книги из ГПНТБ / Волынец М.П. Тонкослойная хроматография в неорганическом анализе [Текст] 1974. - 151 с

ния. Как отмечается, ошибки при работе с калиброванными микро­ пипетками меньше, чем со шприцами. Отклонения от теоретического объема пипеток могут составлять 3—5%. Для устранения источников ошибок силиконизируют иглы, шлифуют кончики игл, срезают острие под углом — 25°.

Одновременно с исследуемым раствором следует анализировать и стандартные растворы, концентрация которых должна быть близ­ кой к концентрации испытуемого раствора.

Методы, используемые для количественного определения ве­ ществ в зонах, могут быть различными и зависят от природы ана­ лизируемых веществ: элюирование (с последующим весовым, спект­ рофотометрическим, флуориметрическим, полярографическим, ра­ диометрическим измерением), измерение площади пятна, денситометрирование. Считается, что наиболее точным является метод элюи­ рования (ошибки < 1 %), но для его осуществления необходимо срав­ нительно большое количество материала. Точность денситометрических методов несколько ниже (1—2%), но для анализа требуется гораздо меньше материала. Определения по измерению площади зон дают среднюю точность 5—10%.

При разделении смесей радиоактивных веществ для локализа­ ции зон и количественного определения веществ в них используют радиоавтографию и радиометрию (с помощью специальных счетчи­ ков, сканированием хроматограмм).

Подробно вопросы, связанные с методами количественной оцен­ ки тонкослойных и бумажных хроматограмм, обсуждаются, в част­ ности, в работах [188, 192, 239, 241, 340—342, 366].

О П Р Е Д Е Л Е Н И Е В Е Щ Е С Т В П О С Л Е Э Л Ю И Р О В А Н И Я

При таком способе работы определяемое вещество предваритель­ но удаляют с адсорбента путем элюирования подходящим раствори­ телем из той зоны сорбента на пластинке, где оно локализовалось. Обычно сорбент счищают по контурам образующегося пятна, коли­ чественно переносят в сосуд, в котором проводят элюирование (экст­ ракцию). Затем отделяют сорбент фильтрованием или центрифуги­ рованием. В полученном растворе вещество определяют одним из чувствительных (чаще всего инструментальных) методов, например, спектрофотометрически, полярографически и т. д. При этом следует принимать меры предосторожности, чтобы не было потерь при пере­ носе сорбента и чтобы извлечение было полным. Влияние примесей, также элюированных с сорбента, экранируется использованием из­ бирательных и специфических методов определения интересующего элемента.

Этот метод длительнее прямого определения на хроматограмме, сложнее в выполнении, может быть связан с некоторыми потерями вещества, но вместе с тем он дает возможность использовать для опре­ деления изолированных компонентов высокочувствительные и точ­ ные микрометоды.

107

Для снижения ошибок в таком варианте количественной ТСХ используют специальные устройства для элюирования веществ из зон хроматограмм, включающие приспособления для всасывания сорбента и экстракции из него вещества [266, 294, 358].

Описаны два способа выделения компонентов из слоя адсорбента путем использования дополнительного элюирования [154]. По пер­ вому способу после элюирования смеси в вертикальном направле­ нии слой адсорбента сушат, часть адсорбента вокруг пятен (видимых в УФ-свете) удаляют и на адсорбент возле пятна помещают пяти­ угольник из беззольной фильтровальной бумаги. Пластинку с адсор­ бентом и бумагой покрывают стеклом и с помощью бумажного мос­ тика проводят горизонтальное элюирование быстродействующим элюентом, который перемещает компонент из адсорбента в верхнюю часть бумажного пятиугольника. Часть бумаги с веществом отрезают и вещество экстрагируют соответствующим растворителем.

По второму способу дополнительное элюирование части слоя адсорбента, содержащего пятна, проводят в открытой камере с быст­ родействующим элюентом. При этом вещество концентрируется в не­ большом участке слоя, который соскабливают с пластинки. С этой части адсорбента вещество извлекают обычными методами.

