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

ских и органических ионов растворителями, предложенными в ли­ тературе для хроматографии на колонках с теми же ионитами.

Для разделения различных катионов и анионов с помощью ТСХ применяют катиониты — амберлит CG-120 [396, 397], дауэкс-50,

челекс-100[123] и аниониты —дауэкс-1, биорекс-Э[123,156,395,396].

Хроматография в катионообменных тонких слоях с щелочными

витых систем, получаемые сочетанием неорганических сорбентовносителей с органическими полимерами, несущими функциональные группы,— на наш взгляд, могут также найти широкое применение в ТСХ. Радиационно-химический синтез новых ионообменных сор­ бентов минерально-органической природы был предложен Егоро­ вым [40—43]. К таким ионообменникам относится, например, ис­ пользованный в работе [15] сульфированный силикагель КСКПолучают его путем парофазной радиационно-химической привитой полимеризации стирола с последующим сульфированием приви­ того полимера. Этот модифицированный силикагель является син­ тетическим минерально-органическим катионообменником с харак­ терными функциональными Э03Н-группировками, позволяющими работать в сильнокислых средах. Применение в ТСХ других пред­ ложенных в работах [40—43] сорбентов подобного типа с иными органическими радикалами (например, с ионообменными карбо­ ксильными, фосфорнокислыми группами, группами четвертичных аммониевых и пиридиниевых оснований) и с иными неорганиче­ скими носителями нам пока неизвестно.

Минерально-органические • ионообменные сорбенты выгодно отличаются по своим свойствам как от ионообменных сорбентов минерального происхождения (окиси, гидроокиси и соли металлов, силикагели, цеолиты и др.), так и от синтетических органических ионообменных смол [41—43]. Они как бы сочетают в себе'достоинства каждого из этих видов сорбентов. С одной стороны, они обладают развитой удельной поверхностью, повышенной термической и ра­ диационной стойкостью, слабо набухают в воде и водных растворах (что весьма важно для получения тонкого слоя хорошего качества) и, с другой стороны,— характеризуются повышенной (по сравне­ нию с минеральными сорбентами-носителями) емкостью и скоростью обмена ионов, отсутствием внутридиффузионной (гелевой) состав­ ляющей процесса ионного обмена.

Синтез минерально-органических сорбентов (в частности, суль­ фированного силикагеля) заключается в следующем [15, 43].

Минеральный сорбент (силикагель КСК) предварительно откачивают до ос­ таточного давления 10~6 мм рт. ст. и проводят привитую полимеризацию, иници­

ированную путем облучения минеральных порошков в присутствии паров винило­

вых мономеров. Облучение проводят при 90° С рентгеновскими лучами мощностью 50— 100 радіеек при интегральной дозе 5- 10е рад', давление паров мономера в реак­

ционном приборе составляет в случае стирола около 30 мм рт. ст.

29

Привитой полистирол подвергают сульфированию обработкой серной кисло­ той при 60° С в присутствии сернокислого серебра. Затем промывают дистилли­ рованной водой до нейтральной реакции промывных вод и высушивают.

Полная статическая обменная емкость сульфированного сили­ кагеля КСК по 0,1 N NaOH обычно составляет до 1,4 мг-экв/г.

В ТСХ используют и другие сорбенты, например протеин [130].

ПРИГОТОВЛЕНИЕ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ ПЛАСТИНОК

Ряд иностранных фирм изготавливают стандартные хроматогра­ фические пластинки с различной строго постоянной толщиной слоя сорбента (силикагель, целлюлоза, ионообменная смола) на стек­ лянных или пластмассовых подложках. Очень удобны в работе «истмановские листы^ (фирма «Kodak», Англия), «силуфолы»- (фирма «Kavalier», ЧССР), пластинки «фиксион» (фирма «Chinoin Nagytétényi», ВНР). Однако на практике часто бывает необходимо самостоятельно изготавливать хроматографические пластинки с различными разделительными слоями.

Процесс приготовления таких пластинок заключается в под­ готовке пластинок-подложек, приготовлении сорбционной массы,, нанесении ее на поверхность пластинки ровным слоем, высушивании и активировании, в случае необходимости.

Выбор и подготовка пластинки

Подложкой для нанесения тонкого слоя сорбента могут служить квадратные или прямоугольные, чаще всего стеклянные (иногда пластмассовые) пластинки равномерной толщины, например зер­ кальное стекло, фотопластинки со смытой эмульсией и т. д.

