti speciali. Ad esempio, quando una soluzione di una miscela di sali di Hg (II) e Pb viene fatta passare attraverso una colonna con un veicolo preimpregnato con una soluzione KI, si formano 2 strati colorati: quello superiore, di colore rosso-arancio (HgI 2) e quello inferiore colorato di giallo (PbI 2).

Classificazione in base al modo in cui viene eseguito il processo.

La cromatografia su colonna è un tipo di cromatografia in cui una colonna viene utilizzata come supporto per un solvente stazionario.

La cromatografia su carta è un tipo di cromatografia in cui vengono utilizzate strisce o fogli di carta da filtro che non contengono impurità minerali al posto di una colonna come supporto per un solvente stazionario. In questo caso, una goccia della soluzione di prova, ad esempio una miscela di soluzioni di sali di Fe (III) e Co (II), viene applicata al bordo della striscia di carta. La carta viene sospesa in una camera chiusa (Fig. 1) facendo cadere il suo bordo con una goccia della soluzione in esame applicata su di essa in un recipiente con un solvente mobile, ad esempio, con alcool n-butilico. Un solvente mobile, muovendosi lungo la carta, la bagna. In questo caso, ciascuna sostanza contenuta nella miscela analizzata si muove con la sua velocità intrinseca nella stessa direzione del solvente. Al termine della separazione ionica, la carta viene asciugata e poi spruzzata con un reagente, in questo caso una soluzione di K 4, che forma composti colorati con le sostanze da separare (blu - con ioni ferro, verde - con ioni cobalto ). Le aree risultanti sotto forma di macchie colorate consentono di stabilire la presenza di singoli componenti.

La cromatografia su carta in combinazione con l'uso di reagenti organici consente l'analisi qualitativa di miscele complesse di cationi e anioni. È possibile rilevare un numero di sostanze su un cromatogramma con l'aiuto di un reagente, poiché ciascuna sostanza è caratterizzata non solo dal colore corrispondente, ma anche da una certa posizione di localizzazione sul cromatogramma.

La cromatografia su strato sottile è un tipo di cromatografia simile alla cromatografia su carta nel suo meccanismo di separazione. La differenza tra loro sta nel fatto che, al posto dei fogli di carta, la separazione viene effettuata su lastre rivestite con un sottile strato di assorbente costituito da polvere di allumina, cellulosa, zeoliti, gel di silice, farina fossile, ecc. e trattenere un solvente immobile. Il vantaggio principale della cromatografia su strato sottile è la semplicità dell'apparato, la semplicità e l'alta velocità dell'esperimento, la sufficiente chiarezza della separazione di una miscela di sostanze e la possibilità di analizzare quantità ultramicro di una sostanza.

Classificazione secondo lo scopo del processo cromatografico.

La cromatografia è di massima importanza come metodo per l'analisi qualitativa e quantitativa di miscele di sostanze (cromatografia analitica).

La cromatografia preparativa è un tipo di cromatografia in cui una miscela di sostanze viene separata per scopi preparativi, ad es. per ottenere quantità più o meno significative di sostanze in forma pura, priva di impurità. Il compito della cromatografia preparativa può essere anche la concentrazione e la successiva separazione dalla miscela di sostanze contenute sotto forma di tracce di impurità alla sostanza di base.

La cromatografia non analitica è un tipo di cromatografia utilizzato come metodo di ricerca scientifica. Viene utilizzato per studiare le proprietà dei sistemi, come le soluzioni, la cinetica dei processi chimici, le proprietà dei catalizzatori e degli adsorbenti.

Quindi, la cromatografia è un metodo universale per analizzare miscele di sostanze, ottenere sostanze in forma pura, nonché un metodo per studiare le proprietà dei sistemi.

4. Cromatografia su una fase stazionaria solida

a) Cromatografia di gas (adsorbimento di gas)

La gascromatografia è un metodo cromatografico in cui la fase mobile è gas. La gascromatografia ha trovato la massima applicazione per la separazione, analisi e studio di sostanze e loro miscele, passando senza decomposizione allo stato di vapore.

Una delle opzioni per la gascromatografia è la cromatografia ad adsorbimento di gas, un metodo in cui la fase stazionaria è un adsorbente solido.

Nella gascromatografia, un gas inerte viene utilizzato come fase mobile (gas di trasporto): elio, azoto, argon, molto meno spesso idrogeno e anidride carbonica. A volte il gas di trasporto è una coppia di liquidi altamente volatili.

Il processo gascromatografico viene solitamente eseguito in dispositivi speciali chiamati gascromatografi (Figura 3). Ciascuno di essi dispone di un sistema per l'erogazione di un flusso di gas di trasporto, un sistema per la preparazione e l'introduzione della miscela in studio, una colonna cromatografica con un sistema per la regolazione della sua temperatura, un sistema di analisi (rivelatore) e un sistema per la registrazione della separazione e dell'analisi risultati (registratore).

La temperatura è di grande importanza nella cromatografia ad adsorbimento di gas. Il suo ruolo consiste principalmente nel modificare l'equilibrio di assorbimento nel sistema gas - solido. La corretta selezione della temperatura della colonna determina il grado di separazione dei componenti della miscela, l'efficienza della colonna e la velocità complessiva di analisi. Esiste un determinato intervallo di temperatura della colonna in cui l'analisi cromatografica è ottimale. Tipicamente, questo intervallo di temperatura si trova nella regione vicina al punto di ebollizione del composto chimico determinato. Quando i punti di ebollizione dei componenti della miscela differiscono notevolmente tra loro, viene utilizzata la programmazione della temperatura della colonna.

La separazione in una colonna cromatografica è l'operazione più importante, ma preliminare, dell'intero processo di analisi gascromatografica. Le miscele binarie (gas di trasporto - componente) che escono dalla colonna, di regola, entrano nel dispositivo di rilevamento. Qui, i cambiamenti nelle concentrazioni dei componenti nel tempo vengono convertiti in un segnale elettrico, che viene registrato utilizzando un sistema speciale sotto forma di una curva chiamata cromatogramma. I risultati dell'intero esperimento dipendono in gran parte dalla scelta corretta del tipo di rivelatore e dal suo design. Esistono diverse classificazioni di rilevatori. Distinguere tra rilevatori differenziali e integrali. I rivelatori differenziali registrano il valore istantaneo di una delle caratteristiche (concentrazione o portata) nel tempo. I rilevatori integrali sommano la quantità di sostanza in un certo periodo di tempo. Inoltre utilizzano rilevatori di vario tipo, sensibilità e scopo: termoconduttometrico, a ionizzazione, spettroscopico, spettrometrico di massa, coulometrico e molti altri.

Applicazione della cromatografia ad adsorbimento di gas

La cromatografia ad adsorbimento di gas viene utilizzata nelle industrie chimiche e petrolchimiche per analizzare i prodotti della sintesi chimica e petrolchimica, la composizione delle frazioni di petrolio, per determinare la purezza dei reagenti e il contenuto dei prodotti chiave nelle diverse fasi dei processi tecnologici, ecc.

L'analisi dei gas permanenti e degli idrocarburi leggeri, inclusi gli isomeri, mediante gascromatografia richiede 5-6 minuti. In precedenza, sugli analizzatori di gas tradizionali, questa analisi durava 5 - 6 ore. Tutto ciò ha portato al fatto che la gascromatografia è diventata ampiamente utilizzata non solo negli istituti di ricerca e nei laboratori di controllo e misurazione, ma è anche entrata nei sistemi di automazione complessa delle imprese industriali.

Oggi la gascromatografia viene utilizzata anche nella ricerca di giacimenti di petrolio e gas, consentendo di determinare il contenuto di materia organica in campioni prelevati dal suolo, indicando la vicinanza di giacimenti di petrolio e gas.

La gascromatografia è utilizzata con successo nella scienza forense, dove viene utilizzata per stabilire l'identità di campioni di macchie di sangue, benzina, oli, prodotti alimentari costosi contraffatti, ecc. La gascromatografia è molto spesso utilizzata per determinare il contenuto di alcol nel sangue degli automobilisti. Bastano poche gocce di sangue da un dito per sapere quanto, quando e che tipo di bevanda alcolica ha bevuto.

