Жидкостно-жидкостная распределительная хроматография

Жидкостно-жидкостная хроматография, по сути близка к газо-жидкостной хроматографии. На твердый носитель также наносится пленка жидкой фазы и через колонку, наполненную таким сорбентом, пропускают жидкий раствор. Этот вид хроматографии называют жидкостно-жидкостной распределительной хроматографией или просто распределительной хроматографией. Жидкость, нанесенную на носитель, называют неподвижной жидкой фазой, а растворитель, передвигающийся через носитель, – подвижной жидкой фазой. Жидкостно-жидкостная хроматография может проводиться в колонке (колоночный вариант) и на бумаге (бумажная хроматография, или хроматография на бумаге).

Колоночный вариант

Разделение смеси веществ в жидкостно-жидкостной хроматографии основывается на различии коэффициентов распределения вещества между несмешивающимися растворителями. Коэффициент распределения вещества равен

К_п.н. = с_п/с_н,

где с_п и с_н – концентрация вещества в подвижной и неподвижной фазах.

Для членов одного гомологического ряда установлены некоторые закономерности в величинах К_п,н. Известна, например, зависимость К_п,н в данном гомологическом ряду от числа атомов углерода.

Поиск несмешивающихся фаз, обеспечивающих разделение, обычно производится эмпирически на основе экспериментальных данных. Широкое применение в жидкостно-жидкостной хроматографии получили тройные системы, состоящие из двух несмешивающихся растворителей и третьего, растворимого в обеих фазах. Такие системы позволяют получать набор несмешивающихся фаз различной селективности. В качестве примера можно привести систему из несмешивающихся между собой гептана и воды, в которую введен этанол, растворяющийся в обоих растворителях.

Хотя в качестве подвижной и неподвижной фаз выбираются растворители, не смешивающиеся между собой, все же во многих системах наблюдается некоторая взаимная растворимость. Чтобы предотвратить процессы взаимного растворения жидкостей в ходе хроматографирования, подвижную жидкую фазу предварительно насыщают неподвижной. Для сохранения неизменного состава фаз применяют также метод химического закрепления неподвижной фазы на сорбенте. При этом используют взаимодействие растворителя с группами ОН^- на поверхности носителя. Адсорбенты с закрепленной на их поверхности жидкой фазой выпускаются промышленностью.

Эффективность колонки связана с вязкостью, коэффициентом диффузии и другими физическими свойствами жидкостей. С уменьшением вязкости подвижной фазы сокращается продолжительность анализа, но с увеличением вязкости несколько возрастает эффективность. В практике обычно используют маловязкие растворители, так как возрастание эффективности колонок при увеличении вязкости не очень легко.

Носитель неподвижной фазы должен обладать достаточно развитой поверхностью, быть химически инертным, прочно удерживать на своей поверхности жидкую фазу и не растворяться в применяемых растворителях. В качестве носителей используют вещества различной химической природы: гидрофильные носители – силикагель, целлюлоза и др. и гидрофобные – фторопласт, тефлон и другие полимеры. Успешно развивается применение в жидкостно-жидкостной распределительной хроматографии высокого давления.

Вопросы

1. В чем сущность методов хроматографии?

2. Какие требования предъявляются к адсорбентам и растворителям? Назовите наиболее распространенные растворители и адсорбенты в жидкостной хроматографии.

3. Какие способы применяют для определения эффективности хроматографических разделений?

4. Каковы области применения, достоинства и недостатки методов адсорбционной, газовой и тонкослойной хроматографии?

5. Какие устройства используются в качестве дозаторов?

6. Что представляют собой: а) дифференциальные детекторы; б) интегральные детекторы?

7. Дать определение понятий: а) высота хроматографического пика; б) ширина хроматографического пика; в) приведенный удерживаемый объем; г) общий удерживаемый объем.

8. В чем сущность качественного хроматографического анализа по величине удерживаемого объема?

9. В чем сущность методов количественного анализа: а) абсолютной калибровке; б) внутренней нормализации (нормировки); в) внутреннем стандарте?

10. Как выполняется качественный и количественный анализы методом распределительной жидкостной хроматографии на бумаге?

