1. Введення.

2. Виникнення і розвиток хроматографії.

3. Класифікація хроматографічних методів.

4. Хроматографія на твердій нерухомій фазі:

а) газова (газо-адсорбційна) хроматографія;

б) рідинна (рідинно-адсорбційна) хроматографія.

5. Хроматографія на рідкої нерухомій фазі:

а) газо-рідинна хроматографія;

б) гель-хроматографія.

6. Висновок.

Як промені спектру, в стовпчику вуглекислого кальцію закономірно розподіляються різні компоненти суміші пігментів, даючи можливість свого якісного і кількісного визначення. Одержуваний таким чином препарат я називаю хроматограммой, а пропоновану методику - хроматографічної.

М. С. Колір, 1906 р

Вступ

З необхідністю поділу і аналізу суміші речовин доводиться стикатися не тільки хіміку, а й багатьом іншим фахівцям.

У потужному арсеналі хімічних і фізико-хімічних методів розділення, аналізу, дослідження структури і властивостей індивідуальних хімічних сполук і їх складних сумішей одне з провідних місць займає хроматографія.

Хроматографія - це фізико-хімічний метод розділення і аналізу сумішей газів, парів, рідин або розчинених речовин і визначення фізико-хімічних властивостей індивідуальних речовин, заснований на розподілі поділюваних компонентів сумішей між двома фазами: рухомою і нерухомою. Речовини, що становлять нерухому фазу, називаються сорбентами. Нерухома фаза може бути твердою і рідкої. Рухома фаза - це потік рідини або газу, що фільтрується через шар сорбенту. Рухома фаза виконує функції розчинника і носія аналізованої суміші речовин, перекладеної в газоподібний або рідкий стан.

Розрізняють два види сорбції: адсорбцію - поглинання речовин твердою поверхнею і абсорбцію - розчинення газів і рідин в рідких розчинниках.

2. Виникнення і розвиток хроматографії

Виникнення хроматографії як наукового методу пов'язано з ім'ям видатного російського вченого Михайла Семеновича Кольори (1872 - 1919), який в 1903 р відкрив хроматографію в ході досліджень механізму перетворення сонячної енергії в рослинних пігментах. Це рік і слід вважати датою створення хроматографічного методу.

М.С. Колір пропускав розчин аналізованих речовин і рухомої фази через стовп адсорбенту, що знаходиться в скляній трубці. У зв'язку з цим його метод отримав назву колоночной хроматографії. У 1938 р Н.А. Ізмайлов і М.С. Шрайбер запропонували видозмінити метод Цвета і проводити розділення суміші речовин на платівці, покритої тонким шаром адсорбенту. Так виникла тонкослойная хроматографія, що дозволяє проводити аналіз з мікрокількостей речовини.

У 1947 р Т.Б. Гапон, Є.Н. Гапон і Ф.М. Шемякін вперше здійснили хроматографічне розділення суміші іонів в розчині, пояснивши його наявністю обмінної реакції між іонами сорбенту і іонами, що містяться в розчині. Так було відкрито ще один напрямок хроматографії - іонообмінна хроматографія. В даний час ионообменная хроматографія є одним з найважливіших напрямків хроматографічного методу.

Е.Н. і Г.Б. Гапон в 1948 р здійснили висловлену ще М.С. Кольором ідею про можливість хроматографічного розділення суміші речовин на основі відмінності в розчинності важкорозчинних опадів. З'явилася осадова хроматографія.

У 1957 р М. Голей запропонував наносити сорбент на внутрішні стінки капілярної трубки - капілярна хроматографія. Цей варіант дозволяє аналізувати микроколичества багатокомпонентних сумішей.

У 60-х роках з'явилася можливість синтезувати як іоногенні, так і незаряджені гелі, що володіють строго визначеними розмірами пір. Це дозволило розробити варіант хроматографії, сутність якого полягає в поділі суміші речовин на основі відмінності їх здатності проникати в гель - гель-хроматографія. Цей метод дозволяє розділяти суміші речовин, що володіють різною молекулярною масою.

В даний час хроматографія отримала значного розвитку. Сьогодні різноманітні методи хроматографії, особливо в поєднанні з іншими фізичними та фізико-хімічними методами, допомагають науковцям і інженерам вирішувати найрізноманітніші, часто дуже складні завдання в наукових дослідженнях і в техніці.

3. Класифікація хроматографічних методів

Різноманіття видозмін і варіантів методу хроматографії вимагає їх систематизації та класифікації.

В основу класифікації можна покласти різні ознаки, а саме:

1. агрегатний стан фаз;

2. механізм поділу;

3. спосіб проведення процесу;

4. мета проведення процесу.

Класифікація за агрегатним станом фаз:

газова (рухома фаза - газ), газорідинна (рухома фаза - газ, нерухома фаза - рідина), рідинна (рухома фаза - рідина) хроматографія.

Класифікація за механізмом поділу.

Адсорбційна хроматографія заснована на вибіркової адсорбції (поглинання) окремих компонентів аналізованої суміші відповідними адсорбентами. Адсорбційна хроматографія поділяється на рідинну (рідинно-адсорбційна хроматографія) і газову (газо-адсорбційна хроматографія).

Ионообменная хроматографія заснована на використанні іонообмінних процесів, що протікають між рухомими іонами адсорбенту та іонами електроліту при пропущенні розчину аналізованого речовини через колонку, заповнену іонообмінним речовиною (іонітом). Іоніти представляють собою нерозчинні неорганічні і органічні високомолекулярні сполуки. Як іонітів застосовують окис алюмінію, Пермут, сульфовугілля та різноманітні синтетичні органічні іонообмінні речовини - іонообмінні смоли.

Осадова хроматографія заснована на різній розчинності опадів, утворених компонентами аналізованої суміші зі спеціальними реактивами. Наприклад, при пропущенні розчину суміші солей Нg (II) і Pb через колонку з носієм, попередньо просоченим розчином KI, утворюються 2 забарвлених шару: верхній, пофарбований в оранжево-червоний колір (HgI 2), і нижній, пофарбований в жовтий колір (PbI 2).

Класифікація за способом проведення процесу.

Колонкової хроматографії - вид хроматографії, в якій в якості носія для нерухомого розчинника використовують колонку.

Паперова хроматографія - вид хроматографії, в якій в якості носія для нерухомого розчинника замість колонки використовують смужки або листи фільтрувального паперу, що не містить мінеральних домішок. В цьому випадку краплю випробуваного розчину, наприклад суміш розчинів солей Fe (III) і Co (II), наносять на край смужки паперу. Папір підвішують в закритій камері (рис.1), опустивши її край з нанесеною на нього краплею випробуваного розчину в посудину з рухомим розчинником, наприклад з н-бутіловим спиртом. Рухомий розчинник, переміщаючись по папері, змочує її. При цьому кожне міститься в аналізованої суміші речовина з властивою йому швидкістю переміщається в тому ж напрямку, що і розчинник. Після закінчення поділу іонів папір висушують і потім обприскують реактивом, в даному випадку розчином K 4, який утворює забарвлені сполуки з речовинами, що (синє - з іонами заліза, зелене - з іонами кобальту). Утворені при цьому зони у вигляді забарвлених плям дозволяють встановити наявність окремих компонентів.

Паперова хроматографія в поєднанні із застосуванням органічних реактивів дозволяє провести якісний аналіз складних сумішей катіонів та аніонів. На одній хроматограмме за допомогою одного реактиву можна виявити ряд речовин, так як для кожної речовини характерно не тільки відповідне забарвлення, а й певне місце локалізації на хроматограмі.

Тонкошарова хроматографія - вид хроматографії за своїм механізмом поділу аналогічний паперової хроматографії. Різниця між ними полягає в тому, що замість аркушів паперу поділ проводять на пластинках, покритих тонким шаром сорбенту, виготовленого з порошкоподібної окису алюмінію, целюлози, цеолітів, силікагелю, кизельгура і т.п. і утримує нерухомий розчинник. Основна перевага тонкошарової хроматографії полягає в простоті апаратури, простоті і великій швидкості проведення експерименту, достатньої чіткості поділу суміші речовин і в можливості аналізу ультрамикроколичеств речовини.

Класифікація за метою проведення хроматографічного процесу.

Найбільше значення хроматографія має як метод якісного і кількісного аналізу сумішей речовин (аналітична хроматографія).

