Что положено в основу классификации хроматографии

Классификация хроматографических методов

Существуют различные способы классификации хроматографических методов.

1. По физической природе неподвижной и подвижной фаз. Жидкостная хроматография ЖХ (если подвижная фаза жидкая) и газовая хроматография ГХ (если подвижная фаза газообразная). Жидкостную хроматографию в свою очередь можно разделить в зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы на твердо-жидкофазную (ТЖХ) — неподвижная фаза твердая и жидко-жидкофазную хроматографию (ЖЖХ) — неподвижная фаза жидкая. ЖЖХ часто называют распределительной хроматографией.

Газовую хроматографию в зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы делят на газоадсорбционную (ГТХ, ГАХ) и газожидкостную (ГЖХ) или газораспределительную.

2. В зависимости от способа перемещения сорбатов вдоль слоя сорбента различают проявителъный (элюентный), фронтальный, вытеснителъный методы и электрохроматографию.

При использовании проявителъного метода пробу исследуемой смеси вводят порцией в начальной точке (вход в колонку) на слой хроматографической насадки (сорбента). Под действием потока подвижной фазы зона пробы начинает пе

ремещаться вдоль колонки, причем скорости перемещения отдельных компонентов пробы обратно пропорциональны величинам соответствующих им констант распределения. При этом важно, чтобы подвижная фаза практически не сорбировалась неподвижной фазой. Хроматограмма, полученная проявительным методом, показана на рис. 4.2.

Расстояния по временной шкале максимумов хроматографических пиков пропорциональны полным количествам соответствующих компонентов в пробе.

В методе фронтальной хроматографии разделяемая смесь непрерывно поступает на слой сорбента в начальной точке и, таким образом, фактически играет роль подвижной фазы. Получающаяся при этом зависимость от времени концентрации компонентов пробы в потоке, вытекающем из колонки, показана на рис. 4.3.

Относительное движение и окончательное расположение по временной оси «ступенек» этой зависимости определяются величинами соответствующих констант распределения точно так же, как и в проявительной хроматографии. Высота ступеньки пропорциональна концентрации соответствующего компонента в разделяемой смеси.

Методика проведения разделения вытеснителъным методом аналогична методике проведения разделения проявительным методом, но без использования несорбирующегося элюента (подвижной фазы). Перемещение хроматографических зон достигается путем вытеснения компонентов разделяемой смеси веществом, которое сорбирует сильнее любого из этих компонентов. Каждый компонент этой пробы вытесняет компоненты, которые взаимодействуют с неподвижной фазой менее сильно, чем он сам.

Хроматограмма, полученная вытеснительным методом, показана на рис. 4.4.

Аналитический смысл площади хроматографического пика здесь тот же, что и в проявительной хроматографии. При использовании твердых адсорбентов в качестве хроматографических разделительных сред (системы жидкость — тело и газ — твердое тело) вытеснительные эффекты дают некоторый вклад и в процессы разделения методами проявительной и фронтальной хроматографии.

Для аналитических целей наиболее широко используется элюентный (проявительный) метод хроматографирования.

Электрохроматография — хроматографический процесс, при котором движение заряженных частиц осуществляется под действием приложенного напряжения. Скорость движения частиц определяется их массой и зарядом.

3. В зависимости от природы процесса, обусловливающего распределение сорбатов между подвижной и неподвижной фазами, различают адсорбционную, распределительную, ионообменную, осадочную, аффинную и эксклюзи-онную хроматографию.

В адсорбционной хроматографии разделение за счет адсорбции основано на различии адсобируемости компонентов смеси на данном адсорбенте.

В распределительной хроматографии разделение основано на различии в растворимости сорбатов в подвижной и неподвижной фазах или на различии в стабильности образующихся комплексов.

В ионообменной хроматографии разделение основано на различии констант ионообменного равновесия.

В осадочной хроматографии разделение основано на различной растворимости осадков в подвижной фазе.

