Лекция № 4 хроматографические методы

 

Одним из физико-химических методов количественного анализа является хроматография. Этот метод был предложен в 1930г. русским ученым М.С.Цветом. Хроматография является методом разделения сложных смесей, состоящих из близких по свойствам веществ, на составные компоненты, которые сохраняются без изменений первоначальных свойств. В основе метода лежат сорбционные процессы, происходящие при прохождении раствора веществ через колонку со слоем сорбента. Таким образом, основой хроматографического разделения является различие в сорбционной активности компонентов смеси по отношению к данному сорбенту. Под сорбцией понимают поглощение газов, паров или растворенных веществ жидкими или твердыми сорбентами. Различают 4 вида сорбции:

• абсорбция – поглощение газов, паров всем объемом твердого или жидкого сорбента;

• адсорбция – поглощение вещества поверхностью твердого или жидкого сорбента;

• хемосорбция – поглощение веществ жидким или твердым сорбентом с образованием химических соединений;

• капиллярная конденсация – образование жидкой фазы в порах и капиллярах твердого сорбента при поглощении паров веществ.

Хроматографические методы разделяются на группы в зависимости от типа сорбционного процесса.

 

4.1. Бумажная и тонкослойная хроматография

Она используется для количественного анализа смесей. Для этого на стартовую линию наносят в виде пятна или полосы точный объем раствора пробы известной концентрации. Затем хроматографируют и количественно определяют вещества в полученных пятнах или полосах (Рис.4.1(а)). Используют несколько способов определения компонентов пробы:

• по площади зон на хроматограмме;

• по измерению физико-химических свойств зон на хроматограмме;

• экстрагированием зоны соответствующим растворителем и анализом экстракта.

Определение по площади зон основано на явлении насыщения слоя адсорбента или бумаги веществом. Вещество распределяется на хроматограмме на площади, пропорциональной его массе. Зависимость между массой вещества q и площадью S на хроматограммах является логарифмической (Рис.4.1(б)):

,

где a и b - коэффициенты.

Рис.4.1. Зависимость площади пятен на хроматограмме от количества вещества а – хроматограмма; б – калибровочный график

 

Эта зависимость линейна для количеств вещества от 1 до 80–100 мкг. Кроме площади используют измерение ширины и длины пятна, произведение которых пропорционально логарифму количества вещества в пятне.

Во избежание ошибок применяют стандартные растворы, их наносят на хроматограмму, стремясь получить серию пятен с различным содержанием стандарта. На эту же хроматограмму наносят определенный объем пробы. Хроматографируют, подсушивают, обрабатывают раствором реактива, подсушивают, измеряют площадь зон планиметром или с помощью миллиметровой бумаги. Строят калибровочный график зависимости площади зон от массы стандарта и по графику определяют массу компонента в растворе пробы. Ошибка метода составляет 5–10 %.

Более точен денситометрический метод. В нем проводят измерение оптического поглощения проявленной хроматограммы сканирующим лучом на десинтометре. На нем получают пики, площадь которых пропорциональна содержанию вещества в пятне. Построив с помощью стандартов калибровочный график, измеряют площадь пика компонента и по графику определяют его массу в пробе.

При применении способа экстрагирования компонентов на хроматограмму наносят стандартный раствор и раствор пробы. Производят обработку хроматограммы, детектируя зону стандарта, вырезают часть хроматограммы с зоной компонента пробы и экстрагируют его растворителем. Полученный раствор анализируют инструментальным методом, имеющим высокую чувствительность.

Бумажная и тонкослойная количественная хроматография обладает высокой чувствительностью. Этим методом можно определить 10–20 мкг вещества с точностью 5–7%.