Препаративна хроматографія - вид хроматографії, в якому поділ суміші речовин проводиться в препаративних цілях, тобто для отримання більш-менш значних кількостей речовин в чистому, вільному від домішок вигляді. Завданням препаративної хроматографії може бути також концентрування і подальше виділення з суміші речовин, що містяться у вигляді мікродомішок до основної речовини.

Неаналітичних хроматографія - вид хроматографії, який використовується в якості методу наукового дослідження. Її застосовують для дослідження властивостей систем, наприклад розчинів, кінетики хімічних процесів, властивостей каталізаторів і адсорбентів.

Отже, хроматографія є універсальним методом аналізу сумішей речовин, отримання речовин в чистому вигляді, а також методом дослідження властивостей систем.

4. Хроматографія на твердій нерухомій фазі

а) Газова (газо-адсорбційна) хроматографія

Газова хроматографія - хроматографический метод, в якому рухомою фазою є газ. Газова хроматографія отримала найбільше застосування для розділення, аналізу та дослідження речовин і їх сумішей, що переходять без розкладання в пароподібний стан.

Одним з варіантів газової хроматографії є \u200b\u200bгазо-адсорбційна хроматографія - це метод, в якому нерухомою фазою є твердий адсорбент.

У газової хроматографії в якості рухомої фази (газу-носія) використовується інертний газ: гелій, азот, аргон, значно рідше водень і вуглекислий газ. Іноді газом-носієм служать пари легколетких рідин.

Газохроматографический процес зазвичай здійснюється в спеціальних приладах, званих газовими хроматографами (рис.3). У кожному з них є система подачі потоку газу-носія, система підготовки і введення досліджуваної суміші, хроматографічна колонка з системою регулювання її температури, що аналізує система (детектор) і система реєстрації результатів розділення і аналізу (реєстратор).

Важливе значення в газо-адсорбційної хроматографії має температура. Її роль перш за все полягає в зміні сорбційної рівноваги в системі газ - тверде тіло. Від правильного підбору температури колонки залежить, і ступінь поділу компонентів суміші, і ефективність колонки, і загальна швидкість аналізу. Існує певний температурний інтервал колонки, в якому хроматографічний аналіз оптимальний. Зазвичай цей температурний інтервал знаходиться в області, близької до температури кипіння визначається хімічної сполуки. Коли температури кипіння компонентів суміші сильно розрізняються між собою, застосовують програмування температури колонки.

Поділ в хроматографічної колонці є найважливішою, але попередньої операцією всього процесу газохроматографического аналізу. Що вийшли з колонки, як правило, бінарні суміші (газ-носій - компонент) потрапляють в детектуючий пристрій. Тут відбувається перетворення змін концентрацій компонентів в часі в електричний сигнал, який реєструється за допомогою спеціальної системи у вигляді кривої, яку називають хроматограммой. Результати всього досвіду в значній мірі залежать від правильного вибору типу детектора, його конструкції. Існує кілька класифікацій детекторів. Розрізняють диференціальні і інтегральні детектори. Диференціальні детектори реєструють миттєве значення однієї з характеристик (концентрації або потоку) в часі. Інтегральні детектори підсумовують кількість речовини за певний проміжок часу. Також застосовують різноманітні за принципом дії, чутливості і призначенням детектори: термокондуктометрические, іонізаційні, спектроскопічні, мас-спектрометричні, кулонометрические і багато інших.

Застосування газо-адсорбційної хроматографії

Газо-адсорбційна хроматографія використовується в хімічній і нафтохімічній промисловості для аналізу продуктів хімічного і нафтохімічного синтезу, складу фракцій нафти, визначення чистоти реактивів і змісту ключових продуктів на різних стадіях технологічних процесів і т.п.

Аналіз постійних газів і легких вуглеводнів, включаючи ізомери, методом газової хроматографії займає 5 - 6 хвилин. Раніше, на традиційних газоаналізаторах, цей аналіз тривав 5 - 6 годин. Все це призвело до того, що газова хроматографія стала широко використовуватися не тільки в науково-дослідних інститутах і контрольно-вимірювальних лабораторіях, але і увійшла в системи комплексної автоматизації промислових підприємств.

Сьогодні газова хроматографія застосовується і при пошуку нафтових і газових родовищ, дозволяючи визначати в відібраних з грунтів пробах вміст органічних речовин, що вказують на близькість нафтових і газових родовищ.

Газова хроматографія успішно застосовується в криміналістиці, де з її допомогою встановлюють ідентичність зразків плям крові, бензинів, масел, підробку дорогих харчових продуктів і т.п. Дуже часто газова хроматографія застосовується для визначення вмісту спирту в крові водіїв автомобілів. Кілька крапель крові з пальця досить, щоб дізнатися, скільки, коли і який спиртний напій він випив.

Газова хроматографія дозволяє отримувати цінну та унікальну інформацію про склад запахів харчових продуктів, таких, як сир, каву, ікра, коньяк і ін. Іноді інформація, одержувана газохроматографічному аналізом, нас не радує. Наприклад, нерідко в харчових продуктах виявляється зайва кількість пестицидів або фруктовий сік містить трихлоретилен, який всупереч заборонам використовували для підвищення ступеня вилучення каротину з фруктів і т.д. Але саме ця інформація захищає здоров'я людини.

Втім, нерідкі випадки, коли отриманою інформацією люди просто нехтують. В першу чергу це відноситься до паління. Детальний газохроматографічний аналіз давно встановив, що дим сигарет і цигарок містить до 250 різних вуглеводнів та їх похідних, з яких близько 50 мають канцерогенну дію. Саме тому у курців рак легенів зустрічається в 10 разів частіше, але як і раніше мільйони людей продовжують отруювати себе, своїх колег і родичів.

Газова хроматографія знаходить широке застосування в медицині для визначення змісту численних лікарських препаратів, визначення рівня жирних кислот, холестерину, стероїдів і т.д. в організмі хворого. Такі аналізи дають надзвичайно важливу інформацію про стан здоров'я людини, під час його хвороби, ефективності використання тих чи інших ліків.

Наукові дослідження в металургії, мікробіології, біохімії, в розробці засобів захисту рослин і нових лікарських препаратів, в створенні нових полімерів, будівельних матеріалів і в багатьох інших самих різних областях практичної діяльності людини неможливо собі уявити без такого потужного аналітичного методу, як газова хроматографія.

Газова хроматографія успішно використовується для визначення вмісту поліциклічних ароматичних сполук, небезпечних для здоров'я людини, в воді і в повітрі, рівня бензину в повітрі приміщень автозаправних станцій, складу вихлопних газів автомобілів в повітрі і т.д.

Цей метод широко використовується як один з основних методів контролю чистоти навколишнього середовища.

Газова хроматографія займає важливе місце в нашому житті, забезпечуючи нас колосальним об'ємом інформації. У народному господарстві і в науково-дослідних організаціях використовується понад 20 тис. Різних газових хроматографів, які є незамінними помічниками при вирішенні багатьох складних завдань, щодня виникають перед дослідниками і інженерами.

б) Рідинна (рідинно-адсорбційна) хроматографія

Рідинна хроматографія являє собою групу варіантів хроматографії, в яких рухомою фазою є рідина.

Одним з варіантів рідинної хроматографії є \u200b\u200bрідинно-адсорбційна хроматографія - це метод, в якому нерухомою фазою є твердий адсорбент.

Хоча рідинна хроматографія була відкрита раніше газової, вона лише в другій половині ХХ століття вступила в період виключно інтенсивного розвитку. В даний час за ступенем розробки теорії хроматографічного процесу і техніки інструментального оформлення, за паливною ефективністю і швидкості поділу вона навряд чи поступається методу газохроматографического поділу. Однак кожен з цих двох основних видів хроматографії має свою переважну область застосування. Якщо газова хроматографія придатна головним чином для аналізу, розділення і дослідження хімічних речовин з молекулярною масою 500 - 600, то рідинна хроматографія може бути використана для речовин з молекулярною масою від декількох сот до кількох мільйонів, включаючи гранично складні макромолекули полімерів, білків і нуклеїнових кислот. Разом з тим протиставлення різних хроматографічних методів за своєю суттю позбавлене здорового глузду, так як хроматографічні методи вдало доповнюють один одного, і до самої задачі конкретного дослідження треба підходити по-іншому, а саме, який хроматографический метод дозволяє вирішити її з більшою швидкістю, інформативністю і з меншими витратами.