Аффинная хроматография основана на биоспецифическом взаимодействии компонентов с аффинным лигандом.

В эксклюзионной хроматографии разделение основано на различии и проницаемости молекул разделяемых веществ в неподвижную фазу. Компоненты элюируются в порядке уменьшения их молекулярной массы.

Имеется и другая классификация хроматографии в зависимости от механизма сорбции, по которой хроматография подразделяется на молекулярную, ситовую, хемосорбцион-ную и ионообменную.

В молекулярной хроматографии природой сил взаимодействия между неподвижной фазой (сорбентом) и компонентами разделяемой смеси являются межмолекулярные силы типа сил Ван-дер-Ваальса. К хемосорбционной хромато-

графии относят осадочную, комплексообразовательную (или лигандообменную), окислительно-восстановительную. Причиной сорбции в хемосорбционной хроматографии являются соответствующие химические реакции.

4. По технике выполнения (характеру процесса) различают: колоночную хроматографию (неподвижная фаза находится в колонке); плоскостную (планарную) — бумажную и тонкослойную (неподвижная фаза — лист бумаги или тонкий слой сорбента на стеклянной или металлической пластинке); капиллярную хроматографию (разделение происходит в пленке жидкости или слое сорбента, размещенном на внутренней стенке трубки); хроматографию в полях (электрических, магнитных, центробежных и других сил).

5. В зависимости от цели проведения хроматографичес-кого процесса различают аналитическую, неаналитическую, препаративную и промышленную хроматографию.

Аналитическая хроматография предназначена для определения качественного и количественного состава исследуемой смеси.

Неаналитическая хроматография — метод исследования физико-химических характеристик веществ при использовании хроматографической аппаратуры и на основании параметров хроматографических зон.

Препаративная хроматография применяется для выделения небольших количеств чистых компонентов (или смесей) в лабораторных условиях.

Промышленная хроматография используется для получения чистых веществ в значительных количествах.

Приведенная выше классификация хроматографических методов не является исчерпывающей, так как в последние годы появился ряд комплексных (гибридных) хроматографических методов.

Источник

Классификация хроматографических методов

В основу классификации многочисленных хроматографических методов положены следующие признаки:

1) агрегатное состояние фаз;

3) способы проведения хроматографического анализа;

4) аппаратурное оформление (техника выполнения) процесса хроатографирования;

4) цель хроматографирования.

Существует осадочная хроматография, основанная на образовании отличающихся по растворимости осадков разделяемых ве­ществ с сорбентом, адсорбционно-комплексообразователъная, основанная на образовании координационных соединений разной устойчивости в фазе или на поверхности сорбента, и др. Следует помнить, что классификация по механизму взаимодействия весьма условна: ее используют в том слу­чае, если известен доминирующий механизм; часто процесс разделения протекает сразу по нескольким механизмам.

По технике выполнениявыделяют колоночную хроматографию, когда разделение проводится в специальных колонках, и плоскостную хроматографию, когда разделение проводится на специальной бумаге (бумажная хроматография) или в тонком слое сорбента (тонкослойная хроматография). В колоночной хроматографии используют насад очные

или капиллярные колонки. Насадочную колонку заполняют сорбентом (насадкой), а внутреннюю стенку капиллярной колонки покрывают пленкой жидкости или пылью адсорбента.

В зависимости от цели проведенияхроматографического процесса различают аналитическую хроматографию (качественный и количест­венный анализ); препаративную хроматографию (для получения ве­ществ в чистом виде, для концентрирования и выделения микроприме­сей); промышленную (производственную) хроматографию для автома­тического управления процессом (при этом целевой продукт из колонки поступает в датчик). Хроматографию часто используют для исследова­тельских целей при изучении растворов, каталитических процессов, ки­нетики химических процессов и т. п.