La gascromatografia ci consente di ottenere preziose e uniche informazioni sulla composizione degli odori dei prodotti alimentari, come formaggio, caffè, caviale, brandy, ecc. A volte le informazioni ottenute dall'analisi gascromatografica non ci soddisfano. Ad esempio, negli alimenti si trovano spesso quantità eccessive di pesticidi o il succo di frutta contiene tricloroetilene, che, contrariamente ai divieti, veniva utilizzato per aumentare il grado di estrazione del carotene dalla frutta, ecc. Ma sono queste informazioni a proteggere la salute umana.

Tuttavia, non è raro che le persone ignorino semplicemente le informazioni che ricevono. Questo vale principalmente per il fumo. Un'analisi gascromatografica dettagliata ha da tempo stabilito che il fumo di sigarette e sigarette contiene fino a 250 diversi idrocarburi e loro derivati, di cui circa 50 hanno un effetto cancerogeno. Ecco perché il cancro ai polmoni si verifica nei fumatori 10 volte più spesso, ma ancora milioni di persone continuano ad avvelenare se stessi, i loro colleghi e parenti.

La gascromatografia è ampiamente utilizzata in medicina per determinare il contenuto di numerosi farmaci, per determinare il livello di acidi grassi, colesterolo, steroidi, ecc. nel corpo del paziente. Tali analisi forniscono informazioni estremamente importanti sullo stato della salute umana, sul decorso della sua malattia, sull'efficacia dell'uso di determinati farmaci.

La ricerca scientifica in metallurgia, microbiologia, biochimica, nello sviluppo di prodotti fitosanitari e nuovi farmaci, nella creazione di nuovi polimeri, materiali da costruzione e in molte altre aree molto diverse della pratica umana non può essere immaginata senza un metodo analitico così potente come il gas cromatografia.

La gascromatografia viene utilizzata con successo per determinare il contenuto di composti aromatici policiclici pericolosi per la salute umana nell'acqua e nell'aria, il livello di benzina nell'aria delle stazioni di servizio, la composizione dei gas di scarico delle automobili nell'aria, ecc.

Questo metodo è ampiamente utilizzato come uno dei principali metodi di controllo della pulizia ambientale.

La gascromatografia gioca un ruolo importante nella nostra vita, fornendoci un'enorme quantità di informazioni. Nell'economia nazionale e negli organismi di ricerca vengono utilizzati più di 20mila gascromatografi di un'ampia varietà, che sono aiutanti indispensabili per risolvere molti problemi complessi che si presentano ogni giorno davanti a ricercatori e ingegneri.

b) Cromatografia liquida (adsorbimento di liquidi)

La cromatografia liquida è un gruppo di varianti cromatografiche in cui la fase mobile è liquida.

Una delle opzioni per la cromatografia liquida è la cromatografia ad adsorbimento liquido, un metodo in cui la fase stazionaria è un adsorbente solido.

Sebbene la cromatografia liquida sia stata scoperta prima della gascromatografia, è entrata in un periodo di sviluppo estremamente intenso solo nella seconda metà del XX secolo. Allo stato attuale, in termini di grado di sviluppo della teoria del processo cromatografico e della tecnica di progettazione strumentale, in termini di efficienza e velocità di separazione, è difficilmente inferiore al metodo di separazione gascromatografica. Tuttavia, ciascuno di questi due principali tipi di cromatografia ha il proprio campo di applicazione preferito. Se la gascromatografia è adatta principalmente per l'analisi, la separazione e lo studio di sostanze chimiche con pesi molecolari di 500-600, la cromatografia liquida può essere utilizzata per sostanze con pesi molecolari da diverse centinaia a diversi milioni, comprese macromolecole estremamente complesse di polimeri, proteine \u200b\u200be acidi nucleici. Allo stesso tempo, l'opposizione di vari metodi cromatografici è intrinsecamente priva di buon senso, poiché i metodi cromatografici si completano con successo a vicenda e il compito stesso di uno studio specifico deve essere affrontato in un modo diverso, ovvero quale metodo cromatografico consente di risolverlo con maggiore velocità, contenuto informativo e ad un costo inferiore.

Come nella gascromatografia, la moderna cromatografia liquida utilizza rilevatori per registrare continuamente la concentrazione dell'analita nel flusso di liquido dalla colonna.

Non esiste un unico rivelatore universale per cromatografia liquida. Pertanto, in ogni caso, dovrebbe essere selezionato il rivelatore più adatto. I più utilizzati sono i rivelatori a ionizzazione di fiamma ultravioletti, rifrattometrici, a microassorbimento e trasporto.

Rivelatori spettrometrici. I rivelatori di questo tipo sono dispositivi selettivi altamente sensibili che consentono di determinare concentrazioni molto piccole di sostanze nel flusso della fase liquida. Le loro letture dipendono poco dalle fluttuazioni di temperatura e da altri cambiamenti casuali nell'ambiente. Una delle caratteristiche importanti dei rivelatori spettrometrici è la trasparenza della maggior parte dei solventi utilizzati nella cromatografia ad adsorbimento di liquidi nell'intervallo di lunghezze d'onda di lavoro.

Assorbimento più spesso utilizzato negli UV, meno spesso nella regione IR. Nella regione UV vengono utilizzati dispositivi che operano in un ampio intervallo, da 200 nm alla parte visibile dello spettro, oa determinate lunghezze d'onda, il più delle volte a 280 e 254 nm. Come sorgenti di radiazioni vengono utilizzate lampade al mercurio a bassa pressione (254 nm) e media (280 nm) e relativi filtri.

Rivelatori di microassorbimento. L'azione dei rivelatori di microassorbimento si basa sul rilascio di calore durante l'adsorbimento di una sostanza sull'adsorbente, che sta riempiendo la cella del rivelatore. Tuttavia, non è il calore che viene misurato, ma la temperatura dell'adsorbente a cui viene riscaldato come risultato dell'adsorbimento.

Un rilevatore di microassorbimento è uno strumento abbastanza sensibile. La sua sensibilità dipende principalmente dal calore di adsorbimento.

I rilevatori di microassorbimento sono versatili, adatti per rilevare sostanze sia organiche che inorganiche. Tuttavia, è difficile ottenere cromatogrammi sufficientemente chiari su di essi, specialmente con separazione incompleta dei componenti della miscela.

5. Cromatografia in fase stazionaria liquida

a) Cromatografia gas-liquido

La cromatografia gas-liquido è un metodo gascromatografico in cui la fase stazionaria è un liquido poco volatile depositato su un supporto solido.

Questo tipo di cromatografia viene utilizzato per separare gas e vapori di liquidi.

La principale differenza tra la cromatografia gas-liquido e la cromatografia ad adsorbimento di gas è che nel primo caso il metodo si basa sull'uso del processo di dissoluzione e successiva evaporazione di gas o vapore da un film liquido tenuto da un supporto solido inerte; nel secondo caso, il processo di separazione si basa sull'adsorbimento e sul successivo desorbimento di gas o vapore sulla superficie di un solido, un adsorbente.

Il processo cromatografico può essere rappresentato schematicamente come segue. Una miscela di gas o vapori di liquidi volatili viene introdotta da un flusso di un gas di trasporto in una colonna riempita con un vettore inerte stazionario, su cui viene distribuito un liquido non volatile (fase stazionaria). I gas e i vapori in esame vengono assorbiti da questo liquido. Quindi i componenti della miscela da separare vengono spostati selettivamente in un certo ordine dalla colonna.

Nella cromatografia gas-liquido, vengono utilizzati numerosi rilevatori che reagiscono in modo specifico a qualsiasi sostanza organica oa sostanze organiche con un determinato gruppo funzionale. Questi includono rilevatori di ionizzazione, rilevatori a cattura di elettroni, rilevatori termoionici, spettrofotometrici e alcuni altri rilevatori.