Смытые тем или иным образом с адсорбента вещества определяют различными методами. В работах [174— 178, 334, 335] спектрофото­ метрически определяют с ошибкой 3—5% микрограммовые количест­ ва Ni, U, Со, Bi, Fe с морфолиндитиокарбонатом морфолиния после отделения их от других элементов группы (NH4)2S или H2S на цел­ люлозном порошке MN-300HR. В виде фосфорно-молибденовой сини фотометрируют после смывания со слоя целлюлозного порошка кон­ денсированные фосфаты [352]-. После разделения на тонком слое сорбента политионаты также могут быть определены фотометрически с ошибкой 10—20% [301]. Спектрофотометрически определяют лег­ кие РЗЭ после отделения их методом ТСХ с обращенными фазами

[441].

В работе [240] изучено влияние хроматографических факторов (толщина слоя, зернение и величина пор адсорбента, способ нанесе­ ния пробы) на чувствительность определения веществ на хромато­ грамме спектрофотометрическими методами.

При анализе компонентов полупроводниковых сплавов в работе [23] определяют золото после отделения других элементов методом инверсионной осциллографической полярографии.

На примере анализа органических веществ было установлено, что полярографически вещества могут быть определены с точностью

+ 3% [308].

После снятия с пластинки участка сорбента, содержащего опре­ деляемое вещество, но без его вымывания, можно также с довольно большой точностью проводить определения. Для этого комбинируют метод ТСХ с отражательной спектроскопией. Разделение проводят обычно на слоях целлюлозы или силикагеля. После обнаружения элемента с подходящим реагентом слой с пятном снимают с пластин­

108

ки, растирают тщательно в агатовой ступке до получения однородной смеси и помещают в отражательную ячейку спектрофотометра. Обыч­ но определяют таким образом от 0,05 до 6— 10 мкг вещества с отно­ сительной ошибкой + 2—6%. Таким способом были определены, на­ пример: Al, Bi, Cd, Сг, Со, Cu, Fe, Pb, Mn, Hg, Ni, Ag, Sn, Zn [448]; Cr [249]; Fe, Ni, Co [165]; Cu, Ni, Zn [169].

В работе [167] была показана возможность полуколичественного

смеси ( 1 : 1 : 8 ) конц. НС1—Н20 —СН3ОН и последующего ана­ лиза пятна (после элюирования из него элементов) методом эмиссион­ ной спектроскопии. Интенсивность полос пробы сравнивают с ин­ тенсивностью полос стандартных растворов.

Очень высокая чувствительность была достигнута при определе­ нии урана в минералах с использованием активационного анализа 1274]. Количественно отделенный от примесей на тонком слое сили­ кагеля уран вместе с сорбентом осторожно переносили с пластинки в полиэтиленовый мешочек и помещали для облучения в реактор (на 30 мин.) с потоком нейтронов 1,7- ІО-12 нейтр-смГ^-секГ1. Количест­ во урана в пробе определяли по активности 239Np, образующегося из урана. Предварительно снимали калибровочную кривую, харак­

4 час. после облучения. Чувствительность метода составляла 0,02%. Для анализа малых количеств вещества, сорбированного на тон­ ком слое, используется масс-спектрометрия [212]. Образец, помещен­ ный в тонкий стеклянный капилляр с запаянным концом, распола­ гается в камере масс-спектрометра так, что после откачки и нагрева (150—200° С) источника сорбированное вещество испаряется и попа­ дает прямо в электронный пучок источника. Таким образом можно проводить анализ всех веществ, устойчивых при указанной темпе­

ратуре и имеющих давление паров более ІО"7 мм рт. ст.

Спомощью ТСХ количественно определяют А1, Be и Сг [125]

иполуколичественно — Fe, Cu, Со, Ni и Zn методом круговой ТСХ

[205].