Як і в газовій хроматографії, в сучасної рідинної хроматографії застосовують детектори, що дозволяють безперервно фіксувати концентрацію визначається речовини в потоці рідини, яка витікає з колонки.

Єдиного універсального детектора для рідинної хроматографії не існує. Тому в кожному конкретному випадку слід підбирати найбільш підходящий детектор. Найбільшого поширення набули ультрафіолетовий, рефрактометричний, мікроадсорбціонний і транспортний полум'яно-іонізаційний детектори.

Спектрометричні детектори. Детектори цього типу є високочутливими селективними приладами, що дозволяють визначати в потоці рідкої фази досить малі концентрації речовин. Їхні свідчення мало залежать від коливань температури та інших випадкових змін середовища. Одна з важливих особливостей спектрометричних детекторів полягає в прозорості більшості застосовуються в рідинно-адсорбційної хроматографії розчинників в робочій області довжин хвиль.

Найчастіше застосовують поглинання в УФ, рідше в ІК області. В УФ області застосовують прилади, що працюють в широкому діапазоні - від 200 нм до видимої частини спектра, або на певних довжинах хвиль, найчастіше на 280 і 254 нм. Як джерела випромінювання застосовуються ртутні лампи низького тиску (254 нм), середнього тиску (280 нм) і відповідні фільтри.

Мікроадсорбціонние детектори. В основі дії мікроадсорбціонних детекторів лежить виділення теплоти при адсорбції речовини на адсорбенті, яким заповнена осередок детектора. Вимірюється, однак, не теплота, а температура адсорбенту, до якої він нагрівається в результаті адсорбції.

Мікроадсорбціонний детектор - досить високочутливий інструмент. Його чутливість залежить перш за все від теплоти адсорбції.

Мікроадсорбціонние детектори є універсальними, придатними для детектування як органічних, так і неорганічних речовин. Однак на них важко отримати досить чіткі хроматограми, особливо при неповному розділенні компонентів суміші.

5. Хроматографія на рідкої нерухомій фазі

а) Газо-рідинна хроматографія

Газо-рідинна хроматографія - газохроматографічний метод, в якому нерухомою фазою є леткий рідини, нанесена на твердий носій.

Цей вид хроматографії використовується для поділу газів і парів рідин.

Основна відмінність газо-рідинної від газо-адсорбційної хроматографії полягає в тому, що в першому випадку метод заснований на використанні процесу розчинення і подальшого випаровування газу або пари з рідкої плівки, утримуваної твердим інертним носієм; у другому випадку процес поділу заснований на адсорбції і подальшої десорбції газу або пари на поверхні твердого речовини - адсорбенту.

Процес хроматографирования схематично можна представити таким чином. Суміш газів або парів летких рідин вводять потоком газу-носія в колонку, заповнену нерухомим інертним носієм, на якому розподілена нелетка рідина (нерухома фаза). Досліджувані гази і пари поглинаються цією рідиною. Потім компоненти суміші, що селективно витісняються в певному порядку з колонки.

В газо-рідинної хроматографії застосовується ряд детекторів, специфічно реагують на будь-які органічні речовини або ж на органічні речовини з певною функціональною групою. До їх числа відносяться іонізаційні детектори, детектори електронного захоплення, термоіонного, спектрофотометричні і деякі інші детектори.

Полум'яно-іонізаційний детектор (ПІД). Робота ПІД заснована на тому, що органічні речовини, потрапляючи в полум'я водневої пальника, піддаються іонізації, внаслідок чого в камері детектора, що є одночасно ионизационной камерою, виникає струм іонізації, сила якого пропорційна кількості заряджених частинок.

ПІД чутливий тільки до органічних сполук і не чутливий або дуже слабо чутливий до таких газів, як повітря, оксидів сірки і вуглецю, сірководню, аміаку, сірковуглецю, парам води і до ряду інших неорганічних сполук. Нечутливість ПІД до повітря дозволяє застосовувати його для визначення забруднень повітря різними органічними речовинами.

При роботі з ПІД застосовуються 3 газу: газ-носій (гелій або азот), водень і повітря. Всі 3 газу повинні мати високий ступінь чистоти.

Аргоновий детектор. У аргоновому детекторі іонізація викликається зіткненням молекул визначається речовини з метастабільними атомами аргону, що утворюються в результаті впливу радіоактивного В-випромінювання.

Термоіонний детектор. Принцип дії термоіонного детектора полягає в тому, що солі лужних металів, випаровуючись у полум'ї пальника, селективно реагують з сполуками, що містять галогени або фосфор. За відсутності таких з'єднань в ионизационной камері детектора встановлюється рівновага атомів лужних металів. Присутність атомів фосфору внаслідок їх реакції з атомами лужних металів порушує цю рівновагу і викликає появу в камері іонного струму.

Так як термоіонний детектор має найвищу чутливістю до фосфоровмісних сполук, він отримав назву фосфорного. Застосовується цей детектор головним чином для аналізу фосфорорганічних пестицидів, інсектицидів і ряду біологічно активних сполук.

б) Гель-хроматографія

Гель-хроматографія (гель-фільтрація) - метод розділення сумішей речовин з різними молекулярними масами шляхом фільтрації аналізованого розчину через поперечно-зшиті ніздрюваті гелі.

Поділ суміші речовин відбувається в тому випадку, якщо розміри молекул цих речовин різні, а діаметр пір зерен гелю постійний і може пропускати лише ті молекули, розміри яких менше діаметра отворів пір гелю. При фільтруванні розчину аналізованої суміші більш дрібні молекули, проникаючи в пори гелю, затримуються в розчиннику, що містяться в цих порах, і рухаються уздовж шару гелю повільніше, ніж великі молекули, які не здатні проникнути в пори. Таким чином, гель-хроматографія дозволяє розділяти суміш речовин в залежності від розмірів і молекулярної маси частинок цих речовин. Цей метод поділу досить простий, швидкий і, що найголовніше, він дозволяє розділяти суміші речовин в більш м'яких умовах, ніж інші хроматографічні методи.

Якщо гранулами гелю заповнити колонку і потім налити в неї розчин різних речовин з різною молекулярною масою, то при русі розчину уздовж шару гелю в колонці буде відбуватися поділ цієї суміші.

Початковий період досвіду: нанесення розчину аналізованої суміші на шар гелю в колонці. Другий етап - гель не перешкоджає дифузії молекул малого розміру в пори, великі ж молекули залишаються в розчині, що оточує гранули гелю. При промиванні шару гелю чистим розчинником великі молекули починають рухатися зі швидкістю, близькою до швидкості переміщення розчинника, в той час як дрібні молекули повинні спочатку продіффундіровать з внутрішніх пір гелю в обсяг між зернами і внаслідок цього затримуються і вимиваються розчинником пізніше. Відбувається поділ суміші речовин згідно їх молекулярній масі. Вимивання речовин з колонки відбувається в порядку зменшення їх молекулярної маси.

Застосування гель-хроматографії.

Основне призначення гель-хроматографії - розділення сумішей високомолекулярних сполук і визначення молекулярномассового розподілу полімерів.

Однак в рівній мірі гель-хроматографія застосовується для поділу суміші речовин середньої молекулярної маси і навіть низькомолекулярних сполук. У цьому випадку велике значення має те, що гель-хроматографія дозволяє вести поділ при кімнатних температурах, що вигідно відрізняє її від газо-рідинної хроматографії, що вимагає нагрівання для перекладу аналізованих речовин в парову фазу.

Поділ суміші речовин методом гель-хроматографії можливо і тоді, коли молекулярні маси аналізованих речовин дуже близькі або навіть рівні. У цьому випадку використовується взаємодія розчинених речовин з гелем. Ця взаємодія може виявитися настільки значним, що зводить нанівець відмінності в розмірах молекул. Якщо природа взаємодії з гелем для різних речовин неоднакова, ця різниця можна використовувати для розділення цікавить суміші.

Прикладом може служити застосування гель-хроматографії для діагностики захворювань щитовидної залози. Діагноз встановлюють за кількістю йоду, визначеному в ході аналізу.

Наведені приклади застосування гель-хроматографії показують її широкі можливості для вирішення найрізноманітніших аналітичних завдань.

висновок

Як науковий метод пізнання навколишнього нас світу хроматографія постійно розвивається і вдосконалюється. Сьогодні вона застосовується настільки часто і настільки широко в наукових дослідженнях, медицині, молекулярної біології, біохімії, техніці та народному господарстві, що дуже важко знайти галузь знань, в якій би хроматографія не використовувалася.