Rivelatore a ionizzazione di fiamma (FID). Il funzionamento del FID si basa sul fatto che le sostanze organiche, entrando nella fiamma di un bruciatore a idrogeno, subiscono ionizzazione, a seguito della quale si forma una corrente di ionizzazione nella camera del rivelatore, che è anche una camera di ionizzazione, la cui forza è proporzionale al numero di particelle cariche.

Il PID è sensibile solo ai composti organici ed è insensibile o molto debolmente sensibile a gas come aria, zolfo e ossidi di carbonio, idrogeno solforato, ammoniaca, disolfuro di carbonio, vapore acqueo e una serie di altri composti inorganici. L'insensibilità del FID all'aria ne consente l'utilizzo per la determinazione dell'inquinamento atmosferico con varie sostanze organiche.

FID utilizza 3 gas: gas di trasporto (elio o azoto), idrogeno e aria. Tutti e 3 i gas devono essere di elevata purezza.

Rivelatore di argon. In un rilevatore di argon, la ionizzazione è causata dalla collisione di molecole dell'analita con atomi di argon metastabili formati a seguito dell'esposizione a radiazioni B radioattive.

Rivelatore termoionico. Il principio di funzionamento di un rilevatore di ioni termici è che i sali di metalli alcalini, evaporando nella fiamma di un bruciatore, reagiscono selettivamente con composti contenenti alogeni o fosforo. In assenza di tali composti, nella camera di ionizzazione del rivelatore viene stabilito un equilibrio di atomi di metalli alcalini. La presenza di atomi di fosforo dovuta alla loro reazione con atomi di metalli alcalini sconvolge questo equilibrio e provoca la comparsa di una corrente ionica nella camera.

Poiché il rilevatore di ioni termici ha la più alta sensibilità ai composti contenenti fosforo, è chiamato fosforico. Questo rilevatore viene utilizzato principalmente per l'analisi di pesticidi organofosfati, insetticidi e una serie di composti biologicamente attivi.

b) Gel cromatografia

La cromatografia su gel (gel filtrazione) è un metodo per separare miscele di sostanze con pesi molecolari diversi filtrando la soluzione analizzata attraverso gel cellulari reticolati.

La separazione di una miscela di sostanze avviene se le dimensioni delle molecole di queste sostanze sono diverse, e il diametro dei pori dei grani di gel è costante e può far passare solo quelle molecole le cui dimensioni sono inferiori al diametro dei fori dei pori del gel. Quando si filtra una soluzione della miscela analizzata, molecole più piccole, penetrando nei pori del gel, vengono trattenute nel solvente contenuto in questi pori e si muovono lungo lo strato di gel più lentamente rispetto alle molecole grandi che non sono in grado di penetrare nei pori. Pertanto, la cromatografia su gel consente di separare una miscela di sostanze a seconda delle dimensioni e del peso molecolare delle particelle di queste sostanze. Questo metodo di separazione è abbastanza semplice, veloce e, soprattutto, consente la separazione di miscele di sostanze in condizioni più miti rispetto ad altri metodi cromatografici.

Se si riempie una colonna con granuli di gel e quindi si versa una soluzione di varie sostanze con pesi molecolari diversi, quando la soluzione si sposta lungo lo strato di gel nella colonna, questa miscela si separerà.

Il periodo iniziale dell'esperimento: applicazione di una soluzione della miscela analizzata a uno strato di gel in una colonna. Il secondo stadio: il gel non interferisce con la diffusione di piccole molecole nei pori, mentre le grandi molecole rimangono nella soluzione che circonda i granuli di gel. Quando lo strato di gel viene lavato con un solvente puro, le grandi molecole iniziano a muoversi a una velocità prossima a quella del solvente, mentre le piccole molecole devono prima diffondersi dai pori interni del gel nel volume tra i grani e, di conseguenza , vengono trattenuti e successivamente lavati dal solvente. Una miscela di sostanze viene separata in base al loro peso molecolare. Le sostanze vengono eliminate dalla colonna in ordine decrescente di peso molecolare.

Applicazione della cromatografia su gel.

Lo scopo principale della cromatografia su gel è la separazione di miscele di composti ad alto peso molecolare e la determinazione della distribuzione del peso molecolare dei polimeri.

Tuttavia, la cromatografia su gel viene ugualmente utilizzata per separare miscele di sostanze di peso molecolare medio e anche composti a basso peso molecolare. In questo caso, è di grande importanza che la cromatografia su gel consenta la separazione a temperatura ambiente, che si confronta favorevolmente con la cromatografia gas-liquido, che richiede il riscaldamento per convertire gli analiti nella fase vapore.

La separazione di una miscela di sostanze mediante gel cromatografia è possibile anche quando i pesi molecolari delle sostanze analizzate sono molto vicini o addirittura uguali. In questo caso, viene utilizzata l'interazione dei soluti con il gel. Questa interazione può essere così significativa da annullare le differenze nelle dimensioni molecolari. Se la natura dell'interazione con il gel non è la stessa per sostanze diverse, questa differenza può essere utilizzata per separare la miscela di interesse.

Un esempio è l'uso della cromatografia su gel per la diagnosi delle malattie della tiroide. La diagnosi è stabilita dalla quantità di iodio determinata durante l'analisi.

Gli esempi forniti di applicazione della cromatografia su gel mostrano le sue ampie possibilità di risolvere un'ampia varietà di problemi analitici.

Conclusione

Come metodo scientifico di cognizione del mondo che ci circonda, la cromatografia è in costante sviluppo e miglioramento. Oggi è usato così spesso e così ampiamente nella ricerca scientifica, medicina, biologia molecolare, biochimica, tecnologia e nell'economia nazionale che è molto difficile trovare un campo di conoscenza in cui la cromatografia non sia utilizzata.

La cromatografia come metodo di ricerca con le sue eccezionali capacità è un potente fattore di cognizione e trasformazione di un mondo sempre più complesso nell'interesse della creazione di condizioni di vita accettabili per gli esseri umani sul nostro pianeta.

LISTA DI REFERENZE

1. Aivazov B.V. Introduzione alla cromatografia. - M .: Scuola superiore, 1983 - p. 8-18, 48-68, 88-233.

2. Kreshkov A.P. Fondamenti di chimica analitica. Base teorica. Qualitative Analysis, Book One, 4th Edition, rev. M., "Chemistry", 1976 - p. 119-125.

3. Sakodynsky K.I., Orekhov B.I. Cromatografia nella scienza e nella tecnologia. - M .: Conoscenza, 1982 - p. 3-20, 28-38, 58-59.

2. L'emergere e lo sviluppo della cromatografia

L'emergere della cromatografia come metodo scientifico è associato al nome dell'eccezionale scienziato russo Mikhail Semenovich Tsvet (1872-1919), che nel 1903 scoprì la cromatografia nel corso della ricerca sul meccanismo di conversione dell'energia solare nei pigmenti vegetali. Questo è l'anno e va considerata la data di creazione del metodo cromatografico.

SM. Il colore ha fatto passare una soluzione degli analiti e la fase mobile attraverso una colonna di adsorbente in un tubo di vetro. A questo proposito, il suo metodo è stato chiamato cromatografia su colonna. Nel 1938 N.A. Izmailov e M.S. Schreiber ha suggerito di modificare il metodo Tsvet e di separare una miscela di sostanze su una piastra ricoperta da un sottile strato di adsorbente. È così che è nata la cromatografia su strato sottile, che consente di eseguire analisi con una quantità in tracce di una sostanza.

Nel 1947 T.B. Gapon, E.N. Gapon e F.M. Shemyakin è stata la prima ad effettuare la separazione cromatografica di una miscela di ioni in una soluzione, spiegandola con la presenza di una reazione di scambio tra ioni assorbenti e ioni contenuti nella soluzione. Pertanto, è stata scoperta un'altra direzione della cromatografia: la cromatografia a scambio ionico. Attualmente, la cromatografia a scambio ionico è una delle aree più importanti del metodo cromatografico.

E.N. e G.B. Gapon nel 1948 implementò ciò che M.S. L'idea cromatica della possibilità di separazione cromatografica di una miscela di sostanze basata sulla differenza nella solubilità di precipitati difficilmente solubili. Apparve la cromatografia dei sedimenti.