Размеры пластинок могут быть любыми. Обычно длина пласти­ нок бывает 15—20 см и ширина 5—20 см. Иногда используют пред­ метные стекла (2,5 X 7,6 см) г. Напомним, что Шталь рекомендует для стандартизации условий проведения опыта применять пластин­ ки размером 20 X 20 и 20 X 10 см.

Поверхность пластинки перед нанесением сорбента должна быть тщательно вымыта, обезжирена и высушена.

Приготовление сорбционной массы

Тонкий слой сорбента на пластинке может быть как незакреп­ ленным, свободно насыпанным, так и закрепленным с помощью какого-либо связующего агента (чаще всего гипса или крахмала).1

1 Из теории Б. Г. Беленького и др. вытекает (см. стр. 12), что в микротонко­ слойной хроматографии оптимальная длина пробега растворителя должна равняться 5 см.

30

Для разделения неорганических ионов методом ТСХ, как пра­ вило, используют закрепленные слои сорбента, подготовленного предварительно в виде сорбционной массы (суспензии). Ниже при­ ведены применяемые на практике методики для приготовления сорб­ ционной массы из наиболее часто используемых в неорганической ТСХ сорбентов (выделены жирным шрифтом). Кроме того, ниже в соответствующих местах будут указаны способы приготовления разделительных слоев, широко не описанных в литературе, но интересных, как нам кажется, по своим свойствам.

Силикагель G, окись алюминия G и кизельгур G (с 5% гипса) фирмы «Мерк» (для 5 пластинок размером 20 X 20 см при толщине слоя 250 м/с) [90, стр. 39].

25,0 г сорбента насыпают в сухую фарфоровую ступку диаметром примерно 10 см. При медленном перемешивании добавляют вначале 35 мл дистиллирован­

ной воды и растирают до образования однородной массы, не содержащей пузырь­ ков воздуха и комков. Только после этого добавляют еще 15 мл дистиллированной

воды также при перемешивании. Суммарное время перемешивания не должно превышать 1,5—2 мин. Затем быстро наносят слой на пластинку.

Силикагель или АЬОз «Вёльм» (для 5 пластинок размером 20 X 20 см, при ме­

тоде намазывания).

Смешивают и тщательно растирают 30 г силикагеля и 45 мл дистиллированной

воды.

При методе заливки (без намазывающего аппарата) для 1 пластинки размером 20 X 20 см б г силикагеля смешивают с 15 мл смеси этанола с водой в соотношении

9 : 1.

При распределительной хроматографии вместо активации производится только

14,25 г силикагеля растирают в ступке с 0,75 г рисового (маисового) крахмала, добавляют 27—29 мл дистиллированной воды, тщательно перемешивают, нагре­ вая в течение 5 мин. на водяной бане при 85° С. Затем добавляют еще 15—20 мл

воды, перемешивают и сорбционную массу наносят на стеклянные пластинки, ко­ торые высушивают на строго горизонтальной поверхности.

Маисовый крахмал (для 5 пластинок размером 20 X 20 см с толщиной слоя около 250 мк) [145].

Крахмал отмывают многократно дистиллированной водой, к которой добав­ лено немного ССІ4 или хлороформа. Отфильтровывают на воронке Бюхнера и су­ шат на воздухе. Отсеивают фракцию 325 меш.

27 г очищенного крахмала н 3 г гипса (CaSO-rVaHoO) размешивают с 35 мл

дистиллированной воды и наносят суспензию на стеклянные пластинки. Пластин­ ки высушивают на воздухе.

Порошки целлюлозы (для 5 пластинок размером 20 X 20 см) [90, стр. 40].

Для получения хорошего ровного слоя перед нанесением на пластинку сус­ пензии из целлюлозы, содержащей и не содержащей гипс, ее необходимо тщательно перемешать электрической мешалкой в течение примерно 1 мин.

метанола и 5 мл дистиллированной воды. Сушка намазанных пластинок 5— 10 мин.

31

товленной из хлопковой целлюлозы, смешивают 5 г порошка, 0,3 г гипса и 15 мл

дистиллированной воды. Пластинку просушивают в течение 5— 10 час. на возду­ хе при 20° С и 45 мин. при 105° [1, стр. 25].

Ионообменные смолы [123]. Для приготовления тонкого слоя ионита (на пла­ стинках общей поверхностью 0,2 зіа) 5 г целлюлозы MN-ЗОО растирают в ступке с 20—30 мл воды, к смеси прибавляют 30 г ионита (200—400 меш) в соответствую­ щей форме, а затем недостающее до 60 мл количество воды. Полученную смесь

гомогенизируют и наносят на пластинки, которые сушат на воздухе и хранят в герметичном шкафу.