Хроматографія як метод дослідження з її винятковими можливостями є потужним фактором пізнання і перетворення ускладнюється світу в інтересах створення прийнятних умов проживання людини на нашій планеті.

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ

1. Айвазов Б.В. Введення в хроматографію. - М .: Висш.шк., 1983 - с. 8-18, 48-68, 88-233.

2. Крешков А.П. Основи аналітичної хімії. Теоретичні основи. Якісний аналіз, книга перша, Изд.4-е, перераб. М., «Хімія», 1976 - с. 119-125.

3. Сакодинскій К.І., Орєхов Б.І. Хроматографія в науці і техніці. - М .: Знание, 1982 - с. 3-20, 28-38, 58-59.

2. Виникнення і розвиток хроматографії

Виникнення хроматографії як наукового методу пов'язано з ім'ям видатного російського вченого Михайла Семеновича Кольори (1872 - 1919), який в 1903 р відкрив хроматографію в ході досліджень механізму перетворення сонячної енергії в рослинних пігментах. Це рік і слід вважати датою створення хроматографічного методу.

М.С. Колір пропускав розчин аналізованих речовин і рухомої фази через стовп адсорбенту, що знаходиться в скляній трубці. У зв'язку з цим його метод отримав назву колоночной хроматографії. У 1938 р Н.А. Ізмайлов і М.С. Шрайбер запропонували видозмінити метод Цвета і проводити розділення суміші речовин на платівці, покритої тонким шаром адсорбенту. Так виникла тонкослойная хроматографія, що дозволяє проводити аналіз з мікрокількостей речовини.

У 1947 р Т.Б. Гапон, Є.Н. Гапон і Ф.М. Шемякін вперше здійснили хроматографічне розділення суміші іонів в розчині, пояснивши його наявністю обмінної реакції між іонами сорбенту і іонами, що містяться в розчині. Так було відкрито ще один напрямок хроматографії - іонообмінна хроматографія. В даний час ионообменная хроматографія є одним з найважливіших напрямків хроматографічного методу.

Е.Н. і Г.Б. Гапон в 1948 р здійснили висловлену ще М.С. Кольором ідею про можливість хроматографічного розділення суміші речовин на основі відмінності в розчинності важкорозчинних опадів. З'явилася осадова хроматографія.

У 1957 р М. Голей запропонував наносити сорбент на внутрішні стінки капілярної трубки - капілярна хроматографія. Цей варіант дозволяє аналізувати микроколичества багатокомпонентних сумішей.

У 60-х роках з'явилася можливість синтезувати як іоногенні, так і незаряджені гелі, що володіють строго визначеними розмірами пір. Це дозволило розробити варіант хроматографії, сутність якого полягає в поділі суміші речовин на основі відмінності їх здатності проникати в гель - гель-хроматографія. Цей метод дозволяє розділяти суміші речовин, що володіють різною молекулярною масою.

В даний час хроматографія отримала значного розвитку. Сьогодні різноманітні методи хроматографії, особливо в поєднанні з іншими фізичними та фізико-хімічними методами, допомагають науковцям і інженерам вирішувати найрізноманітніші, часто дуже складні завдання в наукових дослідженнях і в техніці.

Дмитро Іванович Менделєєв: вклад в розвиток хімії

Дмитро Менделєєв народився 27 січня (8 лютого) 1834 року в Тобольську в родині директора гімназії і попечителя народних училищ Тобольської губернії Івана Павловича Менделєєва і Марії Дмитрівни Менделєєва, уродженої Корнільєвої ...

жиророзчинні вітаміни

Гіповітаміноз - це захворювання, пов'язані з нестачею вітамінів організмі. Відсутність тих чи інших вітамінів - авітаміноз. При надмірному надходженні вітамінів з раціоном виникають - гіпервітаміноз, хвороби пов'язані з надлишком вітамінів ...

Історії Російського хімічного товариства

Олександр Абрамович Воскресенський (1809-1880) - російський хімік-органік, творець (разом з Миколою Миколайовичем Зініним) великий школи російських хіміків, член-кореспондент Петербурзької АН (1864) ...

Історичний огляд основних етапів розвитку хімії

Колоїдні системи в організмі і їх функції

Розвиток уявлень про колоїдних системах та їх властивості. Колоїдні процеси, такі, як фарбування і склеювання, використовувалися ще в стародавньому Єгипті. Слово «колоїд» (від грецького слова, що означає «клей») було введено Т. Гремом в 1862 ...

Полігалогенпроізводние алканів

Історія хімії фтору починається не в стародавньому Єгипті або Фінікії і навіть не в середньовічній Аравії. Початком виникнення хімії фтору послужило відкриття фтористого водню (Шеєле, 1771році.) І потім елементарного фтору (Муассан, 1886 р.) ...

Традиційно експеримент в лабораторному практикумі формує емпіричне мислення. Учні досліджують явище, виявляють в ньому структурні елементи, класифікують їх, описують зв'язку, але все це розділене в свідомості ...

становлення хімії

1). Предалхіміческій період: до III ст. н.е. Хімія, наука про склад речовин і їх перетворення, починається з відкриття людиною здатності вогню змінювати природні матеріали. Мабуть, люди вміли виплавляти мідь і бронзу, обпалювати глиняні вироби ...

В основу тієї чи іншої класифікації хроматографічних методів можуть бути покладені різні характерні ознаки процесу ...

Фізико-хімічні основи хроматографічного процесу

В задачу теорії хроматографії входить встановлення законів руху і розмиття хроматографічних зон. Основними факторами, покладеними в основу класифікації теорій хроматографії ...

Хімія нафти і газу

Геніальна здогадка М. В ...

Хроматографія, як метод розділення і аналізу

хроматографія суміш сорбція десорбція Хроматография - фізико-хімічний процес, заснований на багаторазовому повторенні актів сорбції та десорбції речовини при переміщенні його в потоці рухомої фази вздовж нерухомого сорбенту ...

Еволюція хімії - найближчих перспектив

З чого складаються хімічні сполуки? Як влаштовані найдрібніші частинки матерії? Як розташовані вони в просторі? Що об'єднує ці частинки? Чому одні речовини реагують між собою ...

Про проведення аналізів в древньої Русі відомо дуже небагато. Природно, перевіряти склад різних матеріалів було необхідно завжди, і на Русі цим займалися знахарі-травники, фарбарі, ковалі; були навіть особливі фахівці-рудознатци ...

Етапи становлення аналітичної хімії в Росії

1. Введення.

2. Виникнення і розвиток хроматографії.

3. Класифікація хроматографічних методів.

4. Хроматографія на твердій нерухомій фазі:

а) газова (газо-адсорбційна) хроматографія;

б) рідинна (рідинно-адсорбційна) хроматографія.

5. Хроматографія на рідкої нерухомій фазі:

а) газо-рідинна хроматографія;

б) гель-хроматографія.

6. Висновок.

Як промені спектру, в стовпчику вуглекислого кальцію закономірно розподіляються різні компоненти суміші пігментів, даючи можливість свого якісного і кількісного визначення. Одержуваний таким чином препарат я називаю хроматограммой, а пропоновану методику - хроматографічної.

М. С. Колір, 1906 р

Вступ

З необхідністю поділу і аналізу суміші речовин доводиться стикатися не тільки хіміку, а й багатьом іншим фахівцям.

У потужному арсеналі хімічних і фізико-хімічних методів розділення, аналізу, дослідження структури і властивостей індивідуальних хімічних сполук і їх складних сумішей одне з провідних місць займає хроматографія.

Хроматографія - це фізико-хімічний метод розділення і аналізу сумішей газів, парів, рідин або розчинених речовин і визначення фізико-хімічних властивостей індивідуальних речовин, заснований на розподілі поділюваних компонентів сумішей між двома фазами: рухомою і нерухомою. Речовини, що становлять нерухому фазу, називаються сорбентами. Нерухома фаза може бути твердою і рідкої. Рухома фаза - це потік рідини або газу, що фільтрується через шар сорбенту. Рухома фаза виконує функції розчинника і носія аналізованої суміші речовин, перекладеної в газоподібний або рідкий стан.

Розрізняють два види сорбції: адсорбцію - поглинання речовин твердою поверхнею і абсорбцію - розчинення газів і рідин в рідких розчинниках.