Nel 1957 M. Golay propose di applicare un assorbente alle pareti interne di un tubo capillare - cromatografia capillare. Questa opzione consente di analizzare le tracce di miscele multicomponenti.

Negli anni '60 divenne possibile sintetizzare gel ionici e non caricati con dimensioni dei pori rigorosamente definite. Ciò ha permesso di sviluppare una variante della cromatografia, la cui essenza è separare una miscela di sostanze in base alla differenza nella loro capacità di penetrare nella cromatografia gel - gel. Questo metodo consente la separazione di miscele di sostanze con pesi molecolari diversi.

Attualmente, la cromatografia ha subito uno sviluppo significativo. Oggi, una varietà di metodi cromatografici, specialmente in combinazione con altri metodi fisici e fisico-chimici, aiuta scienziati e ingegneri a risolvere una varietà di problemi, spesso molto complessi, nella ricerca scientifica e nella tecnologia.

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La base dell'una o dell'altra classificazione dei metodi cromatografici può essere basata su varie caratteristiche caratteristiche del processo ...

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Il compito della teoria della cromatografia è stabilire le leggi del movimento e della diffusione delle zone cromatografiche. I principali fattori alla base della classificazione delle teorie cromatografiche ...

Chimica del petrolio e del gas

Un'ipotesi ingegnosa di M.V ...

Cromatografia come metodo di separazione e analisi

miscela cromatografica assorbimento desorbimento La cromatografia è un processo fisico-chimico basato sulla ripetizione multipla di atti di assorbimento e desorbimento di una sostanza quando si muove in un flusso di una fase mobile lungo un assorbente stazionario ...

Evoluzione della chimica: prospettive a breve termine

Di cosa sono fatti i composti chimici? Come sono disposte le particelle più piccole di materia? Come si trovano nello spazio? Cosa unisce queste particelle? Perché alcune sostanze reagiscono tra loro ...

Si sa molto poco sulla conduzione di analisi nell'antica Russia. Naturalmente, era sempre necessario controllare la composizione di vari materiali, e in Russia questo veniva fatto da erboristi, tintori, fabbri; c'erano anche specialisti minerari speciali ...

Fasi di formazione della chimica analitica in Russia

1. Introduzione.

2. L'emergere e lo sviluppo della cromatografia.

3. Classificazione dei metodi cromatografici.

4. Cromatografia su una fase stazionaria solida:

a) cromatografia gassosa (adsorbimento di gas);

b) cromatografia liquida (adsorbimento di liquido).

5. Cromatografia su fase stazionaria liquida:

a) cromatografia gas-liquido;

b) cromatografia su gel.

6. Conclusione.

Come i raggi dello spettro, nella colonna del carbonato di calcio, i vari componenti della miscela di pigmenti sono regolarmente distribuiti, consentendo di determinarne la determinazione qualitativa e quantitativa. Chiamo la preparazione ottenuta in questo modo un cromatogramma e il metodo proposto - cromatografico.

M.S.Tsvet, 1906

introduzione

La necessità di separare e analizzare una miscela di sostanze è affrontata non solo da un chimico, ma anche da molti altri specialisti.

Nel potente arsenale di metodi chimici e fisico-chimici di separazione, analisi, studio della struttura e delle proprietà dei singoli composti chimici e delle loro miscele complesse, uno dei posti principali è preso dalla cromatografia.

La cromatografia è un metodo fisico-chimico per separare e analizzare miscele di gas, vapori, liquidi o soluti e determinare le proprietà fisico-chimiche delle singole sostanze, basato sulla distribuzione dei componenti separati delle miscele tra due fasi: mobile e stazionaria. Le sostanze che compongono la fase stazionaria sono chiamate assorbenti. La fase stazionaria può essere solida o liquida. Una fase mobile è un flusso liquido o gassoso che viene filtrato attraverso un letto assorbente. La fase mobile funge da solvente e veicolo per la miscela di sostanze analizzata, convertita in uno stato gassoso o liquido.

Esistono due tipi di assorbimento: adsorbimento - l'assorbimento di sostanze da una superficie solida e assorbimento - la dissoluzione di gas e liquidi in solventi liquidi.

2. L'emergere e lo sviluppo della cromatografia

L'emergere della cromatografia come metodo scientifico è associato al nome dell'eccezionale scienziato russo Mikhail Semenovich Tsvet (1872-1919), che nel 1903 scoprì la cromatografia nel corso della ricerca sul meccanismo di conversione dell'energia solare nei pigmenti vegetali. Questo è l'anno e va considerata la data di creazione del metodo cromatografico.

SM. Il colore ha fatto passare una soluzione degli analiti e la fase mobile attraverso una colonna di adsorbente in un tubo di vetro. A questo proposito, il suo metodo è stato chiamato cromatografia su colonna. Nel 1938 N.A. Izmailov e M.S. Schreiber ha suggerito di modificare il metodo Tsvet e di separare una miscela di sostanze su una piastra ricoperta da un sottile strato di adsorbente. È così che è nata la cromatografia su strato sottile, che consente di eseguire analisi con una quantità in tracce di una sostanza.

Nel 1947 T.B. Gapon, E.N. Gapon e F.M. Shemyakin è stato il primo ad effettuare la separazione cromatografica di una miscela di ioni in una soluzione, spiegandola con la presenza di una reazione di scambio tra ioni assorbenti e ioni contenuti nella soluzione. Pertanto, è stata scoperta un'altra direzione della cromatografia: la cromatografia a scambio ionico. Attualmente, la cromatografia a scambio ionico è una delle aree più importanti del metodo cromatografico.

E.N. e G.B. Gapon nel 1948 implementò ciò che M.S. L'idea cromatica della possibilità di separazione cromatografica di una miscela di sostanze basata sulla differenza nella solubilità di precipitati difficilmente solubili. Apparve la cromatografia dei sedimenti.

Nel 1957 M. Golay propose di applicare un assorbente alle pareti interne di un tubo capillare - cromatografia capillare. Questa opzione consente di analizzare le quantità in tracce di miscele multicomponenti.

Negli anni '60 è diventato possibile sintetizzare gel ionici e non caricati con dimensioni dei pori rigorosamente definite. Ciò ha permesso di sviluppare una variante della cromatografia, la cui essenza è separare una miscela di sostanze sulla base della differenza nella loro capacità di penetrare nella cromatografia gel - gel. Questo metodo consente la separazione di miscele di sostanze con pesi molecolari diversi.

Attualmente, la cromatografia ha subito uno sviluppo significativo. Oggi, una varietà di metodi cromatografici, specialmente in combinazione con altri metodi fisici e fisico-chimici, aiuta scienziati e ingegneri a risolvere una varietà di problemi, spesso molto complessi, nella ricerca scientifica e nella tecnologia.

3. Classificazione dei metodi cromatografici

La varietà di modifiche e varianti del metodo cromatografico richiede la loro sistematizzazione o classificazione.

La classificazione può essere basata su varie caratteristiche, vale a dire:

1. stato di aggregazione delle fasi;

2. meccanismo di separazione;

3. modalità di esecuzione del processo;

4. lo scopo del processo.

Classificazione per stato di aggregazione delle fasi:

cromatografia gassosa (fase mobile - gas), gas-liquido (fase mobile - gas, fase stazionaria - liquida), liquida (fase mobile - liquida).

Classificazione in base al meccanismo di separazione.

La cromatografia ad adsorbimento si basa sull'adsorbimento (assorbimento) selettivo dei singoli componenti della miscela analizzata da parte dei corrispondenti adsorbenti. La cromatografia ad adsorbimento è suddivisa in liquido (cromatografia ad adsorbimento di liquido) e gas (cromatografia ad adsorbimento di gas).

La cromatografia a scambio ionico si basa sull'uso di processi di scambio ionico che avvengono tra ioni adsorbenti mobili e ioni elettroliti quando si fa passare una soluzione dell'analita attraverso una colonna riempita con uno scambiatore ionico (scambiatore ionico). Gli scambiatori di ioni sono composti insolubili inorganici e organici ad alto peso molecolare. Poiché gli scambiatori di ioni utilizzati sono allumina, permutite, solfocarburi e varie sostanze di scambio ionico organiche sintetiche - resine di scambio ionico.

