WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ВОРОНЕЖСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Хроматографические методы в анализе лекарственных и токсичных веществ Практикум для студентов по специальности 040500 – Фармация Воронеж 2004 2 Утверждено научно-методическим советом фармацевтического факультета (протокол № 4 от 6.04.2004.г.) Составители: О.Ф.Стоянова, И.В.Шкутина, Н.Я.Мокшина, В.Ю.Хохлов, В.И.Васильева, В.Ф.Селеменев Предлагаемый практикум дает представление об аналитической хроматографии с использованием ее различных вариантов как оцелостной важной области курса“Аналитическая химия”.

В практикуме излагаются основы теории хроматографии, критерии оценки качества разделения, описаны основные узлы хроматографических приборов. Представлены практические работы по количественному определению веществ в газовой, жидкостной и тонкослойной хроматографии. Приведены примеры обработки результатов измерений, их метрологические характеристики.

Практикум предназначен для студентов, изучающих курс “Аналитическая химия” и специализирующихся в области химического анализа.

3 СОДЕРЖАНИЕ I.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ В ХРОМАТОГРАФИИ 4 Классификация методов хроматографии …………………………………….5 Способы получения хроматограмм …………………………………………..6 Выбор варианта хроматографического анализа ……………………………..8 Хроматографические параметры …………………………………………...10 Теории хроматографического разделения ………………………………….13 Селективность и разрешение ………………………………………………..14 II.ОБРАБОТКА ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ ДАННЫХ……………..17 Качественный анализ ………………………………………………………...17 Количественный анализ ……………………………………………………..18 III. ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ГАЗОАДСОРБЦИОННАЯ И ГАЗОЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ………………………………………………………...22 Сорбенты и аппаратура ………………………………………………………23 Качественный анализ ………………………………………………………...25 Количественный анализ …………………………………………………….. 26 Лабораторная работа №1. Определение содержания спиртов в смеси методом газожидкостной хроматографии ………………………………….Лабораторная работа №2. Идентификация углекислоты в природном газе и определение ее количества методом газовой хроматографии …………… ИОНООБМЕННАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ ………………………………Сорбенты ……………………………………………………………………...Лабораторная работа №1. Определение содержания сульфата натрия …..Лабораторная работа №2. Разделение ионов цинка и никеля на анионообменнике …………………………………………………………….БУМАЖНАЯ И ТОНКОСЛОЙНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ ………… Носители, растворители ……………………………………………………..Качественный анализ ………………………………………………………..Количественный анализ ……………………………………………………..Лабораторная работа №1. Определение примеси гидразинав изониазиде (гидразиде кислоты изоникотиновой) методом хроматографии в тонком слое сорбента (ТСХ) ………………………………………………………… Лабораторная работа №2. Определение концентрации ионов никеля в растворе методом бумажной хроматографии ………………………………Лабораторная работа №3. Качественное определение аминокислот в белковом гидролизате методом бумажной хроматографии ……………….Лабораторная работа №4. Количественное определение аспарагиновой, глутаминовой кислоти валинав белковом гидролизате методом бумажной хроматографии ………………………………………………………………..ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА В ФАРМАЦИИ И ХИМИКО-ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ….…..ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ ……………………………………….ЛИТЕРАТУРА ………………………………………………………………ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЯ В ХРОМАТОГРАФИИ Хроматография – наиболее часто используемый аналитический метод. Новейшими хроматографическими методами можно проанализировать газообразные, жидкие и твердые вещества с молекулярной массой от 106. Этомогутбытьизотопы водорода, ионы 1до металлов, полимеры, белки, нефть и др. С помощью хроматографии получена обширная информация о строении и свойствах многих классов органических соединений. Применение хроматографических методов для разделения белков оказало огромное влияние на развитие современной биохимии. Хроматографию с успехом применяют в исследовательских и клинических целях в самых разных областях биологии и медицины, в фармацевтике и криминалистике: для терапевтического мониторинга в связи с ростом нелегального употребления наркотиков, идентификации антибиотиков и отнесения их к той или иной группе антибактериальных препаратов, для анализа отдельных наиболее важных классов пестицидов.