Пластинки с органическими ионитами не рекомендуется хранить более 8 дней, так как из-за старения слоя происходит понижение его разделительной способ­ ности.

В случае закрепления слоя ионита на пластинке крахмалом [398] поступают следующим образом: 25 г смолы смешивают с 1 а растворимого крахмала и 30 им (для катионита дауэкс-50\ѴХ8 в Н-форме) или 10 мл (для того же катионита в NH-1-форме или для анионита дауэкс1X4 в Cl-форме) воды, нагревают при поме­ шивании 20 мин. при 75—80° С на водяной бане, охлаждают, прибавляют 10 мл

воды. Сорбционную массу наносят на пластинки и оставляют на 15 мин.

Нанесение тонкого слоя сорбента-носителя на пластинку

Для нанесения на пластинки незакрепленных тонких слоев порошки твердых веществ насыпают на стекло, лучше матовое, и разравнивают валиком из нержавеющей стали или стеклянной трубкой с надетыми на концы кусочками каучука. Валик переме­ щают по стеклянной пластинке так, как показано на рис. 1 П, стр. 27]. Валик имеет на концах утолщения в 0,5— 1 мм (эти раз­ меры определяют толщину наносимого слоя), расстояние между которыми на 10—12 мм меньше ширины применяемой пластинки. Поэтому после нанесения тонкого слоя края пластинки на 5—6 мм остаются свободными от сорбента.

Существует ряд способов для получения закрепленного слоя сорбента из подготовленной предварительно сорбционной массы: намазывание, поливка суспензией, погружение пластинки в сус­ пензию, опрыскивание разбавленной суспензией. Наиболее рас­ пространен способ намазывания пластинок без применения или с применением специальных приборов.

При нанесении слоя сорбента без применения прибора сорбционную массу выливают на стекло, очищенная поверхность которого предварительно была окай­ млена по краям узкой полоской из этой же сорбционной массы с помощью палоч­ ки, погружаемой в суспензию. Вылитую массу разравнивают шпателем или сте­ клянной палочкой по всей поверхности, встряхивают на ладони и укладывают для высушивания на строго горизонтальную поверхность.

Из приборов для нанесения тонких слоев наиболее распростра­ нено устройство, разработанное Шталем (фирма «Дезага», ФРГ),

32

3

Рис. 1. Нанесение на пластинку тонкого незакрепленного слоя сорбента при помощи валика

I

I

I

I

* CL

Рис. 2. Прибор Шталя (фирма «Дезага», ФРГ) для нанесения тонких слоев сорбентов

3

1 _ корпус прибора; 2 —шаблон; 3 — продольный прорез корпуса; 4 —отверстие у,

основания корпуса; 5 —гильза; 6 —продольное отверстие гильзы 7 —рукоятка; 8« стекла для нанесения слоя

2 М. П. Большей

На рабочий шаблон укладывают вряд тщательно очищенные и обезжиренные стеклянные пластинки, входящие в комплект прибора (20 X 20 или 20 X 5 см)

иимеющие одинаковую толщину. Пластинки должны быть плотно прижаты друг

кдругу и к упорной кромке шаблона. Прибор для нанесения, состоящий из ла­ тунного хромированного блока, в котором укреплена имеющая с одной стороны щель гильза с наносимой сорбционной массой, устанавливают на начальную пластинку так, чтобы направляющая прибора плотно прилегала к рабочему шабло­ ну. Рукояткой гильзу поворачивают на 180° щелью вниз, и при этом масса выли­ вается из нее через продольное отверстие в выходную щель корпуса, высота кото­

рой (а следовательно, и толщина наносимого слоя) может регулироваться с по­ мощью специального винта на передней стенке прибора в пределах 0—2 мм. За­

тем прибор перемещают вдоль шаблона до конечной пластинки и возвращают рукоятку в исходное положение.

Тонкий слой сорбента можно нанести на небольшую пластинку (предметные стекла, диапозитивные пластинки) прямым погружением ее в суспензию сорбента в растворителе [1, ctp. 30]. Две обезжиренные пластинки, наложенные друг на друга, зажимают пинцетом, погружают в раствор, после извлечения из него дают стечь избытку суспензии и затем пластинки разделяют. После испарения раство­ рителя пластинку выдерживают над парами воды для закрепления слоя гипсом и сушат 6 мин: над нагретой поверхностью.

Для такой процедуры суспензию готовят следующим образом.