La cromatografia su sedimenti si basa sulla diversa solubilità dei precipitati formati dai componenti della miscela analizzata con reagenti speciali. Ad esempio, quando una soluzione di una miscela di sali di Hg (II) e Pb viene fatta passare attraverso una colonna con un veicolo preimpregnato con una soluzione KI, si formano 2 strati colorati: quello superiore, di colore rosso-arancio (HgI 2) e quello inferiore colorato di giallo (PbI 2).

Classificazione in base al modo in cui viene eseguito il processo.

La cromatografia su colonna è un tipo di cromatografia in cui una colonna viene utilizzata come supporto per un solvente stazionario.

La cromatografia su carta è un tipo di cromatografia in cui vengono utilizzate strisce o fogli di carta da filtro che non contengono impurità minerali al posto di una colonna come supporto per un solvente stazionario. In questo caso, una goccia della soluzione di prova, ad esempio una miscela di soluzioni di sali di Fe (III) e Co (II), viene applicata al bordo della striscia di carta. La carta viene sospesa in una camera chiusa (Fig. 1) facendo cadere il suo bordo con una goccia della soluzione in esame applicata su di essa in un recipiente con un solvente mobile, ad esempio, con alcool n-butilico. Un solvente mobile, muovendosi lungo la carta, la bagna. In questo caso, ciascuna sostanza contenuta nella miscela analizzata si muove con la sua velocità intrinseca nella stessa direzione del solvente. Al termine della separazione ionica, la carta viene asciugata e poi spruzzata con un reagente, in questo caso una soluzione di K 4, che forma composti colorati con le sostanze da separare (blu - con ioni ferro, verde - con ioni cobalto ). Le aree risultanti sotto forma di macchie colorate consentono di stabilire la presenza di singoli componenti.

La cromatografia su carta in combinazione con l'uso di reagenti organici consente l'analisi qualitativa di miscele complesse di cationi e anioni. È possibile rilevare un numero di sostanze su un cromatogramma con l'aiuto di un reagente, poiché ciascuna sostanza è caratterizzata non solo dal colore corrispondente, ma anche da una certa posizione di localizzazione sul cromatogramma.

La cromatografia su strato sottile è un tipo di cromatografia simile alla cromatografia su carta nel suo meccanismo di separazione. La differenza tra loro sta nel fatto che, al posto dei fogli di carta, la separazione viene effettuata su lastre rivestite con un sottile strato di assorbente costituito da polvere di allumina, cellulosa, zeoliti, gel di silice, farina fossile, ecc. e trattenere un solvente immobile. Il vantaggio principale della cromatografia su strato sottile è la semplicità dell'apparato, la semplicità e l'alta velocità dell'esperimento, la sufficiente chiarezza della separazione di una miscela di sostanze e la possibilità di analizzare quantità ultramicro di una sostanza.

Classificazione secondo lo scopo del processo cromatografico.

La cromatografia è di massima importanza come metodo per l'analisi qualitativa e quantitativa di miscele di sostanze (cromatografia analitica).

La cromatografia preparativa è un tipo di cromatografia in cui una miscela di sostanze viene separata per scopi preparativi, ad es. per ottenere quantità più o meno significative di sostanze in forma pura, priva di impurità. Il compito della cromatografia preparativa può essere anche la concentrazione e la successiva separazione dalla miscela di sostanze contenute sotto forma di tracce di impurità alla sostanza di base.

La cromatografia non analitica è un tipo di cromatografia utilizzato come metodo di ricerca scientifica. Viene utilizzato per studiare le proprietà dei sistemi, come le soluzioni, la cinetica dei processi chimici, le proprietà dei catalizzatori e degli adsorbenti.

Quindi, la cromatografia è un metodo universale per analizzare miscele di sostanze, ottenere sostanze in forma pura, nonché un metodo per studiare le proprietà dei sistemi.

4. Cromatografia su una fase stazionaria solida

a) Cromatografia di gas (adsorbimento di gas)

La gascromatografia è un metodo cromatografico in cui la fase mobile è gas. La gascromatografia ha trovato la massima applicazione per la separazione, analisi e studio di sostanze e loro miscele, passando senza decomposizione allo stato di vapore.

1. INTRODUZIONE.

2. L'emergere e lo sviluppo della cromatografia.

3. Classificazione dei metodi cromatografici.

4. Cromatografia su una fase stazionaria solida:

a) cromatografia gassosa (adsorbimento di gas);

b) cromatografia liquida (adsorbimento di liquido).

5. Cromatografia su fase stazionaria liquida:

a) cromatografia gas-liquido;

b) cromatografia su gel.

6. Conclusione.

Come i raggi dello spettro, nella colonna del carbonato di calcio, i vari componenti della miscela di pigmenti sono regolarmente distribuiti, consentendo di determinarne la determinazione qualitativa e quantitativa. Chiamo la preparazione ottenuta in questo modo un cromatogramma e il metodo proposto - cromatografico.

M.S.Tsvet, 1906

INTRODUZIONE

La necessità di separare e analizzare una miscela di sostanze è affrontata non solo da un chimico, ma anche da molti altri specialisti.

Nel potente arsenale di metodi chimici e fisico-chimici di separazione, analisi, studio della struttura e delle proprietà dei singoli composti chimici e delle loro miscele complesse, uno dei posti principali è preso dalla cromatografia.

La cromatografia è un metodo fisico-chimico per separare e analizzare miscele di gas, vapori, liquidi o soluti e determinare le proprietà fisico-chimiche delle singole sostanze, basato sulla distribuzione dei componenti separati delle miscele tra due fasi: mobile e stazionaria. Le sostanze che compongono la fase stazionaria sono chiamate assorbenti. La fase stazionaria può essere solida o liquida. Una fase mobile è un flusso liquido o gassoso che viene filtrato attraverso un letto assorbente. La fase mobile funge da solvente e veicolo per la miscela di sostanze analizzata, convertita in uno stato gassoso o liquido.

Esistono due tipi di assorbimento: adsorbimento - l'assorbimento di sostanze da una superficie solida e assorbimento - la dissoluzione di gas e liquidi in solventi liquidi.

2. Sorserosviluppo e sviluppo della cromatografia

L'emergere della cromatografia come metodo scientifico è associato al nome dell'eccezionale scienziato russo Mikhail Semenovich Tsvet (1872-1919), che nel 1903 scoprì la cromatografia nel corso della ricerca sul meccanismo di conversione dell'energia solare nei pigmenti vegetali. Questo è l'anno e va considerata la data di creazione del metodo cromatografico.

SM. Il colore ha fatto passare una soluzione degli analiti e la fase mobile attraverso una colonna di adsorbente in un tubo di vetro. A questo proposito, il suo metodo è stato chiamato cromatografia su colonna. Nel 1938 N.A. Izmailov e M.S. Schreiber ha suggerito di modificare il metodo Tsvet e di separare una miscela di sostanze su una piastra ricoperta da un sottile strato di adsorbente. È così che è nata la cromatografia su strato sottile, che consente di eseguire analisi con una quantità in tracce di una sostanza.

Nel 1947 T.B. Gapon, E.N. Gapon e F.M. Shemyakin è stata la prima ad effettuare la separazione cromatografica di una miscela di ioni in una soluzione, spiegandola con la presenza di una reazione di scambio tra ioni assorbenti e ioni contenuti nella soluzione. Pertanto, è stata scoperta un'altra direzione della cromatografia: la cromatografia a scambio ionico. Attualmente, la cromatografia a scambio ionico è una delle aree più importanti del metodo cromatografico.

E.N. e G.B. Gapon nel 1948 implementò ciò che M.S. L'idea cromatica della possibilità di separazione cromatografica di una miscela di sostanze basata sulla differenza nella solubilità di precipitati difficilmente solubili. Apparve la cromatografia dei sedimenti.

Nel 1957 M. Golay propose di applicare un assorbente alle pareti interne di un tubo capillare - cromatografia capillare. Questa opzione consente di analizzare le tracce di miscele multicomponenti.

