Газова хроматографія
Для розділення, аналізу і дослідження речовин та їх сумішей, що не розкладаються у газоподібному стані, найбільшого застосування набула газова хроматографія. Залежно від виду сорбенту, яким заповнюють хроматографічну колонку, її поділяють на газоадсорбційну та газорідинну.
У газовій хроматографії як рухому фазу (газ - носій) найчастіше використовують інертні гази.
Процес розділення і аналізу речовин проводять за допомогою спеціальних приладів, які називають газовими хроматографами. Незважаючи на різні технічні рішення, рівень забезпечення електронними вузлами та основні технічні характеристики, принцип будови хроматографів однаковий. У кожному з них є такі основні вузли: система подачі газу-носія, пристрій для введення досліджуваної суміші, хроматографічна колонка, аналізатор (детектор), прилад для реєстрації та аналізу. Залежно від виду сорбенту, яким заповнюють хроматографічну колонку, реалізується газоадсорбційний або газорідинний варіант хроматографії.
При проходженні досліджуваної суміші крізь хроматографічну колонку її компоненти селективно утримуються нерухомою фазою, а потім виходять із колонки і реєструються детектором, сигнали якого автоматично записуються у вигляді хроматограми (мал.2.).
Мал. 2.Типова газова хроматограма: А, В - піки відповідних компонентів; А і В - час утримування речовин А і Б; h/2-піввисота піка A;
- ширина піка А на його піввисоті
Кожному компоненту суміші на хроматограмі відповідає окремий пік. Положення піка визначається величиною часу утримування (тR), тобто часом від початку введення проби до виходу максимального піка, або величиною утримуваного об'єму (VR), який розраховують за формулою:
VR = R ∙F,
де F- об'ємна швидкість газу-носія.
Ідентифікацію компонентів суміші проводять шляхом зіставлення часу утримування відповідного компонента і еталона - речовини аналогічної структури. Час утримування є аналітичною характеристикою речовини.
новини. Збіг часу утримування еталона і досліджуваної речовини вказує на їх ідентичність.
Визначення кількісного складу суміші полягає у тому, що інтенсивність піка кожного компонента пропорційна його вмісту у суміші. Є різні способи вимірювання площі S піків. Найпростішим методом є множення висоти піка h (рис.24) на його ширину w, виміряну на половині висоти піка
S =hw
Метод газохроматографічного аналізу дуже чутливий. Для його проведення достатньо кілька кубічних сантиметрів газу, мікролітрів рідини чи мікрограмів леткої речовини.
Газова хроматографія знайшла широке застосування у медицині для визначення вмісту багатьох лікарських препаратів, продуктів їх метаболізму, рівня жирних кислот, холестерину, стероїдів в організмі хворого тощо. Такі аналізи дають важливу інформацію про стан здоров'я людини, перебіг хвороби, ефективність використання тих чи інших ліків. Як приклад, на мал. 3 наведена газорідинна хроматограма гнійних виділень легень хворого, ураженого анаеробною інфекцією, до і після лікування антибіотиком цефалоспорином.
а б
Мал. 3. Хроматограма гною з плевральної порожнини при анаеробному сепсисі до - а і після лікування -б: 1 - ацетатна; 2 - пропіонова; З - масляна;
4 - ізовалеріанова кислоти (за даними К. Н. Зеленіна)
Після двотижневого лікування усі кислоти, за винятком ацетатної, яка є природним метаболітом, зникли. Таким чином, газорідинна хроматографія стає цінним методом клінічного контролю за перебігом процесу лікування.
Газову хроматографію з успіхом застосовують у токсикологічній хімії, судовій медицині, криміналістиці та гігієні.
Рідинна хроматографія.У методі рідинної хроматографії рухомою фазою є рідина, нерухомою - твердий адсорбент. На відміну від газової, рідинна хроматографія може бути використана для аналізу речовин з молекулярною масою від кількох сотень до кількох мільйонів а.о.м., включаючи складні макромолекули нуклеїнових кислот, білків тощо.
Залежно від характеру взаємодій, що відбуваються у шарі сорбенту, рідинну хроматографію поділяють на дві групи: молекулярну та хемосорбційну.
