ГЕЛЬ-ХРОМАТОГРАФИЯ. БУМАЖНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ
Реферат
Выполнил:
студент группы ПТ-1822
факультета перерабатывающих технологий
направление подготовки 35.03.07
«Технология производства и переработки сельскохозяйственной продукции»
Шалота Никита Владиславович
Краснодар 2018
Оглавление
Понятие хроматографии. 3
Что такое хроматография?. 3
Открытие хроматографии. 3
Гель-хроматография. 4
Определение и принцип работы.. 4
Виды применяемых гелей. 4
Области применения. 5
Бумажная хроматография. 6
Принцип работы.. 6
Виды бумажной хроматографии. 7
Применение, достоинства и недостатки. 7
Список источников. 9
Понятие хроматографии
Что такое хроматография?
Хроматография – это физико-химический метод анализа, который основан на различном распределении компонентов смеси между двумя несмешивающимися фазами, одна из которых - неподвижна, а другая - подвижна.
Открытие хроматографии
Открытие хроматографии принадлежит русскому ботанику Михаилу Семеновичу Цвету (1903). Он установил, что считавшийся однородным зеленый пигмент растений — хлорофилл — на самом деле состоит из нескольких веществ.
Хроматографический метод основан на различии в распределении компонентов смесей между двумя фазами. Одна из фаз —неподвижный слой твердого вещества или жидкости с большой поверхностью (неподвижная фаза — НФ), другая фаза (подвижная — ПФ) — поток жидкости или газа, фильтрующегося через неподвижный слой. Процесс разделения состоит из повторения большого числа элементарных актов сорбции (поглощение) — десорбции (выделение) компонентов смеси. Поскольку скорости сорбции и десорбции для разных молекул хоть немного, но отличаются, то после повторения большого числа элементарных актов происходит разделение смеси на отдельные компоненты. Причиной неодинакового распределения может быть различие компонентов смеси в адсорбционной способности, растворимости, реакционной способности, склонности к конденсации и т. д.
Гель-хроматография
Определение и принцип работы
Это вид хроматографии, основанный на использовании различия в размерах молекул.
Его называют также эксклюзионным, молекулярно-ситовым или гель-фильтрацией.
Неподвижной фазой является растворитель, находящийся в порах геля, а подвижной – сам растворитель, то есть и подвижную, и неподвижную фазы составляет одно и то же вещество или одна и та же смесь вещества.
Гель представляет собой высокопористое неионогенное вещество (полимер), например, гели, приготовленные на основе полиакриламида, крахмала, декстрана, агар-агара или других природных и синтетических соединений.
В процессе гель-хроматографии могут быть отделены крупные молекулы, которые гелем не сорбируются (не поглощаются), т.к. их размеры превышают размеры пор, от мелких молекул, которые проникают в поры, а затем могут быть элюированы (вымыты специальным раствором, извлечены).
Размеры пор могут быть регулированы изменением состава растворителя и набухания геля.
Виды применяемых гелей
Применяемые гели подразделяют на
1. мягкие,
2. полужесткие,
3. жесткие.
Мягкими являются высокомолекулярные органические соединения с незначительным числом поперечных связей (декстраны, крахмал).
Полужесткими являются гели, полученные путем полимеризации (стирогели–продукты сополимеризации стирола и дивинилбензола), на них осуществляется гель-проникающая хроматография.
К жестким гелям относят силикагели и часто пористые стекла, хотя они и не являются собственно гелями. Они имеют фиксированные поры и используются при высоком давлении.
Области применения
Практическое применение гель-хроматографии связано в основном с разделением смеси высокомолекулярных соединений, например смол и асфальтенов. Гель-фильтрацию применяют для диагностического разделения белков сыворотки крови, например при макроглобулинемии, гемоглобинопатиях, для получения очищенных препаратов ферментов. Метод прост в исполнении и проводится в мягких условиях, исключающих денатурацию биологически активных белков, что важно при работе, например, с ферментами.
Бумажная хроматография
Принцип работы
Бумажная хроматография основана на разделении веществ на фильтровальной бумаге.