Negli anni '60 divenne possibile sintetizzare gel ionici e non caricati con dimensioni dei pori rigorosamente definite. Ciò ha permesso di sviluppare una variante della cromatografia, la cui essenza è separare una miscela di sostanze in base alla differenza nella loro capacità di penetrare nella cromatografia gel - gel. Questo metodo consente la separazione di miscele di sostanze con pesi molecolari diversi.

Attualmente, la cromatografia ha subito uno sviluppo significativo. Oggi, una varietà di metodi cromatografici, specialmente in combinazione con altri metodi fisici e fisico-chimici, aiuta scienziati e ingegneri a risolvere una varietà di problemi, spesso molto complessi, nella ricerca scientifica e nella tecnologia.

3. Classicoazione di metodi cromatografici

La varietà di modifiche e varianti del metodo cromatografico richiede la loro sistematizzazione o classificazione.

La classificazione può essere basata su varie caratteristiche, vale a dire:

1. stato di aggregazione delle fasi;

2. meccanismo di separazione;

3. modalità di esecuzione del processo;

4. lo scopo del processo.

Classificazione per stato di aggregazione delle fasi:

cromatografia gassosa (fase mobile - gas), gas-liquido (fase mobile - gas, fase stazionaria - liquida), liquida (fase mobile - liquida).

Classificazione in base al meccanismo di separazione.

La cromatografia ad adsorbimento si basa sull'adsorbimento (assorbimento) selettivo dei singoli componenti della miscela analizzata da parte dei corrispondenti adsorbenti. La cromatografia ad adsorbimento è suddivisa in liquido (cromatografia ad adsorbimento di liquido) e gas (cromatografia ad adsorbimento di gas).

La cromatografia a scambio ionico si basa sull'uso di processi di scambio ionico che si verificano tra ioni adsorbenti mobili e ioni elettroliti quando si fa passare una soluzione dell'analita attraverso una colonna riempita con uno scambiatore ionico (scambiatore ionico). Gli scambiatori di ioni sono composti insolubili inorganici e organici ad alto peso molecolare. Poiché gli scambiatori di ioni utilizzati sono allumina, permutite, solfocarburi e varie sostanze di scambio ionico organiche sintetiche - resine di scambio ionico.

La cromatografia su sedimenti si basa sulla diversa solubilità dei precipitati formati dai componenti della miscela analizzata con reagenti speciali. Ad esempio, quando una soluzione di una miscela di sali di Hg (II) e Pb viene fatta passare attraverso una colonna con un veicolo preimpregnato con una soluzione KI, si formano 2 strati colorati: quello superiore, di colore rosso-arancio (HgI 2) e quello inferiore colorato di giallo (PbI 2).

Classificazione in base al modo in cui viene eseguito il processo.

La cromatografia su colonna è un tipo di cromatografia in cui una colonna viene utilizzata come supporto per un solvente stazionario.

La cromatografia su carta è un tipo di cromatografia in cui vengono utilizzate strisce o fogli di carta da filtro che non contengono impurità minerali al posto di una colonna come supporto per un solvente stazionario. In questo caso, una goccia della soluzione di prova, ad esempio una miscela di soluzioni di sali di Fe (III) e Co (II), viene applicata al bordo della striscia di carta. La carta viene sospesa in una camera chiusa (Fig. 1) facendo cadere il suo bordo con una goccia della soluzione di prova applicata su di essa in un recipiente con un solvente mobile, ad esempio, alcool n-butilico. Un solvente mobile, muovendosi lungo la carta, la bagna. In questo caso, ciascuna sostanza contenuta nella miscela analizzata si muove con la sua velocità intrinseca nella stessa direzione del solvente. Al termine della separazione ionica, la carta viene asciugata e poi spruzzata con un reagente, in questo caso una soluzione di K 4, che forma composti colorati con le sostanze da separare (blu - con ioni ferro, verde - con ioni cobalto ). Le aree risultanti sotto forma di macchie colorate consentono di stabilire la presenza di singoli componenti.

La cromatografia su carta in combinazione con l'uso di reagenti organici consente l'analisi qualitativa di miscele complesse di cationi e anioni. È possibile rilevare un numero di sostanze su un cromatogramma con l'aiuto di un reagente, poiché ciascuna sostanza è caratterizzata non solo dal colore corrispondente, ma anche da una certa posizione di localizzazione sul cromatogramma.

La cromatografia su strato sottile è un tipo di cromatografia simile alla cromatografia su carta nel suo meccanismo di separazione. La differenza tra loro è che, al posto dei fogli di carta, la separazione viene effettuata su lastre rivestite da un sottile strato di assorbente costituito da polvere di allumina, cellulosa, zeoliti, gel di silice, farina fossile, ecc. e trattenere un solvente immobile. Il vantaggio principale della cromatografia su strato sottile è la semplicità dell'apparato, la semplicità e l'alta velocità dell'esperimento, la sufficiente chiarezza della separazione di una miscela di sostanze e la possibilità di analizzare quantità ultramicro di una sostanza.

Classificazione secondo lo scopo del processo cromatografico.

La cromatografia è di massima importanza come metodo per l'analisi qualitativa e quantitativa di miscele di sostanze (cromatografia analitica).

La cromatografia preparativa è un tipo di cromatografia in cui una miscela di sostanze viene separata per scopi preparativi, ad es. per ottenere quantità più o meno significative di sostanze in forma pura, priva di impurità. Il compito della cromatografia preparativa può essere anche la concentrazione e la successiva separazione dalla miscela di sostanze contenute sotto forma di tracce di impurità alla sostanza di base.

La cromatografia non analitica è un tipo di cromatografia utilizzato come metodo di ricerca scientifica. Viene utilizzato per studiare le proprietà dei sistemi, come le soluzioni, la cinetica dei processi chimici, le proprietà dei catalizzatori e degli adsorbenti.

Quindi, la cromatografia è un metodo universale per analizzare miscele di sostanze, ottenere sostanze in forma pura, nonché un metodo per studiare le proprietà dei sistemi.

4. Chromatografia su una solida fase stazionaria

e)Gas (gazoadsorbnazionale) cromatografia

La gascromatografia è un metodo cromatografico in cui la fase mobile è gas. La gascromatografia ha trovato la massima applicazione per la separazione, analisi e studio di sostanze e loro miscele, passando senza decomposizione allo stato di vapore.

Una delle opzioni per la gascromatografia è la cromatografia ad adsorbimento di gas, un metodo in cui la fase stazionaria è un adsorbente solido.

Nella gascromatografia, un gas inerte viene utilizzato come fase mobile (gas di trasporto): elio, azoto, argon, molto meno spesso idrogeno e anidride carbonica. A volte il gas di trasporto è una coppia di liquidi altamente volatili.

Il processo gascromatografico viene solitamente eseguito in dispositivi speciali chiamati gascromatografi (Figura 3). Ciascuno di essi dispone di un sistema per l'erogazione di un flusso di gas di trasporto, un sistema per la preparazione e l'introduzione della miscela in studio, una colonna cromatografica con un sistema per la regolazione della sua temperatura, un sistema di analisi (rivelatore) e un sistema per la registrazione della separazione e dell'analisi risultati (registratore).

La temperatura è di grande importanza nella cromatografia ad adsorbimento di gas. Il suo ruolo consiste principalmente nel modificare l'equilibrio di assorbimento nel sistema gas - solido. La corretta selezione della temperatura della colonna determina il grado di separazione dei componenti della miscela, l'efficienza della colonna e la velocità complessiva di analisi. Esiste un certo intervallo di temperatura della colonna in cui l'analisi cromatografica è ottimale. Tipicamente, questo intervallo di temperatura si trova nella regione vicina al punto di ebollizione del composto chimico determinato. Quando i punti di ebollizione dei componenti della miscela differiscono notevolmente tra loro, viene utilizzata la programmazione della temperatura della colonna.