Рис. 5.13. Схема устройства и работа масс-спектрометра

Масс-спектрометрия является наиболее чувствительным спектроско­пическим методом молекулярного анализа по сравнению с такими мето­дами, как ЯМР- и ИК-спектроскопия. В отличии от оптических, рентге­новских и некоторых других методов, детектирующих излучение или поглощение энергии молекулами или атомами, масс-спектрометрия имеет дело с самими частицами вещества. Существенное отличие масс-спектрометрии от других аналитических физико-химических методов состоит в том, что она сочетает в себе и метод разделения и метод опре­деления.

Дата добавления: 2016-01-26 ; просмотров: 1109 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Хроматография. Лекция 1. Введение в хроматографию

Хроматография (определение IUPAC) – физический метод разделения, в котором компоненты смеси распределяются между двумя фазами, одна из которых (подвижная фаза) перемещается в определенном направлении относительно другой(неподвижной) фазы.

Принцип хроматографического разделения

Разделение происходит за счет разного скорости движения компонентов через слой сорбента. Эффект разделения основан на том, что компоненты хроматографируемой смеси проходят расстояние, на котором происходит разделение, с определенной для данного соединения задержкой.

Теоретически, скорость перемещения компонентов не должна зависеть от растворителя, природы веществ, их концентрации, но на практике, время от времени, принципы не применимы.

Хроматографический процесс – равновесный процесс, состоящий из элементарных актов сорбции и десорбции, растворения и элюирования, приводящих к новому состоянию равновесия.

Основная проблема хроматографического разделения: размывание пиков во времени. В градиентной хроматографии все пики узкие.

Классификация хроматографических методов

Классификация хроматографических методов по агрегатному состоянию фаз

Газовая хроматография

Жидкостная хроматография

Классификация хроматографических методов по механизму разделения (по характеру элементарного акта)

Классификация хроматографических методов по способу перемещения сорбатов вдоль слоя сорбента

Проявительная (элюентная) хроматография

Хроматографируемая смесь делится в колонке на отдельные зоны, разделенные участками ПФ. Подходит для разделения многокомпонентной смеси.

Недостатки: требуется много растворителя

Фронтальная хроматография

Недостатки: только один компонент чистый

Применятся в установках по уменьшению жесткости воды, в респираторах, в промышленных фильтрах.

Вытеснительная хроматография

Используется не чистый растворитель, а вещество (вытеснитель) с высокой сорбционной способностью.

Недостатки: большая продолжительность хроматографического процесса

Классификация хроматографических методов по способу проведения

2.1 бумажная
2.2 тонкослойная

Классификация хроматографических методов по целям и задачам

Хроматографическая картина разделения

Интегральная выходная хроматографическая кривая,
Q=f(V) или Q=f(t).
Q – масса элюируемого вещества,
V – объем растворителя,
t – время хроматографирования.

Дифференциальная выходная хроматографическая кривая,
C=f(V) или C=f(t).
C – концентрирования хроматографируемого
вещества.

Источник

Тема 2.11. Хроматографические методы анализа.

21. В основу классификации хроматографических методов положены следующие признаки:

Ответ: – Существует более 50 различных хроматографических методов и вариантов. В основу их классификации могут быть положены различные признаки, такие как агрегатное состояние фаз; механизм взаимодействия сорбент-сорбат; аппаратурное оформление процесса разделения; способ получения хроматограммы (техника выполнения); цель проведения хроматографического процесса.

22. В зависимости от агрегатного состояния подвижной фазы различают следующие виды хроматографии:

23. По технике проведения хроматографирования выделяют следующие виды хроматографии:

Ответ: – По технике проведения выделяют колоночную хроматографию, когда разделение проводится в специальных колонках, и плоскостную хроматографию, когда разделение проводится на специальной бумаге (бумажная хроматография) или в тонком слое сорбента (тонкослойная хроматография). По цели хроматографирования различают аналитическую, препаративную и другие виды хроматографии. В зависимости от механизма взаимодействия сорбента и сорбата выделяют распределительную, ионообменную, адсорбционную и другие виды хроматографии.

