Хроматография талдау әдістері

1. ДӘРІС № 15 ХРОМАТОГРАФИЯ ТАЛДАУ ӘДІСТЕРІ

2.

Хроматографиялық әдістің негізін салушы орыс ботанигі
М.С.Цвет (1872-1919). Ол 1903 жылы күрделі зат қоспасын бөліп
алудың хроматография (гр. "хроматос" - түс деген сөзі) деп аталатын
жаңа әдісін ұсынды. Бұл әдіспен хлорофилл өсімдігінің біртекті деп
есептеліп келген жасыл пигментін бірнеше түстегі өнімдерге жіктеді.
Ол үшін жасыл жапырақты езіп, органикалық еріткішпен шаймалап
алынған затты диаметрі 10-60 мм, ішіне бор ұнтағы толтырылған тік
шыны түтікшеге құяды. Мұндай шыны түтіктерді хроматографиялық
бағана деп атайды. Түтіктің төменгі ұшында шүмек бар. Бағанадағы
шайма үстіне петролейн спиртін (бензиннің жеңіл ұшатын таза түрін)
қосқанда, шаймаланған зат құрамындағы әрбір жеке қосылыс бор
ұнтағында әр түрлі жылдамдықпен төмен қарай жылжиды. Олар
бағана бойымен әр түрлі сақиналы буындарға бөлінеді. Шүмекті әлсінәлі ашу арқылы оларды жеке-жеке бөліп алады.
Бұл хроматографиядағы әрі негізгі, әрі бірінші зерттеу болды.
Ол
хроматография
түрлерге
біртұтас
теориямен
байланыстырады. Зат - сорбент - еріткіш жүйесіндегі бөлінудің
күрделі сипатын ашып берді. Әйтсе де бұл әдіс органикалық, әсіресе,
табиғи органикалық қосылыстарды зерттеуге ғана пайдаланылып,
өзге салаға еркін енбей келеді.

3.

Михаил Семенович Цвет (1872 -1919)
элюент
A
Б
В
Хлорофиллді бөліп алу (1903)
ЦВЕТТІҢ АСПАБЫ
Г

4.

Бөлу процесі
Сорбат
Элюент
Элюат
Сорбент

5.

Брандт (1927 ж.) сорбент ретінде сульфат
ионын анықтау үшін цеолитті пайдаланады.
Хроматографияны
жаңа
сапалық
деңгейге
көтерген бұл жаңалық та әуелде ескерусіз қалып,
жасанды жаңа ион алмастырғыштар тобының
пайда болуымен кайта дамыды.
1938 жылы Н.А.Измаилов пен М.С.Шрайбер
аналитикалық мақсатқа арнап жұқа қабатты
хроматографияны пайдалануды ұсынды. Олар
сорбент ретінде әйнекке жалатылған алюминий
тотығының ұнтағын пайдаланады. Бұл әдіспен
олар түрлі дәрі-дәрмектік шөптерден экстрлеу
(шаймалау) жолымен алкалоидтарды бөліп
алады.

6.

Жұқа қабатты
хроматография

7.

А. Мартин мен Р. Синдж (1941) тарату
хроматографиялық әдісін енгізді, осы еңбектері үшін олар
Нобель сыйлығына ие болды. Олар бұрыннан
белгілі дистилляция теориясындағы теориялық табақша
үлгісін
хроматофамма
негізін
түсіндіру
үшін
пайдаланады. 1946 ж. Р. Синдж липофильді қозгалыссыз
фазасы бар сұйықтық хроматография әдісін ұсынды.
Сөйтіп бұл қазіргі сұйықтық хроматографияның негізін
қалады.

8.

А.
Мартин
мен
Л.
Джеймсон (1952 ж.) - газ-сұйық
хроматографияның
негізін
салушылар. Бұл әдіс өте қысқа
мерзімнің өзінде қолданатын
жабдықтарды жақсы жетілдіріп,
қолдану аясын кеңейтті. Газсұйық
хроматофафия
әдісі
бірінші болып өндіріске ене
бастады.
Капилляр бағаналарды
пайдалану газ және газ-сұйық
хроматофафияның
тиімділігін
арттырды. Голей (1956 ж.)
қоспаны
бөлуде
тұңғыш
рет капиллярлы бағаналарды
колданды

9.