2. Виникнення і розвиток хроматографії

Виникнення хроматографії як наукового методу пов'язано з ім'ям видатного російського вченого Михайла Семеновича Кольори (1872 - 1919), який в 1903 р відкрив хроматографію в ході досліджень механізму перетворення сонячної енергії в рослинних пігментах. Це рік і слід вважати датою створення хроматографічного методу.

М.С. Колір пропускав розчин аналізованих речовин і рухомої фази через стовп адсорбенту, що знаходиться в скляній трубці. У зв'язку з цим його метод отримав назву колоночной хроматографії. У 1938 р Н.А. Ізмайлов і М.С. Шрайбер запропонували видозмінити метод Цвета і проводити розділення суміші речовин на платівці, покритої тонким шаром адсорбенту. Так виникла тонкослойная хроматографія, що дозволяє проводити аналіз з мікрокількостей речовини.

У 1947 р Т.Б. Гапон, Є.Н. Гапон і Ф.М. Шемякін вперше здійснили хроматографічне розділення суміші іонів в розчині, пояснивши його наявністю обмінної реакції між іонами сорбенту і іонами, що містяться в розчині. Так було відкрито ще один напрямок хроматографії - іонообмінна хроматографія. В даний час ионообменная хроматографія є одним з найважливіших напрямків хроматографічного методу.

Е.Н. і Г.Б. Гапон в 1948 р здійснили висловлену ще М.С. Кольором ідею про можливість хроматографічного розділення суміші речовин на основі відмінності в розчинності важкорозчинних опадів. З'явилася осадова хроматографія.

У 1957 р М. Голей запропонував наносити сорбент на внутрішні стінки капілярної трубки - капілярна хроматографія. Цей варіант дозволяє аналізувати микроколичества багатокомпонентних сумішей.

У 60-х роках з'явилася можливість синтезувати як іоногенні, так і незаряджені гелі, що володіють строго визначеними розмірами пір. Це дозволило розробити варіант хроматографії, сутність якого полягає в поділі суміші речовин на основі відмінності їх здатності проникати в гель - гель-хроматографія. Цей метод дозволяє розділяти суміші речовин, що володіють різною молекулярною масою.

В даний час хроматографія отримала значного розвитку. Сьогодні різноманітні методи хроматографії, особливо в поєднанні з іншими фізичними та фізико-хімічними методами, допомагають науковцям і інженерам вирішувати найрізноманітніші, часто дуже складні завдання в наукових дослідженнях і в техніці.

3. Класифікація хроматографічних методів

Різноманіття видозмін і варіантів методу хроматографії вимагає їх систематизації та класифікації.

В основу класифікації можна покласти різні ознаки, а саме:

1. агрегатний стан фаз;

2. механізм поділу;

3. спосіб проведення процесу;

4. мета проведення процесу.

Класифікація за агрегатним станом фаз:

газова (рухома фаза - газ), газорідинна (рухома фаза - газ, нерухома фаза - рідина), рідинна (рухома фаза - рідина) хроматографія.

Класифікація за механізмом поділу.

Адсорбційна хроматографія заснована на вибіркової адсорбції (поглинання) окремих компонентів аналізованої суміші відповідними адсорбентами. Адсорбційна хроматографія поділяється на рідинну (рідинно-адсорбційна хроматографія) і газову (газо-адсорбційна хроматографія).

Ионообменная хроматографія заснована на використанні іонообмінних процесів, що протікають між рухомими іонами адсорбенту та іонами електроліту при пропущенні розчину аналізованого речовини через колонку, заповнену іонообмінним речовиною (іонітом). Іоніти представляють собою нерозчинні неорганічні і органічні високомолекулярні сполуки. Як іонітів застосовують окис алюмінію, Пермут, сульфовугілля та різноманітні синтетичні органічні іонообмінні речовини - іонообмінні смоли.

Осадова хроматографія заснована на різній розчинності опадів, утворених компонентами аналізованої суміші зі спеціальними реактивами. Наприклад, при пропущенні розчину суміші солей Нg (II) і Pb через колонку з носієм, попередньо просоченим розчином KI, утворюються 2 забарвлених шару: верхній, пофарбований в оранжево-червоний колір (HgI 2), і нижній, пофарбований в жовтий колір (PbI 2).

Класифікація за способом проведення процесу.

Колонкової хроматографії - вид хроматографії, в якій в якості носія для нерухомого розчинника використовують колонку.

Паперова хроматографія - вид хроматографії, в якій в якості носія для нерухомого розчинника замість колонки використовують смужки або листи фільтрувального паперу, що не містить мінеральних домішок. В цьому випадку краплю випробуваного розчину, наприклад суміш розчинів солей Fe (III) і Co (II), наносять на край смужки паперу. Папір підвішують в закритій камері (рис.1), опустивши її край з нанесеною на нього краплею випробуваного розчину в посудину з рухомим розчинником, наприклад з н-бутіловим спиртом. Рухомий розчинник, переміщаючись по папері, змочує її. При цьому кожне міститься в аналізованої суміші речовина з властивою йому швидкістю переміщається в тому ж напрямку, що і розчинник. Після закінчення поділу іонів папір висушують і потім обприскують реактивом, в даному випадку розчином K 4, який утворює забарвлені сполуки з речовинами, що (синє - з іонами заліза, зелене - з іонами кобальту). Утворені при цьому зони у вигляді забарвлених плям дозволяють встановити наявність окремих компонентів.

Паперова хроматографія в поєднанні із застосуванням органічних реактивів дозволяє провести якісний аналіз складних сумішей катіонів та аніонів. На одній хроматограмме за допомогою одного реактиву можна виявити ряд речовин, так як для кожної речовини характерно не тільки відповідне забарвлення, а й певне місце локалізації на хроматограмі.

Тонкошарова хроматографія - вид хроматографії за своїм механізмом поділу аналогічний паперової хроматографії. Різниця між ними полягає в тому, що замість аркушів паперу поділ проводять на пластинках, покритих тонким шаром сорбенту, виготовленого з порошкоподібної окису алюмінію, целюлози, цеолітів, силікагелю, кизельгура і т.п. і утримує нерухомий розчинник. Основна перевага тонкошарової хроматографії полягає в простоті апаратури, простоті і великій швидкості проведення експерименту, достатньої чіткості поділу суміші речовин і в можливості аналізу ультрамикроколичеств речовини.

Класифікація за метою проведення хроматографічного процесу.

Найбільше значення хроматографія має як метод якісного і кількісного аналізу сумішей речовин (аналітична хроматографія).

Препаративна хроматографія - вид хроматографії, в якому поділ суміші речовин проводиться в препаративних цілях, тобто для отримання більш-менш значних кількостей речовин в чистому, вільному від домішок вигляді. Завданням препаративної хроматографії може бути також концентрування і подальше виділення з суміші речовин, що містяться у вигляді мікродомішок до основної речовини.

Неаналітичних хроматографія - вид хроматографії, який використовується в якості методу наукового дослідження. Її застосовують для дослідження властивостей систем, наприклад розчинів, кінетики хімічних процесів, властивостей каталізаторів і адсорбентів.

Отже, хроматографія є універсальним методом аналізу сумішей речовин, отримання речовин в чистому вигляді, а також методом дослідження властивостей систем.

4. Хроматографія на твердій нерухомій фазі

а) Газова (газо-адсорбційна) хроматографія

Газова хроматографія - хроматографический метод, в якому рухомою фазою є газ. Газова хроматографія отримала найбільше застосування для розділення, аналізу та дослідження речовин і їх сумішей, що переходять без розкладання в пароподібний стан.

1. ВВЕДЕННЯ.

2. Виникнення і розвиток хроматографії.

3. Класифікація хроматографічних методів.

4. Хроматографія на твердій нерухомій фазі:

а) газова (газо-адсорбційна) хроматографія;

б) рідинна (рідинно-адсорбційна) хроматографія.

5. Хроматографія на рідкої нерухомій фазі:

а) газо-рідинна хроматографія;

б) гель-хроматографія.

6. Висновок.

Як промені спектру, в стовпчику вуглекислого кальцію закономірно розподіляються різні компоненти суміші пігментів, даючи можливість свого якісного і кількісного визначення. Одержуваний таким чином препарат я називаю хроматограммой, а пропоновану методику - хроматографічної.

М. С. Колір, 1906 р

ВСТУП

З необхідністю поділу і аналізу суміші речовин доводиться стикатися не тільки хіміку, а й багатьом іншим фахівцям.