24. В зависимости от преобладающего процесса, лежащего в основе разделения веществ, различают следующие виды хроматографии:

Ответ: – По механизму взаимодействия сорбента и сорбата выделяют несколько видов хроматографии: адсорбционную, распределительную, ионообменную, эксклюзионную и аффинную. Адсорбционная хроматография основана на различной адсорбируемости разделяемых веществ неподвижной фазой. Распределительная хроматография базируется на разной растворимости разделяемых веществ в неподвижной фазе или в подвижной и неподвижной фазах. Эксклюзионная хроматография – на различиях в размерах и форме молекул разделяемых веществ. Ионообменная – на разной способности веществ к ионному обмену.

25. По способу получения хроматограммы различают следующие виды хроматографии:

26. Подвижную фазу, вводимую в слой неподвижной фазы при проведении элюентной колоночной хроматографии, называют:

Ответ: – Подвижную фазу, вводимую в слой неподвижной фазы, называют элюентом. При применении метода элюентной хроматографии в колонку вводят разделяемые вещества, растворенные в элюенте и непрерывно проводят процесс элюирования (пропускают элюент через колонку). При этом разделяемые вещества перемещаются вдоль колонки с различными скоростями в соответствии с их сорбируемостью. На выходе из колонки сначала появляется менее сорбируемый компонент, затем следующий и так далее по увеличению сорбируемости. Подвижная фаза, выходящая из колонки и содержащая разделенные компоненты, называется элюатом.

27. Графическое изображение распределения веществ в элюате называют:

28. Время от момента ввода пробы до момента регистрации максимума хроматографического пика это:

Ответ: – Время от момента ввода пробы до момента регистрации максимума пика называется временем удерживания (tR). tR = tm + ts В идеальном случае время удерживания не зависит от концентрации вещества, но зависит от его природы, а также от природы подвижной и неподвижной фазы и условий хроматографирования. Время удерживания вещества зависит от упаковки сорбента и поэтому может изменяться при переходеот одной колонки к другой. Более надёжной характеристикой является исправленное время удерживания (t R ¢ ), которое равно разности между временем удерживания данного вещества и несорбируемого компонента (t0). Поскольку t0 = tm, то t R ¢ = tS.

Источник

Хроматографические методы анализа. Газовая хроматография

» data-shape=»round» data-use-links data-color-scheme=»normal» data-direction=»horizontal» data-services=»messenger,vkontakte,facebook,odnoklassniki,telegram,twitter,viber,whatsapp,moimir,lj,blogger»>

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

5.1. Основные принципы и виды хроматографических методов анализа

Хроматография — это динамический метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами — подвижной и неподвижной. Вещество поступает в слой сорбента вместе с потоком подвижной фазы. При этом вещество сорбируется, а затем при контакте со свежими порциями подвижной фазы десорбируется. Перемещение подвижной фазы происходит непрерывно, поэтому постоянно происходят сорбция и десорбция вещества.

Часть вещества находится в неподвижной фазе в сорбированном состоянии, а часть — в подвижной фазе и перемещается вместе с ней. В результате скорость движения вещества оказывается меньше, чем скорость движения подвижной фазы. Чем сильнее сорбируется вещество, тем медленнее оно перемещается.

Если анализируют смесь веществ, то скорость перемещения каждого из них различна из-за разного сродства к сорбенту, в результате чего вещества разделяются одни компоненты задерживаются в начале пути, другие продвигаются дальше. Хроматографический метод анализа впервые был применен русским ботаником М. С. Цветом для анализа хлорофилла. Название метода происходит от греческого слова «хроматос» — цвет, хотя метод позволяет разделять любые (окрашенные и неокрашенные) соединения. В настоящее время хроматография является одним из наиболее перспективных и широко используемых методов анализа.

