Адсорбционная хроматография и ее применение в фармацевтическом анализе

   Особым видом распределительной хроматографии является газожидкостная хроматография, широко применяемая в различных областях науки и промышленности для анализа газов и паров легкокипящих жидкостей. В качестве неподвижной фазы используют различные малолетучие растворители, а в качестве подвижной фазы — газообразные азот, водород, гелий. Для проведения газо-жидкостной хроматографии применяют приборы, называемые хроматографами.

       Ионообменная хроматография основана на способности компонентов анализируемой смеси вступать в обменные реакции с подвижными нонами адсорбента. В этом случае анализируемый раствор пропускают через хроматографическую колонку, заполненную мелкими зернами ионообменного вещества (ионитом) - катионитом или анионитом. Иониты представляют собой нерастворимые неорганические и органические высокомолекулярные соединения, содержащие активные группы. Подвижные ноны этих групп способны при контакте с растворами электролитов обмениваться на катионы или анионы растворенного вещества. В качестве ионитов применяют оксид алюминия (для хроматографии), сульфоуголь и разнообразные синтетические органические, ионообменные смолы.

     Иониты делят на катиониты, способные к катионному обмену; аниониты способные к анионному обмену, и ионообменные вещества, обладающие амфотерными свойствами, т. е. способные и к анионному, и к катионному обмену.

    Ионообменную хроматографию применяют в аналитической химии для разделения ионов, отделения катионов от анионов и для концентрирования ионов.

    Осадочная хроматография основана на различной растворимости осадков, образуемых компонентами анализируемой смеси со специальными реактивами, нанесенными па высокодисперсное вещество. Анализируемые растворы пропускают через колонку, заполненную пористым веществом (носителем). Носитель пропитан реактивом - осадителем, который образует с ионами раствора осадки, имеющие различную растворимость. Приготовление осадителя на носителе осуществляется либо путем пропитывания носителя раствором осадителя, либо путем рас тирания носителя с осадителем.

          Образовавшиеся осадки в зависимости от растворимости располагаются в определенной последовательности по высоте колонки.Осадки закрепляются на колонке в результате задержания их в порах носителя, поверхностного взаимодействия кристаллов осадка с зернами носителя и сорбции на носителе вступившего в реакцию осадителя.Окислительно-восстановительная хроматография. В окислительно-восстановительной хроматографии разделение веществ обусловливается неодинаковыми скоростями реакций окисления — восстановления, протекающих между окислителем и восстановителем, которые содержатся в колонках, и нонами хроматографируемого раствора.Адсорбционно-комплексообрааовательная хроматография. В адсорбционно-комплексообразовательной хроматографии разделение веществ обусловливается различием в константах устойчивости их комплексных соединений. В качестве носителей используют сорбенты, способные удерживать комплексообразующий реагент и продукты его реакции с катионами металлов.Таким образом, хроматография это метод разделения, обнаружения и определения веществ, основанный на различии их поведения в системе из двух несмешивающихся фаз - подвижной и неподвижной. Это наиболее распространенный, надежный и универсальный прием разделения самых разнообразных смесей. Хроматография не только метод разделения. Поскольку хроматографические процессы зависят от природы и 11концентрации веществ, хроматография является важным методом идентификации и определения веществ.

Лабораторные  работы.

       На практике встречаются три типа изотерм адсорбции: выпуклая, вогнутая и линейная (рис. 107). Первоначальное распределение хроматографируемых веществ в колонке отражают кривые 1, затем при промывании колонки растворителем в зависимости от вида изотермы наблюдаются три варианта распределения сорбируемого вещества: а) при выпуклой изотерме адсорбции нижний край зоны становится более резким, а верхний размывается, это обусловливается различной скоростью движения хроматографируемого вещества в зависимости от его концентрации. Такое размывание хроматограмм называют образованием «хвостов» хроматограммы (см. рис. 107, а, кривые 2,3); б) при вогнутой изотерме адсорбции, наоборот, верхний край зоны более резкий, а нижний — растянутый (рис. 107, б, кривые 2, 3); в) при линейной изотерме адсорбции концентрация веществ на колонке распределяется симметрично вдоль зоны (рис. 107, в, кривые 2, 3).

Рис. 107. Распределение вещества в колонке  в зависимости от вида изотермы адсорбции  при промывании колонки чистым растворителем: а, б, в — изотермы адсорбции; 1, 2, 3 — кривые распределения вещества в колонке; М — количество введенного в колонку хроматографируемого  вещества;   — длина колонки; С — концентрация вещества в растворе, г; S — количество адсорбированного вещества, г.

Таким образом, вид изотермы адсорбции  дает представление о характере  распределения вещества в колонке  и основание для выбора условий  хроматографического разделения сложных  смесей.Изменение величины адсорбции  газообразного вещества с увеличением  его концентрации выражается уравнением изотермы Ленгмюра:

где a — величина адсорбции;   — величины, связанные с адсорбционной способностью поглотителя по отношению к данному газу; С — концентрация газа.

сли  , то

т. е. получаем уравнение прямой, выходящей  из начала координат (рис. 108).

в этом случае получаем уравнение прямой, параллельной оси абсцисс.

       Анализ уравнения Ленгмюра показывает, что при малых значениях С величина адсорбции (а) прямо пропорциональна концентрации, а при очень больших — является постоянной величиной, соответствующей насыщению поверхности адсорбента.

       Изотермы адсорбции Ленгмюра по своему виду аналогичны адсорбционным изотермам газов и жидкостей на твердых поверхностях.

Однако  надо учитывать, что при поглощении молекул из жидких сред процесс адсорбции  усложняется влиянием свойств растворителя, который, удерживаясь на поверхности  адсорбента, уменьшает адсорбируемость  растворенного вещества и искажает тип изотерм. Поэтому в таких  случаях для проведения хроматографического  процесса следует подбирать растворитель с наименьшей сорбционной способностью по отношению к применяемому адсорбенту.Процесс  последовательного извлечения веществ  из колонки может быть изображен  графически. Полученная при этом кривая носит название выходной кривой.При  проведении фронтального анализа растворов, содержащих большое количество растворенных компонентов, на выходной кривой возникает  соответствующее количество ступеней (рис. 109). Первая ступень соответствует  наименее адсорбирующемуся веществу, вторая — смеси двух компонентов, третья — трех компонентов, и последняя  ступень соответствует всем компонентам, входящим в состав исходного раствора.

Рис. 108. Изотерма адсорбции.

Рис. 109. Выходная кривая фронтального анализа: С — концентрация; V — объем  раствора, вытекающего из колонки.

Рис. 110. Выходная кривая вытеснительного  анализа: С-концентрация; t - время, мин (объем,  ).

 

 

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы.

1. Аналитической химии.  Физико-химические методы анализа.  Под ред. Е. Н. Дорохова, Г.  В. Прохорова, - М.: Высш. шк.., 2005. - 256с.

2. Курс аналитической  химии. Качественный анализ, книга  первая. Под ред. А. П. Крешков.  Изд. 5-е, исправленное. - М.: Химия, 1999. - 416 с.

3. Курс аналитической  химии: Учеб. для с.-х. вузов. - 6-е  изд., испр. и доп. - М .: Высш. шк. 2000. - 495с.

4. Аналитическая химия.  Книга 2. Физико-химические методы  анализа. Под ред. В.П. Васильева, - М.: Дрофа, 2004. - 384с