До першої групи відносять гель-фільтраційну (молекулярно-ситову), адсорбційно-рідинну і рідинно-рідинну хроматографії з відносно слабкою взаємодією в системі сорбат - сорбент - розчинник.
До другої групи належать йонообмінна, комплексоутворююча, осадова, окисно-відновна і афінна хроматографії - із сильною взаємодією між сорбатом і сорбентом.
Молекулярна рідинна хроматографія.У даному методі довжина колонок значно менша, ніж у газовій хроматографії. Як розчинник застосовують легкі вуглеводні та їх похідні: гексан, бензен, толуен, метанол, етанол, ацетатну кислоту тощо. Їх вибір визначається типом сорбенту, яким може бути силікагель, алюміній оксид, магній оксид, сахароза, полімери.
Адсорбційно-рідинний та рідинно-рідинний методи хроматографії тісно пов'язані між собою. їх застосовують для розділення сумішей нуклеотидів, вітамінів, лікарських препаратів та інших складних органічних сполук.
Гель-фільтраційна хроматографія ґрунтується на принципі розділення суміші речовин за розмірами їх молекул. Процес відбувається за рахунок того, що в цеоліт (молекулярне сито) або пори гелю дифундують тільки ті речовини, розміри молекул яких не перевищують розміри пор адсорбенту. Внаслідок цього молекули меншого розміру проходять більший шлях і виходять з колонки пізніше, ніж крупніші молекули.
В останній час молекулярно-ситову хроматографію широко використовують для визначення молекулярної маси білків, виділення та очищення біополімерів (білків, пептидів, полісахаридів, нуклеїнових кислот) і навіть для розділення клітин, наприклад, лімфоцитів, еритроцитів тощо.
Хемосорбційна хроматографія.У біології та медицині широко застосовують один з її різновидів - афінну, або біоспецифічну хроматографію. В основі цього методу лежить унікальна властивість висо-комолекулярних біологічно-активних сполук "упізнавати" в будь-якій суміші тільки певні ("свої") речовини і взаємодіяти з ними.
Умовно процес розділення речовин за допомогою афінної хроматографії можна показати таким чином: колонку заповнюють носієм, міцно зв'язаним з певною біологічно-активною речовиною, яку в даному разі називають лігандом, і пропускають крізь колонку досліджувану суміш речовин, до однієї з яких ліганд виявляє біологічну спорідненість. Він вибирає із суміші цю речовину, утворює з нею комплекс, який залишається у колонці, а інші компоненти суміші проходять крізь неї. Підібравши умови, за яких комплекс ліганду з вибраною ним речовиною розкладається, її вимивають відповідним буферним розчином.
Паперова та тонкошарова хроматографія.У фармації та медицині широко застосовують паперову та тонкошарову хроматографії, які відрізняються від інших хроматографічних методів простотою і зручністю у виконанні експерименту. Це, у поєднанні з мікрокількістю досліджуваних речовин, необхідних для аналізу, забезпечило їм широке розповсюдження у хімічному аналізі.
Паперову хроматографію (ПХ)поділяють на розподільну, адсорбційну та йонообмінну. У ПХ як нерухому фазу використовують хроматографічний папір або речовини, попередньо нанесені на його волокна. Механізм хроматографії на папері може бути розподільним або адсорбційним.
Для одержання хроматограми розчини чистих речовин (свідків) і суміші, яку необхідно розділити, наносять на хроматографічний папір, нижній кінець якого занурюють у відповідну систему розчинників. Через деякий час суміш розділяється на зони окремих компонентів. Для виявлення зон хроматограму розглядають в УФ-світлі при певній довжині хвилі і відмічають олівцем контури плям. Якщо компоненти дають кольорові реакції, то хроматограму проявляють шляхом її занурення в розчин реактанту або обприскуванням із пульверизатора.
Характеристикою компонентів є величина Rа - відношення відстані від стартової лінії хроматограми до центра плями цієї речовини (l), до відстані, яку пройшов фронт розчинника (L) —Rf = l/L, Типова хроматограма наведена на мал. 4.
Дата добавления: 2015-09-18; просмотров: 3330;