Она применяется:

Около 30 % анализов по контролю состояния окружающей среды выполняется газохроматографическими методами. В нефтехимической и газовой промышленности на долю хроматографии приходится 90 % всех выполняемых анализов. В промышленном синтезе, например, аммиака по реакции N2 + 3H2 = 2NH3 определяют степень образования аммиака в колонне синтеза. Хроматографические методы анализа настолько разнообразны, что единой классификации их не существует.

Чаще всего используют несколько классификаций, в основу которых положены следующие признаки:

В зависимости от агрегатного состояния фаз различают газовую (подвижная фаза — газ или пар) и жидкостную (подвижная фаза — жидкость) хроматографию. По механизму взаимодействия вещества с сорбентом выделяют следующие виды хроматографии адсорбционную, распределительную, ионообменную, осадочную, окислительно-восстановительную, комплексообразовательную и др. В зависимости от способа оформления процесса хроматография подразделяется на колоночную и плоскостную. В колоночной процесс разделения ведут в колонках, заполненных сорбентом, плоскостная включает в себя две разновидности на бумаге и тонкослойную на пластинках.

В зависимости от способа хроматографирования существует следующая классификация элюентная (проявительная); вытеснительная; фронтальная хроматография. Чаще всего используется проявительный способ хроматографирования. В непрерывный поток подвижной фазы (элюента) вводят смесь веществ, которые сорбируются лучше элюента. По мере движения последнего через колонку с сорбированными веществами они перемещаются вдоль слоя сорбента с различной скоростью и выходят из нее отдельными зонами, разделенными элюентом.

5.2. Газовая хроматография

Метод газовой хроматографии получил наибольшее распространение, поскольку для него наиболее полно разработаны теория и аппаратурное оформление. Газовая хроматография позволяет одновременно проводить и разделение, и определение компонентов смеси. В качестве подвижной фазы (газа-носителя) используют газы, их смеси или соединения, находящиеся в условиях разделения (в условиях проведения анализа) в газообразном или парообразном состоянии. В качестве неподвижной фазы используют твердые сорбенты (газоадсорбционная хроматография) или жидкость, нанесенную тонким слоем на поверхность инертного носителя (газожидкостная хроматография).

Достоинства аналитической газовой хроматографии:

Каждый пик на хроматограмме характеризуется двумя основными параметрами:

Рис. 5.1. Типичная хроматограмма

Принципиальная схема соответствия хроматограммы и процесса хроматографирования на колонке приведена на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Принципиальная схема колоночного хроматографирования

Блок-схема газового хроматографа приведена на рис. 5.3. Блок 2 подготовки газов служит для регулировки и поддержания постоянного расхода газа-носителя, поступающего из баллона 1. Устройство 3 для ввода пробы позволяет вводить в поток газа-носителя непосредственно перед колонкой 5 определенное количество анализируемой смеси в газообразном состоянии. Оно включает испаритель и дозирующее устройство. Поток газа-носителя вносит анализируемую пробу в колонку 5, где осуществляется разделение смеси на отдельные компоненты.

Рис. 5.3. Блок-схема газового хроматографа 1 — баллон с газом-носителем; 2 — блок подготовки газов; 3 — устройство для ввода пробы; 4 — термостат; 5 — хроматографическая колонка; 6 — детектор; 7 — усилитель; 8 — регистратор

Требуемые температурные режимы испарителя, колонки и детектора достигаются помещением их в соответствующие термостаты 4, управляемые терморегулятором. Если необходимо повышать температуру колонки в процессе анализа, используют программатор температуры. Термостаты и терморегулятор с программатором составляют систему термостатирования, в которую входит устройство для измерения температуры. Сигнал детектора 6, преобразованный усилителем 7, записывается в виде хроматограммы регистратором 8. Часто в схему включают электронный интегратор или компьютер для обработки данных. При проведении хроматографического анализа необходимо выбрать оптимальные условия разделения анализируемых компонентов:

Источник