П Р Я М О Е О П Р Е Д Е Л Е Н И Е В Е Щ Е С Т В Н А П Л А С Т И Н К Е

Получение методом ТСХ обычно резко очерченных и небольших по площади пятен разделенных веществ позволяет с успехом прово­ дить количественные определения компонентов непосредственно на хроматограмме. При таком способе затрата времени незначительна. Снятие калибровочных кривых в строго идентичных условиях сни­ жает ошибку, возникающую в результате возможного неравномер­ ного распределения вещества по толщине слоя. Во всяком случае, на наш взгляд, ошибка такого определения не должна превышать по­ грешность, обусловленную потерями при обработке вещества в про­ цессе элюирования.

109

Для получения четко очерченных пятен и .равномерного распре­ деления веществ в них (что весьма важно при прямом методе оценки хроматограмм) предлагается использовать канальную ТСХ [125]: на готовых тонкослойных пластинках из силикагеля нарезают во­ ронкообразные каналы шириной 2 мм и длиной 30 мм. На расширен­ ную нижнюю часть канала наносят анализируемые пробы и хромато­ графируют восходящим способом. После проявления хроматограм­ мы образуются пятна резко ограниченной прямоугольной формы.

Прямые определения на пластинке могут быть выполнены раз­ личными методами: 1) полуколичественно путем визуального срав­ нения величины и интенсивности окраски получающихся пятен с размерами и окраской пятна, образующегося при хроматографиро­ вании известных количеств вещества; 2) количественно по точно определенному размеру площади пятна; 3) фотометрированием пят­ на (в некоторых случаях в УФ-свете); 4) измерением излучения ра­ диоактивных веществ и т. д.

При прямых количественных определениях следует особенно тща­ тельно стандартизировать условия проведения хроматографического процесса (однородность толщины слоя сорбента, постоянство зерне­ ния, чистота сорбента, влажность слоя, одинаковое время пробега растворителя, точные объемы растворов для нанесения, насыщение камеры, количество реагента для обнаружения, температура и т. п.).

Остановимся на некоторых из перечисленных способов коли­ чественного определения.

Определение по площади образующегося пятна. По технике вы­ полнения этот метод наиболее прост, не требует специальной аппа­ ратуры, определения проводятся довольно быстро. Расчеты содер­ жания вещества в пятне основаны на том, что логарифм веса вещест­ ва является линейной функцией квадратного корня площади [340].

В этом случае можно проводить определения неизвестных вели­ чин по калибровочному графику (лучше всего построенному на осно­ вании данных, полученных на той же хроматографической пластин­ ке, на которой анализируется испытуемый образец) или методом добавок (расчет по формуле). Преимущество последнего, как извест­ но, заключается в том, что он не требует построения калибровочного графика и является более точным.

Площади пятен определяют с помощью планиметра или нало­ жением листа прозрачной бумаги на слой, очерчиванием контуров пятен и измерением площади фигур путем накладывания получен­ ного контура на миллиметровую бумагу.

Описанным способом (по площади пятна) была определена, на­ пример, хромовая кислота [402]. Линейная зависимость между ко­ личеством хромовой кислоты и площадью окрашенного пятна соблю­ далась в пределах 50—300 мкг Сг03. Ошибка определения составля­ ла + 6 %.

Этот метод применен также для анализа смесей ацетатов калия и магния [340], для определения 1—7 мг РОf /л в присутствии С1-

110

ионов и по 1—5 мгіл J “, Вг~, С1~ при их совместном присутствии пос­ ле разделения этих анионов методом осадительной ТСХ [62].

Денситометрический метод. После проявления пятен на хромато­ граммах цветными реагентами по калибровочным графикам опреде­ ляют вещества с помощью специальных приборов (денситометров) на основании прямой зависимости размеров и интенсивности окраски пятна от количества содержащихся в них элементов [50, 246, 377].

Описан метод количественного анализа зон непосредственно на тонкослойной хроматограмме путем использования теории рассея­ ния и поглощения света слоем сорбента [189]. Метод предусматри­ вает применение монохроматического пучка света для двумерного облучения зоны вещества на хроматограмме, использование вычис­ лительной машины для обработки данных. Для работы применен модифицированный денситометр «Хромоскан».

