Розчинники

Як вказано вище, розчинники застосовуються при розподільчій хроматографії на папері, як рухома і нерухома фази. Внаслідок гідрофільності паперу нерухомою фазою звичайно є більш полярний компонент системи розчинників. Якщо ж попереднім обробленням паперові надають гідрофобний характер (просочують гасом, тощо), то нерухомою фазою служить менш полярний розчинник (так звані обернені фази).

Для збільшення різниці коефіцієнтів розподілу часто до розчинників додають ту чи іншу речовину. Наприклад, при розділенні алкалоїдів та інших речовин основного характеру часто додають ацетатну, а іноді пропіонову кислоти. При розділенні органічних кислот часто додається аміак. Вплив цих добавок ймовірно зв'язаний з солеутворенням, здатність до якого по різному виражена у речовин з більшою або меншою основністю чи кислотністю.

Крім цього, іноді для збільшення різниці в коефіцієнтах розподілу, папір просочують тим чи іншим буферним розчином. Відомо також ряд випадків, коли добре розділення вдається шляхом додавання до розчинників речовин, близьких за їх властивостями до розділюваних речовин. Наприклад, при розділенні алкалоїдів додають аміак, а при розділенні вищих карбонових кислот додають ацетатну кислоту. В цьому випадку вплив добавок оснований на гасінні йонізації, яка викликає утворення на хроматограмі розмитих плям.

Проявлення

Проявленням називають процес, що дозволяє побачити розміщення плям речовини на хроматограмі. Досягається за допомогою реактивів, які перетворюють досліджувані речовини в кольорові сполуки.

Вибір проявника залежить від хімічних властивостей розділюваних речовин. Для нітрогеновмісних гетероциклів, наприклад, часто застосовується реактив Драгендорфа, для амінокислот – розчин калію перманганату тощо.

У ряді випадків положення речовин на хроматограмі можна виявити при УФ-освітленні, під дією якого одні речовини починають світитися, інші – утворюють темні плями внаслідок поглинання світла.

Способи здійснення розподільчої хроматографії

на папері

Для розділення досліджуваних речовин звичайно застосовують один із трьох методів:

1.Спосіб нисхідної хроматографії.

2.Спосіб висхідної хроматографії.

3.Спосіб колової (радіальної) хроматографії.

При нисхідній хроматографії розподіл рухомого розчинника, а разом з ним і розділюваних речовин, відбувається зверху вниз. При висхідній хроматографії – знизу вверх.

При розділенні речовин способом радіальної хроматографії рух розчинника і речовин відбувається від центру паперу радіусами до периферії.

Із перечислених способів найшвидшим є метод радіальної хроматографії. В той же час більш повне розділення речовин, особливо тих, які мають близьке значення R_f досягається методами висхідної і нисхідної хроматографії.

Хроматографічні камери представляють собою скляний посуд, який закривається пришліфованим склом. В якості камер можуть застосовуватися банки круглої або прямокутної форми, циліндри.

При нисхідній хроматографії в середині камери на спеціальній високій підставці поміщається кювета (лодочка), в яку наливають розчинник, що служить рухомою фазою. Якщо рухомим розчинником служить леткий розчинник, то для насичення камери його парами, цей розчинник наливають на дно камери. Якщо ж застосовують висококиплячий нелеткий розчинник, то ним просочують папір, на якому проводиться розділення досліджуваної суміші речовин, а на дно камери, як і в лодочці, наливають рухому фазу.

При висхідній хроматографії посуд з рухомою фазою поміщають на дно камери. Камера має пристрій для закріплення верхнього кінця паперу.

Розміри камер можуть бути різними, хоч треба мати на увазі, що чим ближче значення R_f розділюваних речовин, тим більший шлях вони повинні пройти, поки відбудеться їх розділення.

Найбільш практичні розміри камер 40-50 см. Ширина камери обумовлює ширину хроматограми і тим самим лімітує кількість нанесених проб. Тому бажано, щоб ширина камери була не менше 20 см.

Як камери для радіальної хроматографііі можна використовувати ексикатори, чашки Петрі. Папір в цьому випадку вирізають у вигляді кола. В середині кола роблять невеличкий розріз, в який вставляють згорнену у вигляді джгутику смужку і занурюють в склянку з розчинником.

Описання методу розділення речовин за допомогою

хроматографії на папері.

Метод складається з таких основних операцій:

1.Підготовка паперу і розчинника.

2.Нанесення проби.

3.Хроматографічне розділення досліджуваних речовин.

4.Проявлення.

