Основные методы рентгеновского анализа биологического материала

Рентгенодифракционные методы. В основе ренгенодифракционных методов лежит тот факт, что дифракционная картина, получаемая в результате рассеяния рентгеновского излучения, характеристична для определенного типа кристаллических структур или индивидуальных кристаллических веществ. Картина рентгеновской дифракции каждого кристаллического вещества уникальна и представляет собой как бы отпечатки пальцев.

1.Рентгеноструктурный анализ (РСА) монокристаллов.Объектом исследования здесь является монокристалл, а результатом- картина пространственного расположения составляющих его атомов. Можно исследовать структуру стероидов, витаминов, антибиотиков итд.

2.Порошковая рентгенография.Дает информацию о природе отдельных кристаллических фаз содержащихся в порошке. Позволяет определить как элементный, так и вещественный состав образца.

При облучении порошка можно ожидать, что найдется достаточно частиц, для которых в соответствии с их ориентацией и, следовательно, величиной межплоскостного расстояния соблюдается условие дифракционного максимума ]. (уравнение брегга)

Образец облучают монохроматическим излучением. Устройством служит порошковая камера Дебая-Шерера. Для индентификации веществ используют положения линий дифракционных максимумов (выраженные в виде значения углов дифракции θ и 2θ), а также относительные интенсивности линий. Значение угла дифракции определяется тем или иным межплоскостным расстоянием кристалла d, которое может быть рассчитано из уравнения Брегга nλ=2dsinθ по известной длине волны и величене угла θ. Полученный набор значений d используют для идентификации кристаической фазы, сопоставляя его с имеющимися данными.

Рентгенофлуоресцентный анализ. Этот метод основан на измерении интенсивности вторичного излучения рентгеновского излучения (при переходе электрона с большего энергетического на меньший). Для примера рассмотрим конкретный переход с Liii на К-уровень. Энергия перехода равна разности энергий связи соответствующих электронов. ∆Е=Ек-ЕLiii. В РФА излучение находится в диапозоне энергий 0,6-60Кэв. Это соответствует длинам волн от 0,02 до 2 нм. Или как принято в ренгеноспектроскопии от 0,2 до 20 Å (1Å=0,1нм). Связь длины волны излучения λ и его энергии выражается формулой: λ(Å)=12,398/E[keV].

Наибольшую интенсивность имеют линии К-серии. Соотношение интенсивностей линии определяется относительными заселенностями уровней. Чем дальше электрон от ядра тем меньше интенсивность. Получаемая картина.

Приборы для обоих методов

Рентгенофлуоресцентный анализ.

Рентгенодифракционные методы. Устройство рентгеновской трубки

Билет 7 Общая схема и основные элементы конструкции газовых хроматографов

Х роматографы – приборы для хроматографического разделения и анализа смесей веществ.

Газовые хр-я - метод разделения летучих компонентов, при котором подвижной фазой служит инертный газ (газ-носитель), протекающий через неподвижную фазу с большой поверхностью. Газ-носитель не реагирует с неподвижной фазой и разделяемыми веществами.

Различают газо-твёрдофазную и газо-жидкостную хроматографию. В первом случае неподвижной фазой является твёрдый носитель (силикагель, уголь, оксид алюминия), во втором — жидкость, нанесённая на поверхность инертного носителя.

Разделение основано на различиях в летучести и растворимости (или адсорбируемости) компонентов разделяемой смеси.

Этот метод можно использовать для анализа газообразных, жидких и твёрдых веществ с молекулярной массой меньше 400, которые должны удовлетворять определённым требованиям, главные из которых — летучесть, термостабильность, инертность, лёгкость получения. Этим требованиям в полной мере удовлетворяют, как правило, органические вещества, поэтому газовую хроматографию широко используют как серийный метод анализа органических соединений.

Основными частями хроматографа являются: система для ввода исследуемой смеси веществ (пробы); хроматографическая колонка; детектирующее устройство(детектор).

Газ-носитель из баллона через регуляторы расхода и давления непрерывно подаётся в хроматографическую колонку-трубку (диаметром 2–5 мм), заполненную сорбентом и помещенную в термостат, позволяющий поддерживать заданную температуру (вплоть до 500 °С). В хроматографической колонке происходит разделение исходной многокомпонентной смеси на ряд бинарных смесей, состоящих из газа-носителя и одного из анализируемых компонентов. В результате происходящих в детекторе процессов (изменения теплопроводности), фиксируется изменение концентрации выходящих компонентов: преобразованные в электрический сигнал, эти процессы записываются в виде выходной кривой.

Газ-носитель (инертный, водород, диоксид С) должен быть тщательно обезвожен, поэтому сначала его пропускают через молекулярные сита. Насос для подачи не требуется, т.к его роль выполняет избыточное давление в баллоне. Скорость потока держится постоянной.

Блок ввода. Газообразные образцы вводят в поток газа-носителя, жидкие или твердые требуют испарения. Бля этого служит специальный блок испарения пробы. От окружающего пространства он отделен прокладкой – силиконовой резиной. В прокладку вставляют шприц и вводят пробу

Колонка помещается термостат. Корпус колонки из нержавеющей стали, стекла, чаще – плавленого кварца, снаружи полиимидный материал во избегании повреждений. Колонки бывают набивные (заполнены зернистым тв.материалом, покрытым жидкостью – неподвижной фазой, заполняется через воронку) и капиллярные (внутри полые, неподвижную фазу наносят на стенки)

Детектор

Катарометр, или детектор по теплопроводности — это универсальный и широко используется, в основе заложен принцип изменения сопротивления материалов от температуры.

Пламенно-ионизационный детектор (ПИД) — детектор, используемый в основном для обнаружения в газовых смесях органических соединений. 

Детектор электронного захвата (ДЭЗ) применяется для определения соединений, обладающих большим сродством к электронам, успешно применяется для определения малых концентраций галоген-, азот- и кислородсодержащих веществ.

Термоионный детектор (модификация пламенно-ионизационного детектора) характеризуется повышенной чувствительностью к соединениям, содержащим фосфор, азот, мышьяк, олово, серу.

Пламенно фотометрический детектор (ПФД) является новейшим семействе пламенных хроматографических детекторов. Для фосфор- и серосодержащих веществ.

Принцип действия ПФД основан на измерении свечения водородного пламени при сгорании в нем фосфор- и серосодержащих соединений. Различие условий сжигания в пламенно-фотометрическом детекторе и пламенно-ионизационном состоит в том, что в ПФД пламя обогащено водородом, в то время как в ПИД оно обогащено кислородом.