Жидкостно адсорбционная хроматография

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

В ЛАБОРАТОРНОМ ПРАКТИКУМЕ

Методические указания для студентов

Направление подготовки

04.03.01 – Химия (академический бакалавриат)

Сыктывкар 2015

Данные методические указания посвящаются одной из многочисленных разновидностей хроматографии - жидкостно-адсорбционной. Обсуждаются вопросы, связанные с техникой эксперимента тонкослойной и колоночной хроматографии. Практические работы, описанные в указаниях, входят в программу лабораторного практикума по органической химии.

Методические указания предназначены для студентов – химиков Института естественных наук Сыктывкарского университета.

Утверждено на заседании кафедры химии 19 апреля 2012 г, протокол № 10.

Составители: к.х.н., доцент Залевская О.А., Чудникова М. В.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ………………………………………………………………………...4

1. ЖИДКОСТНО-АДСОРБЦИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ………………….5

1.1. Степень адсорбции и строение веществ…………………..…..……………...6

1.2. Выбор адсорбента…..………..……………………………………………..…8

1.3. Выбор элюента……………………………………………….………………10

1.4. Техника эксперимента……………………………………………………….13

2. ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ……………………………………………… …20

2.1. Определение активности окиси алюминия………………………………….20

2.2. Определение качественного состава смеси красителей

с помощью ТСХ…………………………………………………………………..21

2.3. Разделение смеси красителей с помощью колоночной хроматографии…22

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ…………………………………………………….23

ЛИТЕРАТУРА...…………...……………………………………………….……..24

ПРИЛОЖЕНИЕ…………………………………………………………...………26

ВВЕДЕНИЕ

Хроматографией называется физико-химический метод разделения смеси веществ, заключающийся в перемещении смеси потоком подвижной фазы вдоль слоя сорбента (неподвижная фаза). Вследствие различия коэффициентов распределения для отдельных компонентов смеси между подвижной и неподвижной фазами происходит селективное замедление движения компонентов, что приводит при достаточной длине слоя сорбента к образованию зон отдельных компонентов смеси. Впервые этот метод был использован русским ботаником М.С. Цветом для разделения смеси растительных пигментов в 1903 году. При этом в колонке с адсорбентом наблюдалось образование ряда окрашенных слоев, что и побудило автора присвоить новому методу название хроматография - цветописание. Хроматографические методы могут быть использованы как для анализа состава смеси - аналитическая хроматография, так и для выделения компонентов смеси в чистом виде - препаративная хроматография.

Хроматографические методы идентификации, разделения и очистки химических веществ находят самое широкое применение в любой лаборатории. Выпускники ВУЗа (как химики, так и биологи) должны знать основы хроматографических методов исследования и владеть экспериментальными навыками. Данные методические указания посвящаются одной из многочисленных разновидностей хроматографии жидкостно-адсорбционной (тонкослойной и колоночной). Именно эти методы получили самое широкое применение в органической химии в связи с их простотой и оперативностью.

ЖИДКОСТНО АДСОРБЦИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ

Неподвижные фазы могут отличаться как по агрегатному состоянию (жидкость или твердые вещества), так и по природе сорбционного взаимодействия с молекулами разделяемой смеси. Непод­вижная фаза может:

· концентрировать вещество на границе раздела фаз вследствие адсорбции (адсорбционная хроматография);

· удерживать вещество вследствие хемосорбции (ионнообменная);

· избирательно растворять компоненты смеси (абсорбционная или распределительная);

· задерживать одни вещества и пропускать другие в зависимости от размеров и форм их молекул (гель-фильтрация, ситовая или афинная хроматография). [1]

В таблице 1 перечислены основные разновидности хроматографии, классифицированные по характеру подвижной и неподвижной фаз. По технике выполнения и типу аппаратуры различают хроматогра­фию: тонкослойную, бумажную и колоночную. Причем в последнем варианте в настоящее время широко используются различные авто­матические приборы (хроматографы).

Таблица 1

Подвижная фаза	Неподвижная фаза	Название хроматографического метода	Экспериментальное оформление
Газ	жидкость	Газожидкостная	Колоночная, Специальные, приборы – хроматографы
Твердый ад­сорбент	Газоадсорбционная
Жидкость	Жидкость	Жидкостно-жидкостная (распределительная)	Бумажная, тонкослойная, колоночная
Твердый адсорбент	Жидкостно-адсорбционная	Тонкослойная, колоночная
Ионообменная смола	Ионообменная	Колоночная
Гели, молекулярные сита	Гель-фильтрация, ситовая, афинная	Колоночная

В данном методическом пособии не представляется возможным и целесообразным дать характеристику всем видам хроматографического анализа. При необходимости эту информацию можно найти в соответствующих изданиях (см. список литературы).

В лабораторной практике широко используется жидкостно-адсорбционный вид хроматографии, главным преимуществом кото­рого является простота экспериментного оформления. Именно этому методу мы уделим наибольшее внимание.

Таким образом, в случае жидкостно-адсорбционной хромато­графии неподвижной фазой является твердый адсорбент, а подвиж­ная фаза представляет собой жидкость или смесь жидкостей. Под­вижную фазу, в потоке которой перемещается разделяемая смесь, называют элюентом, а раствор, выходящий из слоя неподвижной фазы и содержащий растворенные компоненты смеси - элюатом. [2]

На рис. 1 схематически изображено хроматографическое разде­ление: порция смеси веществ (А, Б, В), введенная в колонку, при промывании колонки элюентом разделяется на зоны. Благодаря меньшему удерживанию сорбентом зона компонента В продвигается быстрее, чем зона компонента Б, которая, в свою очередь, опережа­ет зону компонента А. При этом зоны отдельных компонентов час­тично размываются вследствие диффузии, и максимальная концен­трация наблюдается в середине каждой зоны.

Рис. 1. Стадии хроматографического разделения смеси веществ А, Б, В:

I – начальная, II – промежуточная, III – конечная