Количественному денситометрическому определению меди и цинка после их электрохроматографического отделения от кадмия на тонком слое силикагеля посвящена работа [10]. Хроматограммы ска­ нируют на двулучевом саморегистрирующем и интегрирующем ден­ ситометре «Хромоскан» с приставкой для измерения тонкослойных пластинок. Количества элементов определяют по калибровочным

графикам, построенным в осях Y / — lg IF, где / — площадь пика соответствующей денситограммы (в мм2); W — количество элементов- в пятне (в мкг).

При денситометрическом определении необходимо, чтобы диа­ метр пятен был не более 10мм (максимальная длина щели прибора 10 мм), чтобы не было колебаний в окраске фона хроматограммы (стандартизировать условия опрыскивания), чтобы параллельные пластинки имели одинаковые разделяющие слои (по толщине, зерне­ нию и пр.), чтобы хроматографический процесс в различное время проводили в одинаковых условиях.

Точность и чувствительность прямого денситометрического опре­ деления веществ на тонкослойных хроматограммах была оценена статистически в работе [11], в которой было определено Fe(III) после отделения его методом ТСХ от больших количеств Al, Ca, Mg, Na и К, а также Са и Mg в присутствии десятикратного избытка Na и К-

Градуировочные графики в координатах Y / — lg W для опре­ деления от 1 до 0,06 мкг Fe в 2 мкл построены с относительной ошиб­ кой + 5—7%, а для 2,6—0,07 мкг Са/2 мкл и 3,5—0,1 мкг Mg/2 мкл—

соответственно с ошибками + 3—8 и + 5—9%. Предел чувстви­ тельности данного метода составил около 0,023 мкг Fe/2 мкл,

0,08 мкг Са/2 мкл и 0,11 мкг Mg/2 мкл.

Разработанный метод был применен для определения Fe, Са и Mg в хлебобулочных изделиях со средней относительной ошибкой

+ 4—6%.

Денситометрическим методом были определены Ni, Со, Cu, РЬ,. Mn, Cr, Hg, Zn, Bi, Fe, Ba, Sr в работе [417]. При определении 0,1 — 3,2 мкг элемента ошибка составляла 0,2—2,1%. Денситометрирова-

111

Описанным методом были проанализированы два шарика: весом 9,2 и 3,58 мкг. В первом из них было найдено 1,5 мкг железа (16,3%) и 0,08 мкг кобальта (0,9%); во втором 3,3 мкг железа (92,2%) и 0,04 мкг кобальта (1,1%).

Тонкослойная хроматография применена при анализе сульфид­ ных руд и минералов как в качественном варианте [4031, так и при количественном определении теллура в ртутьсодержащих минера­ лах (киновари) [64], а также при анализе несульфидных минералов

[404].

В работе [64] при анализе киновари отделение от теллура меша­ ющих элементов — Hg, Au, Sb, As, Bi — проведено с помощью смеси растворителей ТБФ + бензол (3:7). Микрограммовые коли­ чества теллура определены спектрофотометрически с висмутолом II после элюирования с сорбента. Ошибка определения при исходной

т ел я н а вы соту 12 — ІЗ с зі) ч ер ез 6 0 — 9 0 м ин . п ласти н к и и зв л ек а ю т и з к ам еры , в ы су ­

(в том числе природной) в полевых условиях с использованием в ка­ честве сорбента микрокристаллической целлюлозы [220]. Подвиж­ ным растворителем для разделения катионов служил раствор комплексона III в разбавленной H N 03, в который добавляли диоксан и антипирин или раствор симм-коллидина в H N 03. Для разделения анионов использовали смесь этанола, пиридина, воды и конц. NH4OH. После опрыскивания подходящим реагентом визуально оп­ ределяли Са (10 мг/мл), Mg и Fe (1 мкг), Al (0,02 мкг), Mn (0,3 мкг),

СГ (5 мкг), SOl~ (20 мкг), P 04“ (25 мкг), F“ (5 мкг), N 03 (10 мкг),

S03” (100 мкг).

Обнаружение ионов металлов в воде с помощью экстракции дитизоном и ТСХ описано в работе [447].

114