С и л и к а г е л ь — г и п с («Мерк»): в банке с притертой пробкой смеши­ вают 35—40 г порошка силикагеля с 5% гипса и 100 мл хлороформа или хлоро­

(7 : 3). После намокания 60 г сухой массы разбавляют 100 мл той же смеси и взбал­

тывают для получения суспензии.

Ц е л л ю л о з а : 35 а порошка целлюлозы смешивают с 15 а гипса и мини­ мальным количеством метанола. Полученную массу разбавляют раствором хло­

Готовые хроматографические пластинки следует защищать от паров, находящихся в атмосфере лаборатории, для чего лучше всего хранить их в специальных герметичных ящиках или эксикаторах над силикагелем или хлористым кальцием.

ОСНОВНОЕ ОБОРУДОВАНИЕ для ТОНКОСЛОЙНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ

В комплект основного оборудования для ТСХ, кроме хромато­ графических пластинок, описанных выше, входят разделительные камеры, приспособления для нанесения анализируемого раствора на пластинку и устройства для опрыскивания хроматограмм с целью обнаружения веществ.

34

Разделительные камеры

Применяемые в ТСХ камеры по конструкции близки к камерам для хроматографии на бумаге и отличаются от них в основном раз­ мерами. В зависимости от метода анализа камеры можно класси­ фицировать как: 1) камеры для восходящего хроматографирования, 2) камеры для нисходящего хроматографирования и 3) камеры для горизонтального хроматографирования.

В литературе (например, [90, стр. 23—33]) описаны камеры, из­

угольные камеры с утолщенными краями и плотно пришлифован­ ными стеклянными крышками (рис. 4). В случае необходимости можно пользоваться стеклянными батарейными стаканами, банками или цилиндрами с плоским дном и пришлифованными крышкамистеклами или пробками.

С целью уменьшения объема камеры (и соответственно объема подвижного растворителя) применяют так называемую С-камеру. В ней задней стенкой служит сама пластинка-подложка, на которую нанесен тонкий слой сорбента, а передней стенкой — наложенное сверху покровное стекло такого же размера с приклеенными по бокам стеклянными полосами шириной 0,5 и толщиной 0,3 см (рис. 5). Обе пластины скреплены двумя боковыми зажимами. Такая разделительная камера устанавливается в лотке с растворителем. Специального насыщения камеры не требуется.

В методе восходящей хроматографии в незакрепленном слое сорбента процесс хроматографии проводят в кристаллизаторе под­ ходящего размера, закрытом шлифованным стеклом, как это опи­ сано в [1, стр. 34—35] (рис. 6). Подставкой для пластинки в камере (диаметр 23—25 см, высота 6—7 см) служит Т-образная стеклянная палочка 1, одновременно поддерживающая в вертикальном п.рложении две прижатые друг к другу стеклянные полоски 2 (2 ^ 13 и 1 X 13 см) с отшлифованными ребрами. Эти стеклянные полоски скреплены друг с другом нихромовой проволочкой, а между'.их. краями проложены кусочки покровного стекла для получения щели между ними шириной 0,3—0,4 мм. Пластинки 3 с нанесенным веществом устанавливают в камере под углом 15—20° одним краем на выступ, образуемый стеклянными полосками, а другим ~ на конец стеклянной палочки. Растворитель из камеры попадает на пластинку через капиллярную щель, образованную стеклянными полосками. Камеру закрывают пришлифованным стеклом.1

1 В ближайшее время СКВ АП АН СССР (г. Ленинград) должно выпустить опыт­ ный образец и малую серию набора оборудования для тонкослойной хррматографии, разработанную ИВС, ИОХ АН СССР и НИХФИ им. Л. Я , Карпова.

2* 95

е закрепленным слоем используют прибор в виде большой пробирки с боковым отводом для подвижного растворителя (рис. 7). Плас­ тинка подвешена за крючок, вставленный в пробку. Растворитель подают на верхнюю часть пластинки из отвода с помощью бумаж­ ного жгута.

Существуют и более сложные конструкции приборов для нис­ ходящего хроматографирования (рис. 8).

Для нисходящей хроматографии в незакрепленном слое служит камера, изображенная на рис. 9 [1, стр. 38]. В стеклянный крис­ таллизатор диаметром 34 см и высотой 10 см с пришлифованной крышкой 1 помещают резервуар для растворителя 2 из нержаве­ ющей стали на ножках и раму 3 из дюралюминия, которая служит для закрепления стеклянной пластинки (24 X 24 см) во время

36