La separazione in una colonna cromatografica è l'operazione più importante, ma preliminare, dell'intero processo di analisi gascromatografica. Le miscele binarie (gas di trasporto - componente) che escono dalla colonna, di regola, entrano nel dispositivo di rilevamento. Qui, i cambiamenti nelle concentrazioni dei componenti nel tempo vengono convertiti in un segnale elettrico, che viene registrato utilizzando un sistema speciale sotto forma di una curva chiamata cromatogramma. I risultati dell'intero esperimento dipendono in gran parte dalla scelta corretta del tipo di rivelatore e dal suo design. Esistono diverse classificazioni di rilevatori. Distinguere tra rilevatori differenziali e integrali. I rivelatori differenziali registrano il valore istantaneo di una delle caratteristiche (concentrazione o portata) nel tempo. I rilevatori integrali sommano la quantità di sostanza in un certo periodo di tempo. Inoltre utilizzano rilevatori di vario tipo, sensibilità e scopo: termoconduttometrico, a ionizzazione, spettroscopico, spettrometrico di massa, coulometrico e molti altri.

Applicazione della cromatografia ad adsorbimento di gas

La cromatografia ad adsorbimento di gas viene utilizzata nelle industrie chimiche e petrolchimiche per analizzare i prodotti della sintesi chimica e petrolchimica, la composizione delle frazioni di petrolio, per determinare la purezza dei reagenti e il contenuto dei prodotti chiave nelle diverse fasi dei processi tecnologici, ecc.

L'analisi dei gas permanenti e degli idrocarburi leggeri, inclusi gli isomeri, mediante gascromatografia richiede 5-6 minuti. In precedenza, sugli analizzatori di gas tradizionali, questa analisi durava 5 - 6 ore. Tutto ciò ha portato al fatto che la gascromatografia è diventata ampiamente utilizzata non solo negli istituti di ricerca e nei laboratori di controllo e misurazione, ma è anche entrata nei sistemi di automazione complessa delle imprese industriali.

Oggi la gascromatografia viene utilizzata anche nella ricerca di giacimenti di petrolio e gas, consentendo di determinare il contenuto di materia organica in campioni prelevati dal suolo, indicando la vicinanza di giacimenti di petrolio e gas.

La gascromatografia è utilizzata con successo nella scienza forense, dove viene utilizzata per stabilire l'identità di campioni di macchie di sangue, benzina, oli, prodotti alimentari costosi contraffatti, ecc. La gascromatografia è molto spesso utilizzata per determinare il contenuto di alcol nel sangue degli automobilisti. Bastano poche gocce di sangue da un dito per sapere quanto, quando e che tipo di bevanda alcolica ha bevuto.

La gascromatografia ci consente di ottenere preziose e uniche informazioni sulla composizione degli odori dei prodotti alimentari, come formaggio, caffè, caviale, brandy, ecc. A volte le informazioni ottenute dall'analisi gascromatografica non ci soddisfano. Ad esempio, negli alimenti si trovano spesso quantità eccessive di pesticidi o il succo di frutta contiene tricloroetilene, che, contrariamente ai divieti, veniva utilizzato per aumentare il grado di estrazione del carotene dalla frutta, ecc. Ma sono queste informazioni a proteggere la salute umana.

Tuttavia, non è raro che le persone ignorino semplicemente le informazioni che ricevono. Questo vale principalmente per il fumo. Un'analisi gascromatografica dettagliata ha da tempo stabilito che il fumo di sigarette e sigarette contiene fino a 250 diversi idrocarburi e loro derivati, di cui circa 50 hanno un effetto cancerogeno. Ecco perché il cancro ai polmoni si verifica nei fumatori 10 volte più spesso, ma ancora milioni di persone continuano ad avvelenare se stessi, i loro colleghi e parenti.

La gascromatografia è ampiamente utilizzata in medicina per determinare il contenuto di numerosi farmaci, per determinare il livello di acidi grassi, colesterolo, steroidi, ecc. nel corpo del paziente. Tali analisi forniscono informazioni estremamente importanti sullo stato della salute umana, sul decorso della sua malattia, sull'efficacia dell'uso di determinati farmaci.

La ricerca scientifica in metallurgia, microbiologia, biochimica, nello sviluppo di prodotti fitosanitari e nuovi farmaci, nella creazione di nuovi polimeri, materiali da costruzione e in molte altre aree molto diverse della pratica umana non può essere immaginata senza un metodo analitico così potente come il gas cromatografia.

La gascromatografia viene utilizzata con successo per determinare il contenuto di composti aromatici policiclici pericolosi per la salute umana nell'acqua e nell'aria, il livello di benzina nell'aria delle stazioni di servizio, la composizione dei gas di scarico delle automobili nell'aria, ecc.

Questo metodo è ampiamente utilizzato come uno dei principali metodi di controllo della pulizia ambientale.

La gascromatografia gioca un ruolo importante nella nostra vita, fornendoci un'enorme quantità di informazioni. Nell'economia nazionale e negli organismi di ricerca vengono utilizzati più di 20mila gascromatografi di un'ampia varietà, che sono aiutanti indispensabili per risolvere molti problemi complessi che si presentano ogni giorno davanti a ricercatori e ingegneri.

b)Liquido (assorbimento di liquidi)cromatografia

La cromatografia liquida è un gruppo di varianti cromatografiche in cui la fase mobile è liquida.

Una delle opzioni per la cromatografia liquida è la cromatografia ad adsorbimento liquido, un metodo in cui la fase stazionaria è un adsorbente solido.

Sebbene la cromatografia liquida sia stata scoperta prima della gascromatografia, è entrata in un periodo di sviluppo estremamente intenso solo nella seconda metà del XX secolo. Allo stato attuale, in termini di grado di sviluppo della teoria del processo cromatografico e della tecnica di progettazione strumentale, in termini di efficienza e velocità di separazione, è difficilmente inferiore al metodo della separazione gascromatografica. Inoltre, ciascuno di questi due principali tipi di cromatografia ha il proprio campo di applicazione principale. Se la gascromatografia è adatta principalmente per l'analisi, la separazione e lo studio di sostanze chimiche con pesi molecolari di 500-600, la cromatografia liquida può essere utilizzata per sostanze con pesi molecolari da diverse centinaia a diversi milioni, comprese macromolecole estremamente complesse di polimeri, proteine \u200b\u200be acidi nucleici. Allo stesso tempo, l'opposizione di vari metodi cromatografici è intrinsecamente priva di buon senso, poiché i metodi cromatografici si completano con successo a vicenda e il compito stesso di uno studio specifico deve essere affrontato in un modo diverso, ovvero quale metodo cromatografico consente di risolverlo con maggiore velocità, contenuto informativo e ad un costo inferiore.

Come nella gascromatografia, la moderna cromatografia liquida utilizza rilevatori per registrare continuamente la concentrazione dell'analita nel flusso di liquido dalla colonna.

Non esiste un unico rivelatore universale per cromatografia liquida. Pertanto, in ogni caso specifico, dovrebbe essere selezionato il rivelatore più adatto. I più utilizzati sono i rivelatori a ionizzazione di fiamma ultravioletti, rifrattometrici, a microassorbimento e trasporto.

Rivelatori spettrometrici. I rivelatori di questo tipo sono dispositivi selettivi altamente sensibili che consentono di determinare concentrazioni molto piccole di sostanze nel flusso della fase liquida. Le loro letture dipendono poco dalle fluttuazioni di temperatura e da altri cambiamenti casuali nell'ambiente. Una delle caratteristiche importanti dei rivelatori spettrometrici è la trasparenza della maggior parte dei solventi utilizzati nella cromatografia ad adsorbimento di liquidi nell'intervallo di lunghezze d'onda di lavoro.

Assorbimento più spesso utilizzato negli UV, meno spesso nella regione IR. Nella regione UV vengono utilizzati dispositivi che operano in un ampio intervallo, da 200 nm alla parte visibile dello spettro, oa determinate lunghezze d'onda, il più delle volte a 280 e 254 nm. Come sorgenti di radiazioni vengono utilizzate lampade al mercurio a bassa pressione (254 nm) e media (280 nm) e relativi filtri.

Rivelatori di microassorbimento. L'azione dei rivelatori di microassorbimento si basa sul rilascio di calore durante l'adsorbimento di una sostanza sull'adsorbente, che sta riempiendo la cella del rivelatore. Tuttavia, non è il calore che viene misurato, ma la temperatura dell'adsorbente a cui viene riscaldato come risultato dell'adsorbimento.