Бензинның хроматограммасы
(әдіс ГСХ, режим программирования температуры)
1. 3-метилпентан
2. бензол
3. изооктан
4. толуол
6. м- и п-ксилолы
7. о-ксилол
8. 1,2,4-триметилбензол
9. нафталин

10.

Сіңіру процесіне негізделген физика-химиялық
талдау әдісі – хроматография деп аталады.
Хроматография – дегеніміз газ, бу, сұйық
немесе еріген заттардың қоспасын сорбциялық
әдістермен бөлу.
Хроматография аналитикалық химияда, органикалық
және бейорганикалық қосылыстарды талдауда, заттарды
бөлу және тазарту үшін химиялық технологияда кеңінен
қолданылады.
Хроматографиялық қондырғылар — физикалықхимиялық әмбебап аспап, оны шамалы өзгертіп
адсорбцияны, қайнау температурасын өлшеуде, фазалық
өзгерістер мен беттік құбылыстарды зерттеуде, т.б.
пайдаланылады.

11.

Хроматография
сорбция
процестерге
негізделген, ол газдардың немесе сұйықтардың,
кеуекті сорбциялық орта (сорбенттер) арқылы
өтетін
сұйықтардың
салыстырмалы
қозғалысына бағытталған жағдайда жүзеге
асады.
Қоспаның
компоненттерінің
сорбиялануы
неғұрлым кем болса, ол қозғалмалы фазаның (газ
немесе сұйық) толқын бағытына қарай соғұрлым
(сорбент
колонкасының
бойына)
үлкен
жылдамдықпен
орын
ауыстырады.
Осының
нәтижесінде компоненттер бөлінеді, ол заттарды
жекелеп бөлуге және оларды анализдеуге мүмкіндік
туғызады.

12.

Хроматографияның
молекулалық
хемосорбциум түрлері бар.
және
Хроматографияда қоспаларды тиімдірек бөлу
үшін электр өрісін (электрохроматография) немесе
температура
өрісін
(термохроматография)
пайдалану әдістері қолданылады.
Хроматография процесін жүргізудің бірнеше
жолы бар: сорбент колонкасын, сүзгіш қағаз
қолдану, газ қоспаларын жіңішке капилляр арқылы
өткізу, т.б.
Газдар мен сұйықтардың агрегаттық күйіне қарай
газдар (ГХ) және сұйықтар хроматографиясы
(СХ) деп ажыратылады.

13.

Хроматографиялық талдаудың
қолдану аймақтары
- нефтехимия, химиялық өндіріс;
- қоршаған ортаның жағдайын бақылау;
- азық-түліктер мен дәрілік заттардың анализі;
- клиникалық анализ;
- ғылыми зерттеулер.

14. Хроматографияның аналитикалық әдіс ретінде артықшылдықтары

• Жоғарғы жинақтылығы
• Нәтижелердің жақсы қайталынғыштығ
• Көп компонентті жүйелердің анализі
• Табу шегінің төменділігі (0.1 мкг/л)
• Анализ диапозонының кендігі (1-1000 мкг/л)
• Сынаманың аз алынуы ( < 1 мл)
• Уақыттың өнімділігі (экспрестілігі)
• Оңай қолдану
• Толық автоматтандырылуы

15.

Кез келген хроматографиялық жүйеде бірі –
қозғалмайтын (қатты және сұйық), екіншісі – қозғалатын
(сұйық және газ), ығыспайтын екі фаза арасында
заттардың қайтымды алмасуы жүреді.
Қозғалысты фаза козғалмайтын фазаның беткі
қабатымен жанасқанда, қоспадағы құрамдас бөліктер осы
екі фазалар арасында тұрақтысы немесе таралу
коэффициенті бойынша олардың физикалық-химиялық
қасиеттеріне сәйкес таралады. Динамикалық жүйеде
динамикалық тепе-теңдік орнайды. Яғни молекулалардың
біраз уақыты қозғалмайтын фазада, біраз уақыты
қозғалысты фазада өтеді де, бәрі бірге қозғалмайтын
фазаның бойымен орын ауыстырады.
Заттың әр түрлі сорбциялануы нәтижесінде, олар
фазада әр мезгілде болады. Қозғалыссыз фазамен
күштірек әрекеттесетін құрамдас бөліктер, оның өн
бойымен баяу жылжиды, нәтижесінде құрамдас бөліктердің
бөлінуі басталады.

