Бумажная хроматография

Одним из вариантов жидкостной хроматографии является бумажная хроматография - это вид метода распределительной хроматографии, в котором носителем неподвижного растворителя служит очищенная от примесей фильтровальная бумага.

О

Определение Rf

бщая характеристика метода. Создание метода бумажной хроматографии (в 1944 г.) значительно расширило возможности разделения, идентификации и количественного определения ма­лых количеств веществ в различных областях химии и биохимии (исследование белков, углеводов, жиров, антибиотиков, гормонов, каротиноидов, алкалоидов и многих других природных соединений). В зависимости от того, какого типа применяют бумагу или чем ее пропитывают, механизм разделения может быть различным: распределительным, адсорбционным, ионообменным, осадочным или смешанным. Неподвижной фазой обычно является вода. Подвижной фазой служит органический растворитель или смесь органических жидкостей и воды в разных соотношениях. Подвижная фаза продвигается вдоль листа бумаги, главным образом за счет капиллярных сил.

Для количественной оценки подвижности вещества в хроматографической системе используют коэффициент подвижности R_f, равный отношению расстояния l, пройденного веществом, к расстоянию, пройденному растворителем L: R_f = l/L.

На подвижность вещества (R_f) в условиях хроматографии на бумаге влияет не только коэффициент распределения (D = C_s/C_m, где С_m и C_s – концентрации вещества в подвижной и неподвижной фазах соответственно), но и взаимодействие их с волокнами бумаги, характеристика бумаги, температуры, времени хроматографирования и условие проведение эксперимента.

Растворители, используемые в бумажной хроматографии, располагают в так называемый миксотропный ряд по гидрофильности и полярности в порядке уменьшения значений этих параметров:

Вода Формамид Муравьиная кислота Ацетонитрил Метиловый спирт Уксусная кислота Этиловый спирт Изопропиловый спирт Ацетон

трет-Бутиловый спирт Метил этилкетон Циклогексанон н-бутиловый спирт Этилацетат Фуран Диэтиловый эфир Метиленхлорид

Хлороформ Бензол Толуол Ксилол Четыреххлористый углерод Циклогексан Гексан Керосин

Техника эксперимента. Бумажные хроматограммы можно получать путем восходящего, нисходящего, горизонтального или радиального движения растворителя. При восходящей хромато­графии подвижная фаза движется снизу вверх; движение жид­кости обусловлено капиллярными силами. При нисходящей хро­матографии подвижная фаза, содержащаяся в верхней части ка­меры, под действием гравитационных сил движется вниз по бумаге. В горизонтальной или радиальной хроматографии раствори­тель подводится к центру бумажного диска, куда нанесена капля анализируемого раствора. Кольца на хроматограмме имеют форму эллипсов, так как скорость всасывания растворителя зави­сит от направления волокон бумаги.

Если под­вижная фаза движется в одном направлении, то получают одно­мерную хроматограмму. На одномерной хроматограмме в одной подвижной фазе не всегда можно разделить сложную смесь ве­ществ — тогда применяют двумерный вариант бумажной хромато­графии. Для этого подвижную фазу пропускают в одном направ­лении, достигая группового разделения, т. е. получают зоны, со­стоящие из нескольких веществ, затем лист бумаги высушивают, поворачивают на 90° и погружают в другую подвижную фазу, где происходит разделение пятен, не полностью разделившихся в первом направлении движения:

Оборудование. Методика эксперимента. Применяемая в бу­мажной хроматографии аппаратура отличается своей простотой и доступностью, что выгодно отличает этот метод от колоночной хроматографии. Хроматографирование проводят в хроматографической каме­ре, в качестве которой можно применить любой сосуд с гермети­ческой крышкой, чтобы не происходило испарения растворите­ля, которое может привести к нежелательному изменению состава одной или обеих фаз. Внутрь камеры вставляют держатель или подставку-стойку для полоски хроматофафической бумаги и небольшую емкость для подвижной фазы.

Анализируемый раствор наносят на стартовую линию в объеме не более 5–10 мкл с помощью микропипетки, калиброванного капилляра или микрошприца. Чем меньше площадь стартового пятна, тем менее размытой будет зона вещества после хроматографирования. Поэтому пробу смеси веществ объемом более 1 мкл наносят в одну и ту же точку повторно в несколько приемов, ка­ждый раз подсушивая пятно. Подсушивать пятно над нагревательными приборами надо осторожно, чтобы не удалить из пор хроматофафической бумаги неподвижную фазу.

Во время хроматофафирования ни в коем случае нельзя откры­вать крышку сосуда, чтобы не сместить равновесие между фазами. После развития хроматофамм их сушат под тягой в специаль­ном шкафу в токе теплого воздуха или под инфракрасной лам­пой. После высушивания приступают к обнаружению и иденти­фикации пятен.

Оформление практических работ. При разделении и обнаруже­нии катионов в рабочем журнале следует записать условия хро­матографирования: растворитель, способ подведения раствори­теля, время хроматографирования, проявители. После проявле­ния нужно измерить величины Rf и записать их в журнал, а хроматограмму наклеить. Следует помнить, что окраска зон, полу­ченных при помощи летучих реагентов (NH₃, ацетон), со време­нем исчезает. Поэтому рекомендуется такие зоны "раскрасить" цветными карандашами.

Вопросы по теме

1. На чем основано разделение веществ на хроматографической бумаге по распределительному механизму?

2. Что является подвижной и неподвижной фазами в бумаж­ной хроматографии?

3. В каком случае возможно разделение двух веществ на хроматографической бумаге?

4. На чем основан качественный анализ в распределительной бумажной хроматографии?

5. Пояснить сущность метода осадочной хроматографии. Назвать варианты этого метода анализа

6. Какие существуют методы количественных определений ве­ществ в бумажной хроматографии?

7. В какой последовательности от линии старта располагаются элементы, значения коэффициентов распределения которых на­ходятся в следующем соотношении D₁ > D₂ > D₃?