У потужному арсеналі хімічних і фізико-хімічних методів розділення, аналізу, дослідження структури і властивостей індивідуальних хімічних сполук і їх складних сумішей одне з провідних місць займає хроматографія.

Хроматографія - це фізико-хімічний метод розділення і аналізу сумішей газів, парів, рідин або розчинених речовин і визначення фізико-хімічних властивостей індивідуальних речовин, заснований на розподілі поділюваних компонентів сумішей між двома фазами: рухомою і нерухомою. Речовини, що становлять нерухому фазу, називаються сорбентами. Нерухома фаза може бути твердою і рідкої. Рухома фаза - це потік рідини або газу, що фільтрується через шар сорбенту. Рухома фаза виконує функції розчинника і носія аналізованої суміші речовин, перекладеної в газоподібний або рідкий стан.

Розрізняють два види сорбції: адсорбцію - поглинання речовин твердою поверхнею і абсорбцію - розчинення газів і рідин в рідких розчинниках.

2. возникноВЕН і розвиток хроматографії

Виникнення хроматографії як наукового методу пов'язано з ім'ям видатного російського вченого Михайла Семеновича Кольори (1872 - 1919), який в 1903 р відкрив хроматографію в ході досліджень механізму перетворення сонячної енергії в рослинних пігментах. Це рік і слід вважати датою створення хроматографічного методу.

М.С. Колір пропускав розчин аналізованих речовин і рухомої фази через стовп адсорбенту, що знаходиться в скляній трубці. У зв'язку з цим його метод отримав назву колоночной хроматографії. У 1938 р Н.А. Ізмайлов і М.С. Шрайбер запропонували видозмінити метод Цвета і проводити розділення суміші речовин на платівці, покритої тонким шаром адсорбенту. Так виникла тонкослойная хроматографія, що дозволяє проводити аналіз з мікрокількостей речовини.

У 1947 р Т.Б. Гапон, Є.Н. Гапон і Ф.М. Шемякін вперше здійснили хроматографічне розділення суміші іонів в розчині, пояснивши його наявністю обмінної реакції між іонами сорбенту і іонами, що містяться в розчині. Так було відкрито ще один напрямок хроматографії - іонообмінна хроматографія. В даний час ионообменная хроматографія є одним з найважливіших напрямків хроматографічного методу.

Е.Н. і Г.Б. Гапон в 1948 р здійснили висловлену ще М.С. Кольором ідею про можливість хроматографічного розділення суміші речовин на основі відмінності в розчинності важкорозчинних опадів. З'явилася осадова хроматографія.

У 1957 р М. Голей запропонував наносити сорбент на внутрішні стінки капілярної трубки - капілярна хроматографія. Цей варіант дозволяє аналізувати микроколичества багатокомпонентних сумішей.

У 60-х роках з'явилася можливість синтезувати як іоногенні, так і незаряджені гелі, що володіють строго визначеними розмірами пір. Це дозволило розробити варіант хроматографії, сутність якого полягає в поділі суміші речовин на основі відмінності їх здатності проникати в гель - гель-хроматографія. Цей метод дозволяє розділяти суміші речовин, що володіють різною молекулярною масою.

В даний час хроматографія отримала значного розвитку. Сьогодні різноманітні методи хроматографії, особливо в поєднанні з іншими фізичними та фізико-хімічними методами, допомагають науковцям і інженерам вирішувати найрізноманітніші, часто дуже складні завдання в наукових дослідженнях і в техніці.

3. классификація хроматографических методів

Різноманіття видозмін і варіантів методу хроматографії вимагає їх систематизації та класифікації.

В основу класифікації можна покласти різні ознаки, а саме:

1. агрегатний стан фаз;

2. механізм поділу;

3. спосіб проведення процесу;

4. мета проведення процесу.

Класифікація за агрегатним станом фаз:

газова (рухома фаза - газ), газорідинна (рухома фаза - газ, нерухома фаза - рідина), рідинна (рухома фаза - рідина) хроматографія.

Класифікація за механізмом поділу.

Адсорбційна хроматографія заснована на вибіркової адсорбції (поглинання) окремих компонентів аналізованої суміші відповідними адсорбентами. Адсорбційна хроматографія поділяється на рідинну (рідинно-адсорбційна хроматографія) і газову (газо-адсорбційна хроматографія).

Ионообменная хроматографія заснована на використанні іонообмінних процесів, що протікають між рухомими іонами адсорбенту та іонами електроліту при пропущенні розчину аналізованого речовини через колонку, заповнену іонообмінним речовиною (іонітом). Іоніти представляють собою нерозчинні неорганічні і органічні високомолекулярні сполуки. Як іонітів застосовують окис алюмінію, Пермут, сульфовугілля та різноманітні синтетичні органічні іонообмінні речовини - іонообмінні смоли.

Осадова хроматографія заснована на різній розчинності опадів, утворених компонентами аналізованої суміші зі спеціальними реактивами. Наприклад, при пропущенні розчину суміші солей Нg (II) і Pb через колонку з носієм, попередньо просоченим розчином KI, утворюються 2 забарвлених шару: верхній, пофарбований в оранжево-червоний колір (HgI 2), і нижній, пофарбований в жовтий колір (PbI 2).

Класифікація за способом проведення процесу.

Колонкової хроматографії - вид хроматографії, в якій в якості носія для нерухомого розчинника використовують колонку.

Паперова хроматографія - вид хроматографії, в якій в якості носія для нерухомого розчинника замість колонки використовують смужки або листи фільтрувального паперу, що не містить мінеральних домішок. В цьому випадку краплю випробуваного розчину, наприклад суміш розчинів солей Fe (III) і Co (II), наносять на край смужки паперу. Папір підвішують в закритій камері (рис.1), опустивши її край з нанесеною на нього краплею випробуваного розчину в посудину з рухомим розчинником, наприклад з н-бутіловим спиртом. Рухомий розчинник, переміщаючись по папері, змочує її. При цьому кожне міститься в аналізованої суміші речовина з властивою йому швидкістю переміщається в тому ж напрямку, що і розчинник. Після закінчення поділу іонів папір висушують і потім обприскують реактивом, в даному випадку розчином K 4, який утворює забарвлені сполуки з речовинами, що (синє - з іонами заліза, зелене - з іонами кобальту). Утворені при всьому цьому зони у вигляді забарвлених плям дозволяють встановити наявність окремих компонентів.

Паперова хроматографія в поєднанні із застосуванням органічних реактивів дозволяє провести якісний аналіз складних сумішей катіонів та аніонів. На одній хроматограмме за допомогою одного реактиву можна виявити ряд речовин, так як для кожної речовини характерно не тільки відповідне забарвлення, а й певне місце локалізації на хроматограмі.

Тонкошарова хроматографія - вид хроматографії за своїм механізмом поділу аналогічний паперової хроматографії. Різниця між ними полягає в тому, що замість аркушів паперу поділ проводять на пластинках, покритих тонким шаром сорбенту, виготовленого з порошкоподібної окису алюмінію, целюлози, цеолітів, силікагелю, кизельгура і т.п. і утримує нерухомий розчинник. Основна перевага тонкошарової хроматографії полягає в простоті апаратури, простоті і великій швидкості проведення експерименту, достатньої чіткості поділу суміші речовин і в можливості аналізу ультрамикроколичеств речовини.

Класифікація за метою проведення хроматографічного процесу.

Найбільше значення хроматографія має як метод якісного і кількісного аналізу сумішей речовин (аналітична хроматографія).

Препаративна хроматографія - вид хроматографії, в якому поділ суміші речовин проводиться в препаративних цілях, тобто для отримання більш-менш значних кількостей речовин в чистому, вільному від домішок вигляді. Завданням препаративної хроматографії може бути також концентрування і подальше виділення з суміші речовин, що містяться у вигляді мікродомішок до основної речовини.

Неаналітичних хроматографія - вид хроматографії, який використовується в якості методу наукового дослідження. Її застосовують для дослідження властивостей систем, наприклад розчинів, кінетики хімічних процесів, властивостей каталізаторів і адсорбентів.

Отже, хроматографія є універсальним методом аналізу сумішей речовин, отримання речовин в чистому вигляді, а також методом дослідження властивостей систем.

4. хроматограміфія на твердій нерухомій фазі

а)Газова (газо-адсорбціон) хроматографія

Газова хроматографія - хроматографический метод, в якому рухомою фазою є газ. Газова хроматографія отримала найбільше застосування для розділення, аналізу та дослідження речовин і їх сумішей, що переходять без розкладання в пароподібний стан.