Используют специальную хроматографическую бумагу в виде листов или полосок. Бумага должна быть:
1. химически чистой,
2. нейтральной,
3. инертной по отношению к компонентам раствора и подвижной фазе,
4. быть однородной по плотности.
Имеют значение структура молекул целлюлозы в бумаге, ориентация волокон и другие свойства, влияющие на скорость движения подвижной фазы.
Для разделения водорастворимых веществ, например, неорганических ионов, в качестве подвижной фазы, обычно, берут органический растворитель, а в качестве неподвижной – воду (бумагу заранее смачивают водой). Для разделения компонентов, хорошо растворимых в органических растворителях, гидрофильную бумагу превращают в гидрофобную, пропитывая ее растворами органических веществ (парафина, растительного масла и др.), а в качестве подвижной фазы используют воду, водный раствор какой-либо кислоты или щелочи, буферный раствор.
Растворители подвижной и неподвижной фаз не должны смешиваться, состав растворителя в процессе хроматографирования не должен изменяться, растворители должны легко удаляться с бумаги. Индивидуальные растворители используются достаточно редко. Чаще для этой цели применяют смеси веществ, например, бутилового или амилового спирта с метиловым или этиловым, смеси бутилового спирта с уксусной кислотой, аммиаком и др.
Виды бумажной хроматографии по технике выполнения:
а) одномерная,
б) двумерная,
в) круговая,
г) электрофоретическая.
Для получения двумерных хроматограмм хроматографирование проводят дважды: после обработки пробы одним растворителем хроматограмму поворачивают на 90° и хроматографируют вторично уже другим растворителем. Такая методика позволяет проводить более тонкие разделения компонентов смеси. Специфическим приемом является сочетание бумажной хроматографии и электрофореза. Для этого к влажному листу хроматографической бумаги прикладывают постоянное электрическое напряжение. Дополнительное воздействие электрического поля приводит к более четкому разделению, особенно для ионов с разными зарядами. Электрофорез можно проводить одновременно с хроматографированием, а также до или после хроматографирования.
Применение, достоинства и недостатки
Качественный состав пробы в методе бумажной распределительной хроматографии может быть установлен по специфической окраске отдельных пятен на хроматограмме. Количественные определения в бумажной хроматографии выполняются по хроматографическим характеристикам (по площади пятна на хроматограмме и интенсивности его окраски) или после вымывания подходящим физико-химическим методом. Отметим, что метод бумажной хроматографии, предложенный в 1941 г. Мартином и Синджем, в настоящее время используют в аналитических лабораториях довольно редко.
Достоинства бумажной хроматографии:
а) возможность разделения малых количеств (0,001-1 мкг) веществ,
б) высокая чувствительность,
в) простота аппаратуры.
Недостаток метода: сильное размывание хроматографических зон, связанное с неоднородностью бумаги. Вследствие этого для разделения сложных смесей веществ необходимо использовать листы длиной ок. 1 м, что приводит к увеличению длительности эксперимента (для двумерной бумажной хроматографии до 15-20 ч) и большому расходу растворителя.
Список источников
1. Гуськова, В.П. Аналитическая химия. Физико-химические методы анализа [Электронный ресурс]: учебное пособие / В.П. Гуськова, Л.С. Сизова, Н.В. Юнникова, Г.Г. Мельченко. — Электрон. дан. — Кемерово: КемГУ, 2007. — 96 с.
2. Валова (Копылова) В.Д. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа [Электронный ресурс]: практикум / (Копылова)В.Д. Валова, Е.И. Паршина. — Электрон. текстовые данные. — М.: Дашков и К, 2015. — 199 c. — 978-5-394-01301-0.
3. Гель-хроматография (эксклюзионная хроматография): https://studfiles.net/preview/6227196/page:5/
4. https://www3.nd.edu/~aseriann/CHAP6B.html/sld002.htm
5. XuMuK.ru - Хроматография - Большая Советская Энциклопедия: https://www.xumuk.ru/bse/3074.html