2.3 Методи дослідження

2.3.1 Метод тонкошарової хроматографії

Тонкошарова хроматографія (ТШХ) - варіант хроматографії, заснований на відмінності в швидкості переміщення компонентів суміші в плоскому тонкому шарі (товщина 0,1- 0,5 мм) сорбенту при їх русі в потоці рухливої фази (елюента). Остання - є, як правило, рідиною. У якості сорбентів використовують дрібнозернисті силікагелі, Аl2О3, целюлозу, крохмаль, поліамід, іоніти та інші. Суспензіями цих сорбентів покривають пластинки зі скла, фольги або пластика; для закріплення шару застосовують крохмаль, гіпс або інші єднальні. Промисловістю випускаються готові пластинки з вже закріпленим шаром сорбенту. Елюентамі служать зазвичай суміші органічних розчинників, водних розчинів кислот, солей, комплексоскладових і інших речовин. Залежно від вибору хроматографічної системи (складу рухливої і нерухомої фаз) в розділенні речовин основну роль можуть грати процеси адсорбції, екстракції, іонного обміну, комплексоскладання. На практиці часто реалізуються одночасно декілька механізмів розділення. Залежно від положення пластинки і напряму потоку елюента розрізняють висхідну, низхідну і горизонтальну ТШХ. По техніці роботи виділяють фронтальний аналіз (коли рухливою фазою служить аналізована суміш) і зазвичай використовуваний елюционий варіант. Застосовують також "круг" (коли аналізовані розчині розчинник послідовно подаються в центр пластинки) і "антикругову" ТШХ (коли аналізований розчин наноситься по кола і елюент переміщається від периферії до центру пластинки). У елюционому варіанті на шар сорбенту наносять краплі (об'ємом 1-5 мл) аналізованого розчину і занурюють край пластинки в елюент, який знаходиться на дні скляної камери, що герметично закривається. Елюент просувається по шару сорбенту під дією капілярних і гравітаційних сил; аналізована суміш переміщається в тому ж напрямі. В результаті багатократного повторення актів сорбції і десорбції відповідно до коефіценту розподіли у вибраній системі компоненти розділяються і робляться на пластинці окремими зонами. Після завершення процесу пластинку виймають з камери, висушують і виявляють розділені зони по власному забарвленню або після обприскування їх розчинами реагентів, створюючих забарвлені або флуоресціюючі плями з компонентами суміші, що розділяється. Отримана картина розподілу хроматографічних зон називається хромотограмой.

Рис.2.1- Схема хромотограми

Хроматограма, отримана при розділенні суміші трьох компонентів методом тонкошарової хроматографії. Положення хроматографічних зон на хроматограмі характеризує величина rf-відношення дороги li, що пройшов центр зони i-го компонента від лінії старту, до дороги l, пройденному елюентом: Rf = li/l; Rf 1. Величина Rf залежить від коефіціента розподілу (адсорбції) і від співвідношення об'ємів рухливої і нерухомої фаз. На розділення в ТШХ впливає ряд чинників - склад і властивості елюента, природа, дисперсність і пористість сорбенту, температура, вологість, розміри і товщина шару сорбенту, розміри камери. Тому для здобуття відтворних результатів необхідно ретельно стандартезувати умови досліду. Дотримання цієї вимоги дозволяє встановлювати Rf з відносним стандартним відхиленням 0,03. У стандартних умовах Rf постійна для даної речовини і використовується для ідентифікації останнього. Кількість компонента в хроматографічній зоні визначають безпосередньо на шарі сорбенту за площею зони (зазвичай її діаметр варіює від 3 до 10 мм) або інтенсивності її забарвлення (флуоресценції). Використовують також автоматичні скануючі прилади, що вимірюють поглинання, пропускання або віддзеркалення світла, або радіоактивність хроматографічних зон. Розділені зони можна зіскоблити з пластинки разом з шаром сорбенту, екстрагувати компонент в розчинник і аналізувати розчин відповідним методом (спектрофотометрія, люмінесцентний, атомна абсорбція, атомно-флуоресцентний, радіометричний аналіз, мас-спектрометрія і так далі). Погрішність кількісного визначення зазвичай складає 5-10%; межі виявлення речовин в зонах -10-3-10-2 мг (по забарвлених похідних) і 10-10-10-9 мг (із застосуванням люмінесцентного аналізу). Достоїнства ТСХ: простота, економічність, доступність устаткування, експресність (тривалість розділення 10-100 мін), висока продуктивність і ефективність розділення, наочність результатів розділення, простота виявлення хроматографічних зон. ТСХ застосовують для розділення і аналізу як органічних, так і неорганічних речовин: практично всіх неорганічних катіонів і багатьох аніонів, в т.ч. близьких по властивостях іонів благородних металів, РЗЕ, а також полімерів, пестицидів, амінокислот, ліпідів, алкалоїдів і так далі. З допомогою ТШХ зручно аналізувати мікрооб'єкти (малі кількості речовин), оцінювати чистоту препаратів, контролювати технологічні процеси і склад стічних вод, вивчати поведінку різних іонних форм елементів, заздалегідь підбирати умови для колоночноі хроматографії.