Такие достоинства, как универсальность, экспрессность и чувствительность делают хроматографию важнейшим аналитическим методом.

Хроматографический метод анализа разработан русским ботаником М.С. Цветом в 1903 г. В первых же работах с помощью этогометода М.С.Цвет установил, что считавшийся однородным зеленый пигмент растений хлорофилл на самом деле состоит из нескольких веществ. При пропускании экстракта зеленого листа через колонку, заполненную порошком мела, и промывании петролейным эфиром он получил несколько окрашенных зон, что несомненно, говорило о наличии в, экстракте нескольких веществ. Впоследствии это было подтверждено другими исследователями. Этотметод он назвал хроматографией (от греч.

“хроматос”– цвет хотя сам же указал на возможность разделения и ), бесцветных веществ.

Компоненты анализируемой смеси (сорбаты) вместе с подвижной фазой передвигаются вдоль стационарной фазы. Ее обычно помещают в стеклянную или металлическую трубку, называемую колонкой. В зависимости от силы взаимодействия с поверхностью сорбента (за счет адсорбции или по какому-либо другому механизму) компоненты будут перемещаться вдоль колонки с разной скоростью. Одни компоненты останутся в верхнем слое сорбента, другие, в меньшей степени взаимодействующие с сорбентом, окажутся в нижней части колонки, а некоторые и вовсе покинут колонку вместе с подвижной фазой, (такие компоненты называются неудерживаемыми, а время их удерживания определяет “мертвое время” колонки). Таким образом, происходит быстрое разделение сложных смесей компонентов. При перемещении вдольколонки подвижная фаза встречаетнасвоем пути все новые и новые слои сорбента, чтообеспечивает многократность актов сорбции-десорбции разделяемых компонентов. Этим обусловлена значительно большая эффективность хроматографического разделения по сравнению со статическими методами сорбции и экстракции.



Хроматография – это физико-химический метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами, неподвижной и подвижной. Неподвижной (стационарной) фазой служит твердое пористое вещество или пленка высококипящей органической жидкости, нанесенная натвердое вещество. Подвижная фаза представляет собой жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу.

Хроматография – этодинамический процесс. Многократность актов сорбции – десорбции разделяемых компонентов обеспечивает большую эффективность хроматографического разделения по сравнению со статическими методами сорбции и экстракции.

Хроматография – гибридный метод анализа, в котором хроматографический процесс является частью общей аналитической системы, сочетающей разделение и измерение. Метод позволяетне только разделять многокомпонентную смесь, но идентифицировать и определять ее количественный состав.

Классификация методов хроматографии Различные методы хроматографии можно классифицировать по агрегатному состоянию фаз, способу их относительного перемещения, аппаратурному оформлению процесса и т. д. По агрегатному состоянию фаз хроматографические методы обычно классифицируют следующим образом (табл.1):

Таблица Неподвижная Подвижная фаза фаза Газообразная Жидкая Газо-адсорбционная Жидкостно-адсорбционная Твердая хроматография колоночная Ионнообменная Осадочная Распределительная Распределительная Жидкая газо- жидкостная жидкость - жидкостная хроматография хроматография По механизму взаимодействия сорбента и сорбата можно выделить несколько видов хроматографии:

– адсорбционная хроматография основана на различии в адсорбируемости веществ твердым сорбентом;

– распределительная хроматография – наразличии в растворимости разделяемых веществ в неподвижной фазе (газовая хроматография) или на различии в растворимости веществ в подвижной и неподвижной жидких фазах;

– ионообменная хроматография – наразной способности веществ к ионному обмену;

– эксклюзионная хроматография – наразличии в размерах и формах молекул разделяемых веществ;

– аффинная хроматография – на специфических взаимодействиях, характерных для некоторых биологических и биохимических процессов.

