МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН Западно-Казахстанский аграрно-технический университет имени Жангир хана Кафедра: «Химия и химическая технология» Презентация на тему: « Виды хроматографии. Ионнообменная хроматография» Выполнила: к.х.н., ст. преп. Сатаева С.С Уральск – 2016 г

Аналитическая Препаративная Разделение, обнаружение и определение веществ ) Выделение веществ (больших количеств) Малый объем пробы, Элюентный вариант Большой объем пробы, Вытеснительный или фронтальный варианты ВИДЫ ХРОМАТОГРАФИИ Классификация по целям и задачам

Элюентный вариант АВC Сигнал детектора Время, мин Элюент A B C ВИДЫ ХРОМАТОГРАФИИ Классификация по способу перемещения сорбата

Вытеснительный вариант AB Вещество D (реагент) C D Сигнал детектора Время, мин А В С D

Фронтальный вариант Сигнал детектора Время, мин А В С А А+В А+В+С Раствор пробы

Классификация хроматографических методов Признак Виды По агрегатному состоянию фаз Газовая хроматография, жидкостная, флюидная и др. По механизму межфазного распределения распределительная, адсорбционная, ионообменная и др. По способу проведения колоночная, планарная (ТСХ, БХ) По способу перемещения сорбата элюентная, вытеснительная, фронтальная По целям и задачам аналитическая, препаративная

ВИДЫ ХРОМАТОГРАФИИ Классификация по способу проведения хроматографического процесса Характер процесса Схема Общее название Вариант В цилиндрическом слое сорбента Колоночная Хроматография на насадочных колонках В пленке на внутренней стенке капилляра Капиллярная В плоском слое сорбента Планарная Бумажная (БХ) и тонкослойная (ТСХ)

ВИДЫ ХРОМАТОГРАФИИ Классификация по фазовым состояниям ПФ НФОбщее название Варианты Газ Твердая Газовая хроматография Газоадсорбционная (ГАХ) Жидкая Газожидкостная (ГЖХ) Жидкость Твердая Жидкостная хроматография Жидкостно-адсорбционная Жидкая Жидкость-жидкостная Флюид Твердая Флюидная хроматография Флюидно-адсорбционная Жидкая Флюидно-жидкостная

Процесс разделения Элюент Элюат Сорбент Сорбат

АДСОРБЦИОННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ В этом случае разделение веществ осуществляется за счет выборочной (селективной) адсорбции веществ на неподвижной фазе. Такая селективная адсорбция обусловлена сродством того или иного соединения к твердому адсорбенту (неподвижной фазе), а оно, в свою очередь, определяется полярными взаимодействиями их молекул. Поэтому часто хроматографию такого типа используют при анализе соединений, свойства которых определяются числом и типом полярных групп. К адсорбционной хроматографии причисляют ионообменную, жидкостную, бумажную, тонкослойную и газо-адсорбционную хроматографию. Газоадсорбционная хроматография более детально описана в разделе «Элюентный анализ». Рис. 1. Изображение структуры частицы ионообменной смолы: – заряженные функциональные группы, ковалентно связанные с нитями решетки; – свободно перемещающиеся противоположно заряженные противоионы, электростатически связанные с частицей смолы, способные претерпевать обмен с другими ионами.

ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ В качестве неподвижной фазы используют ионообменные смолы (рис. 1) как в колонках, так и в виде тонкого слоя на пластинке или бумаге. Разделение обычно проводят в водных средах, поэтому этот метод используется главным образом в неорганической химии, хотя применяются и смешанные растворители. Движущей силой разделения в этом случае является различное сродство разделяемых ионов раствора к ионообменным центрам противоположной полярности в неподвижной фазе. Типичная установка ионообменной жидкостной хроматографии для очистки белков. После загрузки образца насос создает солевой градиент для элюции образца.

СХЕМА ИОННООБМЕННОГО ХРОМАТОГРАФА Емкость с элюентом Насос Кран ввода пробы Предколонка Разделяющая (аналитическая) колонка Система подавления Фонового сигнала Детектор

Иониты делят на: катиониты, способные к катионному обмену; аниониты способные к анионному обмену; ионообменные вещества, обладающие амфотерными свойствами, т. е. способные и к анионному, и к катионному обмену.

ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Весьма эффективный метод определения любых ионов. Лучший метод определения неорганических анионов. Чувствительность нг/мл (без дополнительного концентрирования. Анионообменник Силасорб-S с нанесенным 6,10-ионеном Колона: 50x3 мм. Элюент: 0.3 мМ гидрофталат калия. Расход: 1.0 мл/мин. УФ-детектор: (λ=254 нм).