Підготовка системи розчинників до процесу хроматографування полягає в приготуванні необхідної суміші, причому для одержання відтворюваних результатів суттєве значення має взаємна насиченість рухомої і нерухомої фаз. Зокрема, широко застосовують систему n-бутанол-вода-ацетатна кислота (50:50:1). Суміш струшують у ділильній лійці. Після відстоювання і розділення шарів верхній шар застосовують як рухома фаза, а нижній шар –як нерухома фаза.

Йонообмінна хроматографія грунтується на оборотності хемосорбції йонів досліджуваного розчину йоногенними групами сорбенту. Процес обміну йонів у системі сорбент - розчинник відбувається в стехіометричних співвідношеннях.

Сорбенти, здатні до йонообмінної адсорбції, називають йонітами. Залежно від характеру йоногенних груп їх поділяють на катіоніти та аніоніти. Існують йоніти, що володіють амфотерними властивостями. Йонообмінники – це органічні високомолекулярні сполуки, які набрякають у водних розчинах електролітів або в полярних розчинниках, що містять йоногенні групи.

Катіоніти — нерозчинні високомолекулярні сполуки , що містять у своєму складі кислотні групи різної сили. За ступенем йонізації йоногенних груп їх поділяють на сильнокислотні - КУ-2, СДВ-3 (до їх складу входять переважно залишки сульфатної та ортофосфатної кислот) та слабкокислотні - КБ-4, КБ-4П-2, що містять карбоксильні, сульфгідрильні та інші малодисоційовані кислотні групи.

Аніоніти - також нерозчинні ВМС, до складу яких входять основні групи. За ступенем кислотності аніоніти поділяють на сильноосновні - АВ-16, АВ-17 (йоногенні групи - амонієві основи) і слабкоосновні - АН-2Ф, ТМ (йоногенні групи — аміногрупи та залишки інших слабких органічних основ).

Від ступеня дисоціації йоногенних груп залежить ступінь кислотності або основності йоніту. У відповідності з цим розрізняють такі групи йонітів:

• сильнокислотні катіоніти, що містять сильнодисоційовані кислотні групи (сульфурнокислотні, фосфорнокислотні);

• слабкокислотні катіоніти, що містять слабодисоційовані кислотні групи (карбоксильні, фенольні);

• високоосновні аніоніти, що містять четвертинні амонійні або піридинові угруповування;

• низькоосновні аніоніти, що містять первинні, вторинні, третинні аміногрупи.

Якість йонообмінних смол характеризується їх сорбційною ємністю і хімічною стійкістю. Активність сорбенту (ємність) умовно характеризується кількістю електроліту, що поглинається одиницею маси або об’єму сорбенту.

У водних розчинах йоніти поглинають значну кількість води (до 50 %) і набрякають. Це призводить до гідратації йоногенних груп та їх йонізації. Процес йонного обміну можна представити наступними рівняннями:

• катіонообмінний процес: RH + KtAn ↔ RKt + HAn;

• аніонообмінний процес: RОH + KtAn ↔ RAn + KtOH.

Катіоніти в Н-формі й аніоніти в ОН-формі можуть відповідно обмінюватися тільки йонами Гідрогену чи гідроксид-йонами. У сольвих формах йонітів катіони Гідрогену заміщені на катіони металу чи органічної основи, а гідроксид-йони – на аніони кислот. Для хроматографування використовують як сольві йоніти, так і в Н- або ОН-формах.

Оскільки йонний обмін – процес оборотний, то це дає можливість здійснювати регенерацію йонітів. Катіоніти регенерують кип’ятінням у розчинах сильних кислот, аніоніти – відповідно в розчинах лугів.

Здатність йонітів до йонообмінної адсорбції характеризується активністю, яку оцінюють за об’ємною здатністю – це кількість молів йонів, що зв’язується за рівноважних умов сухим іонітом масою один грам.

Йоннообмінні методи застосовують як для визначення сумарного вмісту катіонів чи аніонів в розчині, так і для аналізу розчинів чистих солей. Наприклад, під час пропускання крізь катіоніт Н-форми розчину солі Натрію в ньому в результаті йонного обміну з’являється еквівалентна кількість йонів Гідрогену, які можна визначити титриметричним методом.

Кількісний аналіз за допомогою метод йонообмінної хроматографії складається з наступних операцій:

1.Підготовка йоніту і заповнення колонки.

2.Регенерація колонки.

3.Пропускання досліджуваного розчину крізь шар йоніту.

4.Кислотно-основне титрування кислоти або лугу, що виділяються.

Йоннообмінну хроматографію широко застосовують для розділення неорганічних і органічних речовин. Цим методом можна відокремити дуже близькі за хімічними властивостями рідкісноземельні метали, амінокислоти, ферменти та інші сполуки.