По технике выполнения различают – колоночную хроматографию (разделение проводится в специальных колонках);

– плоскостную хроматографию, когда разделение проводится на специальной бумаге (бумажная хроматография) или в тонком слое сорбента (тонкослойная хроматография).

По цели хроматографирования выделяют – аналитическую хроматографию (качественный и количественный анализ);

– препаративную хроматографию (для получения веществ в чистом виде, для концентрирования и выделения микропримесей);

– промышленную (производственную) хроматографию для автоматическогоуправления процессом.

По способу относительного перемещения фаз различают – фронтальную;

– проявительную, или элюентную;

– вытеснительную хроматографию.

В хроматографии подвижную фазу, вводимую в слой неподвижной фазы, называют элюентом, а подвижную фазу, вышедшую из колонки и содержащую разделенные компоненты, – элюатом.

Способы получения хроматограмм Фронтальный метод Этопростейший по методике вариантхроматографии. Он состоитв том, что через колонку с адсорбентом непрерывно пропускают анализируемую смесь например, компонентов А и В в растворителе.

, Вследствие сорбции веществ А и В сначала из колонки будетвытекать растворитель Solv, затем растворитель и менее сорбирующийся компонент А, а затем и компонент В и, таким образом, через некоторое время состав растворапри прохождении через колонку меняться не будет.

В растворе, вытекающем из колонки, определяют концентрацию каждого компонента и строят график в координатах концентрация вещества – объем раствора прошедшегочерез колонку. Этузависимость называют, хроматограммой или выходной кривой (рис 1).

С S+A+B S+A S V Рис.1. Выходная кривая фронтального анализа.

При фронтальном способе получения хроматограммы в чистом виде можно выделить лишь одно вещество, поэтому фронтальный метод используется сравнительно редко. Данный метод применяется, например, для очистки раствора от примесей, если они сорбируются значительно лучше, чем основной компонент или для выделения из смеси наиболее, слабо сорбирующегося вещества.

Проявительный (элюентный) метод При работе по этому методу в колонку вводят порцию анализируемой смеси, содержащей компоненты А и В в растворителе Solv, и колонку непрерывно промывают газом-носителем или растворителем Solv. При этом компоненты анализируемой смеси разделяются на зоны:

хорошо сорбирующееся вещество В занимает верхнюю часть колонки, а менее сорбирующийся компонент А будет занимать нижнюю часть.

Типичная выходная кривая изображенанарис.2.

B С V Рис.2. Выходная кривая элюентного анализа.

В газе или растворе, вытекающем из колонки, сначала появляется компонент В, далее – чистый растворитель, а затем компонент А. Чем больше концентрация компонента, тем выше пик и больше егоплощадь, что составляет основу количественного хроматографического анализа.





Проявительный метод дает возможность разделять сложные смеси, он наиболее часто применяется на практике. Недостатком метода является уменьшение концентрации выходящих растворов за счет разбавления растворителем (газом – носителем).

Вытеснительный метод В этом методе анализируемую смесь компонентов А и В в растворителе Solv вводят в колонку и промывают раствором вещества С (вытеснитель обладающим большей сорбируемостью, чем любое из ), разделяемых веществ. По мере продвижения по колонке элюентвытесняет вещество С, которое в свою очередь вытесняет вещество В, и т.д. Каждый из компонентов выделяется в чистом виде, но не количественно, так как зоны компонентов не разделены промежутками чистого сорбента (рис.3).

С С В В А + А А V Рис.3. Выходная кривая вытеснительного анализа.

Концентрация растворапри хроматографировании не уменьшается в отличие от проявительногометода. Однако существенным недостатком вытеснительногометода является частое наложение зоны одноговещества назону другого, поскольку зоны компонентов в этом методе не разделены зоной растворителя.

Выбор варианта хроматографического анализа Для проведения хроматографическогоанализа обычно используют следующую методику: выбирают нужные подвижные и неподвижные фазы в зависимости от свойств анализируемых веществ, т.е. выбирают определенный вариант хроматографии (рис.4), устанавливают необходимый режим хроматографа (температуру, скорость подачи подвижной фазы, детектор), затем проводят хроматографическое разделение и регистрируют сигнал. Используя полученный сигнал, определяют содержание каждогокомпонента в подвижной фазе после ее выхода из колонки.