ПРИМЕНЕНИЕ ИОНООБМЕННОЙ ХРОМАТОГРАФИИ Ионообменную хроматографию широко применяют в медицине, биологии, биохимии, для контроля окружающей среды, при анализе содержания лекарств и их метаболитов в крови и моче, ядохимикатов в пищевом сырье, а также для разделения неорганических соединений, в том числе радиоизотопов, лантаноидов, актиноидов и др. Анализ биополимеров (белков, нуклеиновых кислот и др.), на который обычно затрачивали часы или дни, с помощью ионообменной хроматографии проводят за мин с лучшим разделением. Применение ионообменной хроматографии в биологии позволило наблюдать за образцами непосредственно в биосредах, уменьшая возможность ȇ ре группировки или изомеризации, что может привести к неправильной интерпретации конечного результата. Интересно использование данного метода для контроля изменений, происходящих с биологическими жидкостями.

ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ В этом случае неподвижной фазой служит жидкость. Наиболее распространенным случаем является адсорбционный вариант жидкостной колоночной хроматографии. Пример разделения природных пигментов представлен на рис. 2. Рис. 2. Хроматографическое разделение природных пигментов (флавонов и изофлавонов)

БУМАЖНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ В качестве неподвижной фазы используют полосы или листы бумаги (рис. 3). Разделение происходит по адсорбционному механизму, причем иногда его проводят в двух перпендикулярных направлениях. Подвижная фаза впитывается в бумагу (неподвижная фаза) под действием капиллярных сил и переносит индивидуальные компоненты смеси с различными скоростями, зависящими от отношений растворимости этих компонентов в обеих фазах. Отношение а/б = R f (фактор запаздывания) характеризует данное разделяемое вещество Рис. 3. Схема разделения методом бумажной хроматографии: А, Б и В – положения компонентов смеси по окончании хроматографического разделения.

ТОНКОСЛОЙНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Тонкослойная хроматография – это любая система, в которой неподвижной фазой является тонкий слой, в частности слой оксида алюминия (толщина 2 мм) в виде пасты, нанесенной на стеклянную пластинку. Пример такой системы и результаты разделения показаны на рис. 4. Рис. 4. Камера для тонкослойной хроматографии: а – общий вид; б – схематический разрез; 1 – подложка со слоем сорбента; 2 – край камеры; 3 – емкость для растворителя.

ГЕЛЬ-ФИЛЬТРАЦИОННАЯ, ИЛИ МОЛЕКУЛЯРНО-СИТОВАЯ, ХРОМАТОГРАФИЯ Принцип разделения в таких системах несколько иной, чем в предыдущих случаях. Неподвижной фазой являются материалы, обычно гели, со строго контролируемой пористостью, в результате чего одни компоненты смеси в соответствии с размером и формой молекул могут проникать между частицами геля, а другие не могут. Наиболее часто этот вид хроматографии используется для разделения высокомолекулярных соединений. Один из вариантов применения этого метода – определение молекулярных масс разделяемых веществ, часто необходимых для химических исследований (рис. 5). Рис. 5. Схема разделения методом гель-хроматографии: а – начало разделения; б – разделение; в – конец разделения; большие кружки – частицы геля; большие точки – молекулы соединений с большой молекулярной массой; маленькие точки – молекулы соединений с меньшей молекулярной массой.

АФИННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Этот вид хроматографии основан на взаимодействии между веществом, с одной стороны, способным реагировать с выделяемым соединением, а с другой – связанным с твердым носителем неподвижной фазы. Такое вещество обладает сродством к выделяемому соединению и называется афинным лигандом. Наиболее часто этот метод находит применение в биохимическом анализе. Например, при пропускании через целлюлозу, активированную бромцианом, биологических объектов- антигенов, содержащих белки, происходит их специфическое удерживание, как показано на схеме 1.

Конечно, число способов хроматографирования не ограничивается перечисленными выше. Часто хроматографию сочетают с другими физико-химическими методами, например с масс-спектрометрией, но в данной статье стоит задача познакомить читателя лишь с общими принципами хроматографии. Поэтому далее рассмотрим обработку результатов хроматографирования. По другому способу для присоединения белков к гидроксильной группе целлюлозы последнюю сначала обрабатывают 2-амино-4,6-дихлор-сим-триазином, а затем продукт их взаимодействия вступает в реакцию с аминогруппой белка по схеме 2:

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!