Одним з варіантів газової хроматографії є \u200b\u200bгазо-адсорбційна хроматографія - це метод, в якому нерухомою фазою є твердий адсорбент.

У газової хроматографії в якості рухомої фази (газу-носія) використовується інертний газ: гелій, азот, аргон, значно рідше водень і вуглекислий газ. Іноді газом-носієм служать пари легколетких рідин.

Газохроматографический процес зазвичай здійснюється в спеціальних приладах, званих газовими хроматографами (рис.3). У кожному з них є система подачі потоку газу-носія, система підготовки і введення досліджуваної суміші, хроматографічна колонка з системою регулювання її температури, що аналізує система (детектор) і система реєстрації результатів розділення і аналізу (реєстратор).

Важливе значення в газо-адсорбційної хроматографії має температура. Її роль перш за все полягає в зміні сорбційної рівноваги в системі газ - тверде тіло. Від правильного підбору температури колонки залежить, і ступінь поділу компонентів суміші, і ефективність колонки, і загальна швидкість аналізу. Має місце певний температурний інтервал колонки, в якому хроматографічний аналіз оптимальний. Зазвичай цей температурний інтервал знаходиться в області, близької до температури кипіння визначається хімічної сполуки. Коли температури кипіння компонентів суміші сильно розрізняються між собою, застосовують програмування температури колонки.

Поділ в хроматографічної колонці є найважливішою, але попередньої операцією всього процесу газохроматографического аналізу. Що вийшли з колонки, як правило, бінарні суміші (газ-носій - компонент) потрапляють в детектуючий пристрій. Тут відбувається перетворення змін концентрацій компонентів в часі в електричний сигнал, який реєструється за допомогою спеціальної системи у вигляді кривої, яку називають хроматограммой. Результати всього досвіду в значній мірі залежать від правильного вибору типу детектора, його конструкції. Має місце кілька класифікацій детекторів. Розрізняють диференціальні і інтегральні детектори. Диференціальні детектори реєструють миттєве значення однієї з характеристик (концентрації або потоку) в часі. Інтегральні детектори підсумовують кількість речовини за певний проміжок часу. Також застосовують різноманітні за принципом дії, чутливості і призначенням детектори: термокондуктометрические, іонізаційні, спектроскопічні, мас-спектрометричні, кулонометрические і багато інших.

Застосування газо-адсорбційної хроматографії

Газо-адсорбційна хроматографія використовується в хімічній і нафтохімічній промисловості для аналізу продуктів хімічного і нафтохімічного синтезу, складу фракцій нафти, визначення чистоти реактивів і змісту ключових продуктів на різних стадіях технологічних процесів і т.п.

Аналіз постійних газів і легких вуглеводнів, включаючи ізомери, методом газової хроматографії займає 5 - 6 хвилин. Раніше, на традиційних газоаналізаторах, цей аналіз тривав 5 - 6 годин. Все це призвело до того, що газова хроматографія стала широко використовуватися не тільки в науково-дослідних інститутах і контрольно-вимірювальних лабораторіях, але і увійшла в системи комплексної автоматизації промислових підприємств.

Сьогодні газова хроматографія застосовується і при пошуку нафтових і газових родовищ, дозволяючи визначати в відібраних з грунтів пробах вміст органічних речовин, що вказують на близькість нафтових і газових родовищ.

Газова хроматографія успішно застосовується в криміналістиці, де з її допомогою встановлюють ідентичність зразків плям крові, бензинів, масел, підробку дорогих харчових продуктів і т.п. Дуже часто газова хроматографія застосовується для визначення вмісту спирту в крові водіїв автомобілів. Кілька крапель крові з пальця досить, щоб дізнатися, скільки, коли і який спиртний напій він випив.

Газова хроматографія дозволяє отримувати цінну та унікальну інформацію про склад запахів харчових продуктів, таких, як сир, каву, ікра, коньяк і ін. Іноді інформація, одержувана газохроматографічному аналізом, нас не радує. Наприклад, нерідко в харчових продуктах виявляється зайва кількість пестицидів або фруктовий сік містить трихлоретилен, який всупереч заборонам використовували для підвищення ступеня вилучення каротину з фруктів і т.д. Але саме ця інформація захищає здоров'я людини.

Втім, нерідкі випадки, коли отриманою інформацією люди просто нехтують. В першу чергу це відноситься до паління. Детальний газохроматографічний аналіз давно встановив, що дим сигарет і цигарок містить до 250 різних вуглеводнів та їх похідних, з яких близько 50 мають канцерогенну дію. Саме тому у курців рак легенів зустрічається в 10 разів частіше, але як і раніше мільйони людей продовжують отруювати себе, своїх колег і родичів.

Газова хроматографія знаходить широке застосування в медицині для визначення змісту численних лікарських препаратів, визначення рівня жирних кислот, холестерину, стероїдів і т.д. в організмі хворого. Такі аналізи дають надзвичайно важливу інформацію про стан здоров'я людини, під час його хвороби, ефективності використання тих чи інших ліків.

Наукові дослідження в металургії, мікробіології, біохімії, в розробці засобів захисту рослин і нових лікарських препаратів, в створенні нових полімерів, будівельних матеріалів і в багатьох інших самих різних областях практичної діяльності людини неможливо собі уявити без такого потужного аналітичного методу, як газова хроматографія.

Газова хроматографія успішно використовується для визначення вмісту поліциклічних ароматичних сполук, небезпечних для здоров'я людини, в воді і в повітрі, рівня бензину в повітрі приміщень автозаправних станцій, складу вихлопних газів автомобілів в повітрі і т.д.

Цей метод широко використовується як один з основних методів контролю чистоти навколишнього середовища.

Газова хроматографія займає важливе місце в нашому житті, забезпечуючи нас колосальним об'ємом інформації. У народному господарстві і в науково-дослідних організаціях використовується понад 20 тис. Різних газових хроматографів, які є незамінними помічниками при вирішенні багатьох складних завдань, щодня виникають перед дослідниками і інженерами.

б)Рідинна (рідинно-адсорбційна)хроматографія

Рідинна хроматографія являє собою групу варіантів хроматографії, в яких рухомою фазою є рідина.

Одним з варіантів рідинної хроматографії є \u200b\u200bрідинно-адсорбційна хроматографія - це метод, в якому нерухомою фазою є твердий адсорбент.

Хоча рідинна хроматографія була відкрита раніше газової, вона лише в другій половині ХХ століття вступила в період виключно інтенсивного розвитку. В даний час за ступенем розробки теорії хроматографічного процесу і техніки інструментального оформлення, за паливною ефективністю і швидкості поділу вона навряд чи поступається методу газохроматографического поділу. При цьому кожен з цих двох основних видів хроматографії має свою переважну область застосування. Якщо газова хроматографія придатна головним чином для аналізу, розділення і дослідження хімічних речовин з молекулярною масою 500 - 600, то рідинна хроматографія може бути використана для речовин з молекулярною масою від декількох сот до кількох мільйонів, включаючи гранично складні макромолекули полімерів, білків і нуклеїнових кислот. Разом з тим протиставлення різних хроматографічних методів за своєю суттю позбавлене здорового глузду, так як хроматографічні методи вдало доповнюють один одного, і до самої задачі конкретного дослідження треба підходити по-іншому, а саме, який хроматографический метод дозволяє вирішити її з більшою швидкістю, інформативністю і з меншими витратами.

Як і в газовій хроматографії, в сучасної рідинної хроматографії застосовують детектори, що дозволяють безперервно фіксувати концентрацію визначається речовини в потоці рідини, яка витікає з колонки.

Єдиного універсального детектора для рідинної хроматографії не існує. Тому в кожному конкретному випадку слід підбирати найбільшою мереподходящій детектор. Найбільшого поширення набули ультрафіолетовий, рефрактометричний, мікроадсорбціонний і транспортний полум'яно-іонізаційний детектори.

Спектрометричні детектори. Детектори цього типу є високочутливими селективними приладами, що дозволяють визначати в потоці рідкої фази досить малі концентрації речовин. Їхні свідчення мало залежать від коливань температури та інших випадкових змін середовища. Одна з важливих особливостей спектрометричних детекторів полягає в прозорості більшості застосовуються в рідинно-адсорбційної хроматографії розчинників в робочій області довжин хвиль.