16.

Құрамдас
бөліктердің
тиімді
бөлінуі үшін козғалмайтын фаза
мына қасиеттерге ие болуы шарт:
• ол қозғалмайтын фазадағы затты
өзіне физикалық және химиялық
тұрғыдан жақсы сорбциялауы,
• бөлінетін затты ерітуі,
• керек құрылымды беткі қабатқа ие
болуы,
• бетте ұстап тұру дәрежесі жоғары,
• бір құрамдас бөлікті болуы керек.

17.

Сұйық
адсорбция
хроматография
әдісінде
жылжымалы
фазаға
мына
талаптар қойылады:
1)Еріген
заттарға
химиялык
инерттілік.
2)Төмен тұткырлық.
3) Ұшқыш еместік.
4) Анықталатын заттарды жақсы
ерітуі.

18.

Хроматографиялык
колонкаға
толтырылатын
адсорбентте мына касиеттерге
ие болуы керек:
1)Селективтілік.
2)Механикалык тұрақтылық.
3) Химиялық инерттілік.
4) Ұшкыш еместік.

19.

Егер қозғалмайтын фаза сұйық күйде
болып, ал талданатын зат онда еруге бейім
болса,
онда
ол
қозғалатын
және
қозғалмайтын фазалар арасында таралады.
Мұндай
әдіс
таралымды
хроматография деп аталады.
Егер қозғалыссыз фаза анықталатын
құрылымды адсорбциялауға бейім қатты зат
болса,
онда
оны
адсорбциялық
хроматография дейді.

20.

Қозғалмайтын
фазаның
орналасу
ретіне қарай бағаналы және жұқа
қабатты хроматография деп бөлінеді.
Бағаналы хроматографияда белгілі
бір биіктігі (ұзындықтағы) және ішкі
диаметрі болып келген элюент шыны
бағанаға (түтікке) қозғалмайтын фаза
орналастырылады.
Ал
жұқа
қабатты
хроматографияда (ЖҚХ) козғалмайтын
фаза астар сияқты тегіс, қатты дене бетіне
біртекті орналастырылады.

21.

Хроматографиялық,
жүйеге
зерттелетін сынаманы енгізу режиміне
қарай:
• Фронтальды,
• Шаймалы (элюентті),
• Ығыстырушы
хроматография
деп
бөлінеді.
Ал одан кейін құрамы әр түрлі қоспа
ерітіндісін жіберу уақыты мен көлеміне
қарай жүріп жатады.

22.

Қоспа
ерітіндісін
хроматографиялық
бағанадағы
сорбент
арқылы
үздіксіз
жеткізіліп
тұрса,
мұндай
әдісті
фронтальды дейді.
Бұл
жағдайда
бастапқы уақытта аз
сорбцияланған
құрамдас бөлік таза
күйінде
бөлініп
шығады.

23.

24.

Тамшылы-шаймалық
әдісте
үлгіні
шаймалай алған ерітінді
қозғалысты
фаза
ағымына
енгізеді.
Бағана бойымен жылжу
кезінде қоспаның
компоненттері
белгілі
бір
сақиналы
аймақтарға
бөлінеді,
оларды
не
толық
күйінде, не жеке күйінде
бағананың
шүмегін
ашып-жабу
арқылы
бөледі.

25.