Практические задания

1. При определении фурфурола в смеси методом газовой хроматографии площадь его пика S_{фурфурола} сравнивали с площадью пика о -ксилола
S_{ксилола}, который вводили в качестве стандарта. Для стандартного образца, содержащего 25% фурфурола, и исследуемого образца через следующие результаты:

Вариант	Стандартный образец	Исследуемый образец
Sфурфурола мм^2	Sксилола мм^2	Sфурфурола мм^2	Sксилола мм^2
			18,5 19,5

Принять k равным единице для обоих компонентов. Определить массовую долю (%) фурфурола в исследуемом образце.

Ответ: Вариант 1: а) 47,78% б) 39,61% в) 48,86%

Вариант 2: а) 35,45% б) 37,92% в) 38,73%

Вариант 3: а) 33,65% б) 30,21% в) 32,55%

2. Рассчитать массовую долю (%) компонентов газовой смеси по следующим данным, полученным методом газовой хроматографии:

Газ	S, мм^2	k
Бензол Толуол Этилбензол Кумол	20,6 22,9 30,5 16,7	0,78 0,79 0,82 0,84

Ответ: Бензол: а) 21,95% б) 20,42% в) 22,12%

Толуол: а) 25,08% б) 24,72% в) 24,30%

Этилбензол: а) 35,14% б) 34,17% в) 34,92%

Кумол: а) 18,74% б) 20,43% в) 19,16%

3. Цис-1,2-дихлорэтилен в винилиденхлориде определяли методом газовой хроматографии, используя толуол в качестве внутренего стандарта, и получили следующие данные для градуировочного графика:

S_x/S_т.........0,72 0,90 1,08 1,28

ω, %.........0,5 1,0 1,5 2,0

Рассчитать массовую долю (%) цис- 1,2-дихлорэтилена в исследуемом образце по следующим данным о пиках определяемого и стандартного вещества (принять k =1):

Вариант	Пик цис- 1,2-дихлорэтилен	Пик толуола
основание	высота	основание	высота

Ответ: Вариант 1: а) 0,55% б) 0,75% в) 0,65%

Вариант 2: а) 0,55% б) 0,75% в) 0,65%

Вариант 3: а) 1,05% б) 1,25% в) 1,15%

4. При определении адипиновой кислоты в продукте гидрокарбоксилирования бутадиена методом бумажной хроматографии полученые пятна, проявленные метиловым красным, вырезали, высушили и взвесили. Для стандартных смесей с различным содержанием адипиновой кислоты получили данные:

Масса кислоты, мкг............ 5 10 15 20

Масса бумаги с пятном, мг...... 61 106 146 186

Навеску анализируемого образца т мг растворили в V мл воды и порции полученного раствора по 0,05 мл хроматографировали. Масса полученных пятен составила т ₂ мг.

Определить массовую долю (%) адипиновой кислоты в анализируемом продукте.

Вариант	т1, мг	V, мл	т 2, мг

Ответ: Вариант 1: а) 1,30% б) 1,60% в) 1,80%

Вариант 2: а) 2,93% б) 3,04% в) 3,72%

Вариант 3: а) 4,92% б) 4,37% в) 5,07%

5. Для определения диоксидифенилметана в пищевых продуктах использовали метод тонкослойной хроматографии. Для стандартных образцов получены следующие результаты:

Концентрация диоксидифенилметана,

мкг/0,02 мл..................5,0 10,0 15,0 35,0

Площадь пятна, мм²............7,94 12,59 15,85 27,10.

Для построения градуировочного графика использована зависимость lg S – lg c. Навеску овощей массой т г обработали V мл спирта, который затем упарили до 5,00 мл, затем 0,02 мл его хроматгграфировали методом ТСХ и получили пятно площадью S мм².

Определить концентрацию диоксидифенилметана в овощах (мг/кг).

Вариант............. 1 2 3

т, г................. 250 100 38

S, мм²............... 26,55 20,42 14,79

Ответ: Вариант 1: а) 34,4 мг/кг б) 35,0 мг/кг в) 33,2 мг/кг

Вариант 2: а) 35,8 мг/кг б) 36,5 мг/кг в) 37,4 мг/кг

Вариант 3: а) 17,27 мг/кг б) 16,48 мг/кг в) 18,52 мг/кг

Дата добавления: 2017-01-14