Найчастіше застосовують поглинання в УФ, рідше в ІК області. В УФ області застосовують прилади, що працюють в широкому діапазоні - від 200 нм до видимої частини спектра, або на певних довжинах хвиль, найчастіше на 280 і 254 нм. Як джерела випромінювання застосовуються ртутні лампи низького тиску (254 нм), середнього тиску (280 нм) і відповідні фільтри.

Мікроадсорбціонние детектори. В основі дії мікроадсорбціонних детекторів лежить виділення теплоти при адсорбції речовини на адсорбенті, яким заповнена осередок детектора. Вимірюється, однак, не теплота, а температура адсорбенту, до якої він нагрівається в результаті адсорбції.

Мікроадсорбціонний детектор - досить високочутливий інструмент. Його чутливість залежить перш за все від теплоти адсорбції.

Мікроадсорбціонние детектори є універсальними, придатними для детектування як органічних, так і неорганічних речовин. При цьому на них важко отримати досить чіткі хроматограми, особливо при неповному розділенні компонентів суміші.

5. хроматограміафія на рідкої нерухомій фазі

а) Газо-рідинна хроматографія

Газо-рідинна хроматографія - газохроматографічний метод, в якому нерухомою фазою є леткий рідини, нанесена на твердий носій.

Цей вид хроматографії використовується для поділу газів і парів рідин.

Основна відмінність газо-рідинної від газо-адсорбційної хроматографії полягає в тому, що в першому випадку метод заснований на використанні процесу розчинення і подальшого випаровування газу або пари з рідкої плівки, утримуваної твердим інертним носієм; у другому випадку процес поділу заснований на адсорбції і подальшої десорбції газу або пари на поверхні твердого речовини - адсорбенту.

Процес хроматографирования схематично можна представити таким чином. Суміш газів або парів летких рідин вводять потоком газу-носія в колонку, заповнену нерухомим інертним носієм, на якому розподілена нелетка рідина (нерухома фаза). Досліджувані гази і пари поглинаються цією рідиною. Потім компоненти суміші, що селективно витісняються в певному порядку з колонки.

В газо-рідинної хроматографії застосовується ряд детекторів, специфічно реагують на будь-які органічні речовини або ж на органічні речовини з певною функціональною групою. До їх числа відносяться іонізаційні детектори, детектори електронного захоплення, термоіонного, спектрофотометричні і деякі інші детектори.

Полум'яно-іонізаційний детектор (ПІД). Робота ПІД заснована на тому, що органічні речовини, потрапляючи в полум'я водневої пальника, піддаються іонізації, внаслідок чого в камері детектора, що є одночасно ионизационной камерою, виникає струм іонізації, сила якого пропорційна кількості заряджених частинок.

ПІД чутливий тільки до органічних сполук і не чутливий або дуже слабо чутливий до таких газів, як повітря, оксидів сірки і вуглецю, сірководню, аміаку, сірковуглецю, парам води і до ряду інших неорганічних сполук. Нечутливість ПІД до повітря дозволяє застосовувати його для визначення забруднень повітря різними органічними речовинами.

При роботі з ПІД застосовуються 3 газу: газ-носій (гелій або азот), водень і повітря. Всі 3 газу повинні мати високий ступінь чистоти.

Аргоновий детектор. У аргоновому детекторі іонізація викликається зіткненням молекул визначається речовини з метастабільними атомами аргону, що утворюються в результаті впливу радіоактивного В-випромінювання.

Термоіонний детектор. Принцип дії термоіонного детектора полягає в тому, що солі лужних металів, випаровуючись у полум'ї пальника, селективно реагують з сполуками, що містять галогени або фосфор. За відсутності таких з'єднань в ионизационной камері детектора встановлюється рівновага атомів лужних металів. Присутність атомів фосфору внаслідок їх реакції з атомами лужних металів порушує цю рівновагу і викликає появу в камері іонного струму.

Так як термоіонний детектор має найвищу чутливістю до фосфоровмісних сполук, він отримав назву фосфорного. Застосовується цей детектор головним чином для аналізу фосфорорганічних пестицидів, інсектицидів і ряду біологічно активних сполук.

б)Гель-хроматограміфія

Гель-хроматографія (гель-фільтрація) - метод розділення сумішей речовин з різними молекулярними масами шляхом фільтрації аналізованого розчину через поперечно-зшиті ніздрюваті гелі.

Поділ суміші речовин відбувається в тому випадку, якщо розміри молекул цих речовин різні, а діаметр пір зерен гелю постійний і може пропускати лише ті молекули, розміри яких менше діаметра отворів пір гелю. При фільтруванні розчину аналізованої суміші більш дрібні молекули, проникаючи в пори гелю, затримуються в розчиннику, що містяться в цих порах, і рухаються уздовж шару гелю повільніше, ніж великі молекули, які не здатні проникнути в пори. Таким чином, гель-хроматографія дозволяє розділяти суміш речовин в залежності від розмірів і молекулярної маси частинок цих речовин. Цей метод поділу досить простий, швидкий і, що найголовніше, він дозволяє розділяти суміші речовин в більш м'яких умовах, ніж інші хроматографічні методи.

Якщо гранулами гелю заповнити колонку і потім налити в неї розчин різних речовин з різною молекулярною масою, то при русі розчину уздовж шару гелю в колонці буде відбуватися поділ цієї суміші.

Початковий період досвіду: нанесення розчину аналізованої суміші на шар гелю в колонці. Другий етап - гель не перешкоджає дифузії молекул малого розміру в пори, великі ж молекули залишаються в розчині, що оточує гранули гелю. При промиванні шару гелю чистим розчинником великі молекули починають рухатися зі швидкістю, близькою до швидкості переміщення розчинника, в той час як дрібні молекули повинні спочатку продіффундіровать з внутрішніх пір гелю в обсяг між зернами і внаслідок цього затримуються і вимиваються розчинником пізніше. Відбувається поділ суміші речовин згідно їх молекулярній масі. Вимивання речовин з колонки відбувається в порядку зменшення їх молекулярної маси.

Застосування гель-хроматографії.

Основне призначення гель-хроматографії - розділення сумішей високомолекулярних сполук і визначення молекулярномассового розподілу полімерів.

При цьому в рівній мірі гель-хроматографія застосовується для поділу суміші речовин середньої молекулярної маси і навіть низькомолекулярних сполук. У цьому випадку велике значення має те, що гель-хроматографія дозволяє вести поділ при кімнатних температурах, що вигідно відрізняє її від газо-рідинної хроматографії, що вимагає нагрівання для перекладу аналізованих речовин в парову фазу.

Поділ суміші речовин методом гель-хроматографії можливо і тоді, коли молекулярні маси аналізованих речовин дуже близькі або навіть рівні. У цьому випадку використовується взаємодія розчинених речовин з гелем. Ця взаємодія може виявитися настільки значним, що зводить нанівець відмінності в розмірах молекул. Якщо природа взаємодії з гелем для різних речовин неоднакова, ця різниця можна використовувати для розділення цікавить суміші.

Прикладом може служити застосування гель-хроматографії для діагностики захворювань щитовидної залози. Діагноз встановлюють за кількістю йоду, визначеному в ході аналізу.

Наведені приклади застосування гель-хроматографії показують її широкі можливості для вирішення найрізноманітніших аналітичних завдань.

висновок

Як науковий метод пізнання навколишнього нас світу хроматографія постійно розвивається і вдосконалюється. Сьогодні вона застосовується настільки часто і настільки широко в наукових дослідженнях, медицині, молекулярної біології, біохімії, техніці та народному господарстві, що дуже важко знайти галузь знань, в якій би хроматографія не використовувалася.

Хроматографія як метод дослідження з її винятковими можливостями є потужним фактором пізнання і перетворення ускладнюється світу в інтересах створення прийнятних умов проживання людини на нашій планеті.

ПЕРЕЛІКЛ І Т Е Р А Т У Р И

1. Айвазов Б.В. ВСТУП в хроматографію. - М .: Висш.шк., 1983 - с. 8-18, 48-68, 88-233.

2. Крешков А.П. Основи аналітичної хімії. Теоретичні основи. Якісний аналіз, книга перша, Изд.4-е, перераб. М., «Хімія», 1976 - с. 119-125.

3. Сакодинскій К.І., Орєхов Б.І. Хроматографія в науці і техніці. - М .: Знание, 1982 - с. 3-20, 28-38, 58-59.