Ығыстырушылық әдісте үлгіні енгізіп,
активтігі нашар шаймамен алдын ала бөліп
алынғаннан кейін, шайма құрамына дұрыс
сорбцияланатын
құрылымды
немесе
қозғалмайтын
фазамен
салыстырғанда
талданатын
қоспа
құрамындағы
барлық
құрылымдар үшін әсерлі затты қосады. Мұндай
қасиет нәтижесінде жаңадан қосылған шайманың
сыбағасын
қозғалыссыз
фазамен
адсорбцияланатын
қабілеттің
өсуіне
орай,
талданатын қоспадан құрамдас бөлікті біртіндеп
ығыстырады, әр құрамдас бөлік жеке аймақ
түрінде болуы не аралас жүруі мүмкін.

26.

ЖҚХ жұқа қабатты хроматография
әдісін алғаш рет совет ғалымы
М.С.Шрайбер 1938 жылы
ұсынылды

27.

ЖҚХ түрлері
бекітілген сорбент
қабатымен
бекітілмеген сорбент
қабатымен

28.

Бақылау-аналитикалық зертханасында қолданатын
газдық хроматограф HP 5890 (фирма Хьюлетт-Паккард)

29.

Аналитикалық және препаративтік бағаналар
5-25 см

30.

Хроматографиялық әдістерінің жіктелуі
БЕЛГІСІ
ТҮРІ
Фазалардың агрегаттық күйлері Газдық, сұйықтықтық және
б-ша
флюидтық хроматография
Фазаралық таралу механизмі б- Таралу, адсорбциялық,
ша
ионалмасу, тұндыру және т.б.
Өткізу тәсілі б-ша
Сорбаттың таралу механизмі
б-ша
Мақсаттары мен міндеттері
б-ша
бағаналық, қағаздық, жұқа
қабатағы (ТСХ, БХ)
элюенттік,
фронтальді
ығыстыратын,
аналитикалық,
препаративтік
Цвет әдісі – сұйықтық адсорбциялық бағаналық элюенттік препаративті
хроматография.

31.

1)
ҚОЗҒАЛМАЛЫ
ЖӘНЕ
ҚОЗҒАЛМАЙТЫН
ФАЗАЛАРДЫҢ
ФАЗАЛЫҚ
КҮЙЛЕРІ
БОЙЫНША
ЖІКТЕЛУІ
Қозғалмалы
фаза
Қозғалмайтын фаза
Қатты
Газ
Әдістің жалпы
атау
Мысалдары
Газдықхроматог Газоадсорбционная (ГАХ)
Сұйық
рафия
Газожидкостная (ГЖХ)
Қатты
Сұйықтықтық
Жидкостно-адсорбционная
Сұйық
хроматография
Жидкость-жидкостная
Сұйық
Қатты
Флюидно-адсорбционная
Флюидтік
Флюид
Сұйық
хроматография
Флюидно-жидкостная

32.

ХРОМАТОГРАФИЯ ТҮРЛЕРІ
2) Сорбаттың фаза аралық таралу
механизмі бойынша жіктелуі
Механизм
Хроматография түрі
Маңызы
Физикалық адсорбция
Адсорбциялық
+++
Химиялық байланыстардың
түзілуі (сутектік және т.б.)
Хемосорбциялық
+
Ионды алмасу
Иондық, ионалмасу
++
Тұнбаның тұнуы мен еруі
Тұндыру
+
Құыстарға өтеуі
(молекуланың өлшемі бойынша
ажыратылуы)
НЖФ-да еруі (экстракция)
Молекулярно-ситовая
(эксклюзивті)
Таралымды
++
+++++

33.

ХРОМАТОГРАФИЯ ТҮРЛЕРІ
3) Хроматографиялық процесті өткізу
тәсіліне қарай жіктелуі
Процестің сипаты
Схема
Жалпы
атауы
Сорбенттің
цилиндрлік
қабатында
Түрі
Хроматография
на насадочных
колонках
Бағаналы
Капиллярдің ішкі
қабырғасында
(қабықшада)
Капиллярная
(в т.ч. на
поликапиллярных
колонках)
Сорбенттің тегіс
қабатында
Бумажная (БХ) и
тонкослойная
(ТСХ)
Планарлық

34.

Жоғары қысымды
сұйықтық хроматограф

35.

ЭЛЮЕНТТІК ХРОМАТОГРАФИЯ

36.

ҚАҒАЗДЫҚ ХРОМАТОГРАФИЯ