Un rilevatore di microassorbimento è uno strumento abbastanza sensibile. La sua sensibilità dipende principalmente dal calore di adsorbimento.

I rilevatori di microassorbimento sono versatili, adatti per rilevare sostanze sia organiche che inorganiche. Inoltre, è difficile ottenere cromatogrammi sufficientemente chiari su di essi, soprattutto con separazione incompleta dei componenti della miscela.

5. Chromatografiya su una fase stazionaria liquida

a) Cromatografia gas-liquido

La cromatografia gas-liquido è un metodo gascromatografico in cui la fase stazionaria è un liquido poco volatile depositato su un supporto solido.

Questo tipo di cromatografia viene utilizzato per separare gas e vapori di liquidi.

La principale differenza tra la cromatografia gas-liquido e la cromatografia ad adsorbimento di gas è che nel primo caso il metodo si basa sull'uso del processo di dissoluzione e successiva evaporazione di gas o vapore da un film liquido trattenuto da un supporto solido inerte; nel secondo caso, il processo di separazione si basa sull'adsorbimento e successivo desorbimento di gas o vapore sulla superficie di un solido - un adsorbente.

Il processo cromatografico può essere rappresentato schematicamente come segue. Una miscela di gas o vapori di liquidi volatili viene introdotta da un flusso di un gas di trasporto in una colonna riempita con un vettore inerte stazionario, su cui viene distribuito un liquido non volatile (fase stazionaria). I gas e i vapori in esame vengono assorbiti da questo liquido. Quindi i componenti della miscela da separare vengono spostati selettivamente in un certo ordine dalla colonna.

Nella cromatografia gas-liquido, vengono utilizzati numerosi rilevatori che reagiscono in modo specifico a qualsiasi sostanza organica oa sostanze organiche con un determinato gruppo funzionale. Questi includono rilevatori di ionizzazione, rilevatori a cattura di elettroni, rilevatori termoionici, spettrofotometrici e alcuni altri rilevatori.

Rivelatore a ionizzazione di fiamma (FID). Il funzionamento del FID si basa sul fatto che le sostanze organiche, entrando nella fiamma di un bruciatore a idrogeno, subiscono ionizzazione, a seguito della quale si forma una corrente di ionizzazione nella camera del rivelatore, che è anche una camera di ionizzazione, la cui forza è proporzionale al numero di particelle cariche.

Il PID è sensibile solo ai composti organici ed è insensibile o molto debolmente sensibile a gas come aria, zolfo e ossidi di carbonio, idrogeno solforato, ammoniaca, disolfuro di carbonio, vapore acqueo e una serie di altri composti inorganici. L'insensibilità del FID all'aria ne consente l'utilizzo per la determinazione dell'inquinamento atmosferico con varie sostanze organiche.

FID utilizza 3 gas: gas di trasporto (elio o azoto), idrogeno e aria. Tutti e 3 i gas devono essere di elevata purezza.

Rivelatore di argon. In un rilevatore di argon, la ionizzazione è causata dalla collisione di molecole dell'analita con atomi di argon metastabili formati a seguito dell'esposizione a radiazioni B radioattive.

Rivelatore termoionico. Il principio di funzionamento di un rilevatore di ioni termici è che i sali di metalli alcalini, evaporando nella fiamma di un bruciatore, reagiscono selettivamente con composti contenenti alogeni o fosforo. In assenza di tali composti, nella camera di ionizzazione del rivelatore viene stabilito un equilibrio di atomi di metalli alcalini. La presenza di atomi di fosforo dovuta alla loro reazione con atomi di metalli alcalini sconvolge questo equilibrio e provoca la comparsa di una corrente ionica nella camera.

Poiché il rilevatore di ioni termici ha la più alta sensibilità ai composti contenenti fosforo, è chiamato fosforico. Questo rilevatore viene utilizzato principalmente per l'analisi di pesticidi organofosfati, insetticidi e una serie di composti biologicamente attivi.

b)Cromatografo su gelfia

La cromatografia su gel (gel filtrazione) è un metodo per separare miscele di sostanze con pesi molecolari diversi filtrando la soluzione analizzata attraverso gel cellulari reticolati.

La separazione di una miscela di sostanze avviene se le dimensioni delle molecole di queste sostanze sono diverse, e il diametro dei pori dei grani di gel è costante e può far passare solo quelle molecole le cui dimensioni sono inferiori al diametro dei fori dei pori del gel. Quando si filtra una soluzione della miscela analizzata, molecole più piccole, penetrando nei pori del gel, vengono trattenute nel solvente contenuto in questi pori e si muovono lungo lo strato di gel più lentamente rispetto alle molecole grandi che non sono in grado di penetrare nei pori. Pertanto, la cromatografia su gel consente di separare una miscela di sostanze a seconda delle dimensioni e del peso molecolare delle particelle di queste sostanze. Questo metodo di separazione è abbastanza semplice, veloce e, soprattutto, consente la separazione di miscele di sostanze in condizioni più miti rispetto ad altri metodi cromatografici.

Se si riempie una colonna con granuli di gel e quindi si versa una soluzione di varie sostanze con pesi molecolari diversi, quando la soluzione si sposta lungo lo strato di gel nella colonna, questa miscela si separerà.

Il periodo iniziale dell'esperimento: applicazione di una soluzione della miscela analizzata a uno strato di gel in una colonna. Il secondo stadio: il gel non interferisce con la diffusione di piccole molecole nei pori, mentre le grandi molecole rimangono nella soluzione che circonda i granuli di gel. Quando lo strato di gel viene lavato con un solvente puro, le grandi molecole iniziano a muoversi a una velocità prossima a quella del solvente, mentre le piccole molecole devono prima diffondersi dai pori interni del gel nel volume tra i grani e, di conseguenza , vengono trattenuti e successivamente lavati dal solvente. Una miscela di sostanze viene separata in base al loro peso molecolare. Le sostanze vengono eliminate dalla colonna in ordine decrescente di peso molecolare.

Applicazione della cromatografia su gel.

Lo scopo principale della cromatografia su gel è la separazione di miscele di composti ad alto peso molecolare e la determinazione della distribuzione del peso molecolare dei polimeri.

Allo stesso tempo, la cromatografia su gel viene ugualmente utilizzata per separare una miscela di sostanze di peso molecolare medio e anche composti a basso peso molecolare. In questo caso, è di grande importanza che la cromatografia su gel consenta la separazione a temperatura ambiente, che si confronta favorevolmente con la cromatografia gas-liquido, che richiede il riscaldamento per convertire gli analiti nella fase vapore.

La separazione di una miscela di sostanze mediante gel cromatografia è possibile anche quando i pesi molecolari delle sostanze analizzate sono molto vicini o addirittura uguali. In questo caso, viene utilizzata l'interazione dei soluti con il gel. Questa interazione può essere così significativa da annullare le differenze nelle dimensioni molecolari. Se la natura dell'interazione con il gel non è la stessa per sostanze diverse, questa differenza può essere utilizzata per separare la miscela di interesse.

Un esempio è l'uso della cromatografia su gel per la diagnosi delle malattie della tiroide. La diagnosi è stabilita dalla quantità di iodio determinata durante l'analisi.

Gli esempi forniti di applicazione della cromatografia su gel mostrano le sue ampie possibilità di risolvere un'ampia varietà di problemi analitici.

Conclusione

Come metodo scientifico di cognizione del mondo che ci circonda, la cromatografia è in costante sviluppo e miglioramento. Oggi è usato così spesso e così ampiamente nella ricerca scientifica, medicina, biologia molecolare, biochimica, tecnologia e nell'economia nazionale che è molto difficile trovare un campo di conoscenza in cui la cromatografia non sia utilizzata.

La cromatografia come metodo di ricerca con le sue eccezionali capacità è un potente fattore di cognizione e trasformazione di un mondo sempre più complesso nell'interesse della creazione di condizioni di vita accettabili per gli esseri umani sul nostro pianeta.

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

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