2.1.3 Хроматографія
Хроматографія- фізико-хімічний метод поділу складних сумішей, при якому компоненти розподіляються по-різному між двома фазами. Одна фаза нерухома з великою поверхнею контакту, інша рухома як потоку, що фільтрується через нерухомий шар. Нерухома фаза оформляється у вигляді колонки або тонкого шару. Через них протікає рухлива фаза. Речовини, що розділяються, на початку розчинені в рухомій фазі. Вони інтенсивно взаємодіють з нерухомою фазою, асоціюючись з нею, а тому лише повільно переміщаються у напрямі фронту розчинника. Речовини, що слабо взаємодіють з нерухомою фазою, вимиваються швидше. Розділяються речовини відповідно до їх різної швидкості пересування в колонці або тонкому шарі.
За природою взаємодіїречовин, що розділяються з твердою фазою розрізняють адсорбційну,розподільчуііонообміннухроматографії>.
Адсорбційна хроматографіязаснована намолекулярної адсорбції і підпорядковується рівнянню Ленгмюра.
В основірозподільної хроматографіїлежить відмінність у коефіцієнтах розподілу речовин, що розділяються між двома рідкими фазами.
За методикою проведеннярозрізняютьколоночну,хроматографію на паперіітонкошарову.
Сорбція, іонний обмін, розподіл між фазами різного складу протікають безперервно при послідовному багаторазовому повторенні. При колонковій хроматографії суміш речовин, що вивчається, у вигляді розчину (рідка фаза) пропускають через колонку з шаром сорбенту тверда (фаза). Окремі розчинені речовини адсорбуються та утворюють зони адсорбції у вигляді первинної хромограми. При промиванні колонки розчинником поділяються зони адсорбції(Прояв хромограми).
Виконання роботи.При розподільчій хроматографії тверду фазу (носій) просочують одним із розчинників, і його розглядають як нерухомий. Інший розчинник менш полярний пропускають через колонку, заповнену носієм. Це рухливий розчинник.
У паперовій хроматографії носієм служить фільтрувальний папір. Фільтрувальний папір як носій має ряд переваг: меншу адсорбційну здатність, рівномірність матеріалу, листоподібну форму, придатну для двовимірної хроматографії; можливість поділу речовин у кількостях дуже малих (мікро грами). Нерухливою фазою служить повітряно сухий папір, що містить близько 25% води. Як рухомий фази застосовують різні органічні розчинники та їх суміші менш полярні, ніж вода. Рухлива фаза має пересуватися вздовж стаціонарної фази.
Розчин досліджуваної суміші речовин наносять у вигляді краплі на кінець паперової площини. Папір висушують. Кінець її нижче місця нанесення краплі опускають у ванну з розчинником. При повільному просуванні розчинника через пори паперу разом з ним переміщуються розчинені речовини, і суміш безперервно розподіляється між двома рідкими фазами - водою і розчинником. Поділ компонентів заснований на відмінності їх коефіцієнтів розподілу.
Рисунок 4 – Визначення Rf при хроматографії на папері
та тонкошарова хроматографія:
АВ - відстань від стартової лінії до фронту розчинника;
АС – відстань від стартової лінії до центру плями.
Хроматографування на папері проводять в атмосфері насичених парів розчинників, що застосовуються. Після достатнього просування фронту розчинника на папері процес закінчують і висушують папір. При поділібезбарвних речовин хроматограму обприскують (проявляють) реактивом, що утворює забарвлені сполуки з аналізованими речовинами. При цьому на хромограмі утворюється ряд кольорових плям, розташованих у певному порядку. Речовини характеризуються фактором утримання Rf (рисунок 4). Він дорівнює відношенню відстані АС, пройденого розчиненою речовиною на папері, на відстань АВ, пройденому фронтом розчинника. У хроматографії на папері та тонкошарової хроматографії: фронтом розчинника. Для якісного аналізу паперових хроматограм використовують «спосіб свідків», наносячи на одній і тій же смузі паперу пляму суміші досліджуваних речовин та окремо плями набору речовин, присутність яких у суміші передбачається. Після прояву хроматограми зіставляють положення плям «свідків» із положенням плям невідомих речовин.
У методі тонкошарової хроматографії як носій для розподілу рідинної хроматографії замість паперу використовують тонкий шар сорбенту, нанесений на невелику скляну пластинку. Як сорбенти застосовують окис алюмінію марки «для хроматографії», силікагель, гіпс, кізельгур, целюлозу. У тонкошаровій хроматографії використовують розчинники, які мають різну полярність у різних співвідношеннях.
При роботі з незакріпленим шаром сорбент насипають на скляну пластинку (можна використовувати фотопластинки 912 см) і розрівнюють скляною паличкою. Для сорбенту із закріпленим шаром готують масу з 50 г окису алюмінію (або силікагелю) з добавкою закріплювача, 0,2 г сульфату кальцію та 412 мл води. Суміш розмішують до одержання однорідної маси. Частину її наносять на скло та розрівнюють легким похитуванням. Пластинку з нанесеним шаром спочатку сушать на повітрі, потім активують шар нагріванням у сушильній шафі при 120°C протягом 1 год. Готові пластинки зберігають в ексикаторі.