Рис.4 Схема выбораварианта хроматографического анализа.

Хроматографические параметры Наиболее важными хроматографическими параметрами, позволяющими оценить эффективность и селективность колонки и степень разделения различных веществ, являются: время удерживания, удерживаемый объем, коэффициент емкости, коэффициент удерживания, число теоретических тарелок, высота, эквивалентная теоретической тарелке, коэффициентселективности и коэффициент разделения.

На рис.5 представлена идеализированная хроматограмма смеси двух веществ. По оси абсцисс отложено время хроматографирования (можно отложить объем элюата), по оси ординат – аналитический сигнал, связанный с концентрацией веществ в элюате (отклик А). Рассмотрим основные хроматографические параметры, характеризующие поведение вещества в колонке. Время от момента ввода анализируемой пробы до момента регистрации максимума пика называют временем удерживания, или временем элюирования - (tR). Время удерживания складывается из двух составляющих – времени пребывания веществ в подвижной фазе (tm) и времени пребывания в неподвижной фазе (tS) :

tR = tm+ tS (1) Значение tm фактически равно прохождения через колонку несорбируемогокомпонента. Значение tR не зависитотколичества пробы, но зависитотприроды вещества и сорбента и можетменяться от колонки к колонке. Поэтому для характеристики истинной удерживающей способности следует ввести исправленное время удерживания ( tR' ) :

tR' = tR - tm (2) A tR tR tm tR w=4 Время Рис.5. Хроматограмма смеси двух веществ.

Частодля характеристики удерживания используют удерживаемый объем VR – объем подвижной фазы, который нужно пропустить через колонку с определенной скоростью, чтобы элюировать вещество:

VR = F tR, (3) где F – объемная скоростьпотока, см 3 с-1.

Объем для вымывания несорбируемого компонента выражается через tm:

Vm = F tm.

Исправленный удерживаемый объем соответственно равен VR ' =VR – Vm (4) При постоянных условиях хроматографирования (скорость потока, давление, температура состав фаз) значения tR и VR строго, воспроизводимы и могут быть использованы для идентификации веществ.

Массу вещества, вымываемого из колонки (m), можно найти по площади под кривой элюирования:

=, CdVm где С– концентрация, мольмл; V – объем, мл.

/ Полезным в хроматографии является коэффициент удерживания (замедления) R – отношение скорости движения вещества к скорости движения растворителя:

/ tL tm R R ==, (5) / tL tR m где – длина колонки. Таким образом, R показывает какую долю, времени вещество находится в подвижной фазе.

Учитывая (1), получим:

tm R = = (5а) + tt + tS /1 t Sm m Для неудерживаемого вещества tR = tm и R = 1. Если время пребывания в подвижной и неподвижной фазах одинаково (tm = ts ), то R = 0,5. Очевидно, что R можно выразить через VR:

R= Vm/ VR (6) Другой процесс распределения вещества между двумя фазами характеризуется коэффициентом распределения D. В данном случае D= CS/Cm,, где Cm и СS - равновесная концентрация вещества в подвижной и неподвижной фазах соответственно.

Коэффициент распределения связан с хроматографическими параметрами. Действительно, отношение времени пребывания вещества в неподвижной фазе к подвижной фазе равно отношению количеств вещества в фазах (CV):

tS VC VS SS == D (7) tm VC Vm mm Учитывая соотношение (5а), получаем:

1 Vm R = = D (8) VS + DVV Sm 1+ D Vm С другой стороны, из выражения (6) следует VR = Vm + D VS (9) Произведение D(VS/Vm) называют коэффициентом емкости и обозначают k'. Эта величинаобратнавеличине R и показывает, во сколько раз вещество дольше находится в неподвижной фазе, чем в подвижной.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   ...   | 7 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.