додати матеріал


Якісний аналіз компонентів

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Реферат на тему:
Якісний аналіз компонентів

Хроматографіст, початківець працювати в області високоефективної рідинної хроматографії, повинен ознайомитися з основами якісного аналізу. Якісний аналіз застосовують для ідентифікації відомого продукту, отриманого новим шляхом або перебуває в суміші з іншими продуктами. Він необхідний при виділенні зі складних біологічних, хімічних сумішей різних компонентів, що особливо важливо в медицині, криміналістиці, екології, для контролю за перебуванням деяких ліків і хімічних продуктів і їх метаболітів у біоматеріалів. Знайомство з основами якісного аналізу допоможе уникнути типових помилок, наприклад, відрізнити домішки в зразку від домішок у розчиннику або перевіряти чистоту речовини не на одній довжині хвилі спектрофотометра, а на різних і т.д.
Перш ніж приступити до аналізу, необхідно встановити, чи весь зразок елюіруется з колонки даною системою розчинників чи ні. Щоб бути впевненим у повному елюювання, необхідно зібрати всю витікаючу з колонки рідина, упарити розчинник, зважити залишок і знайти ступінь вилучення зразка.
Ідентифікацію компонентів у ВЕРХ можна проводити трьома способами: 1) використовувати інформацію про утриманні; 2) дослідити зони, отримані при розділенні у колонці рідинного хроматографа, методами спектрального або хімічного аналізу; 3) безпосередньо підключити спектральний аналізатор до колонки.
Для реєстрації піків в хроматографії використовують утримуваний об'єм V R або час утримування t R. Обидві величини є характеристикою речовини в даній хроматографічної системі. Так як час утримування розділяється речовини складається з часу взаємодії у колонці і часу проходження порожніх ділянок трубки, воно змінюється від приладу до приладу. Зручно мати речовина, не утримується даної колонкою, прийнявши його за стандарт, час і обсяг утримування якого t 0, V 0. Хроматографування речовини і стандарту необхідно проводити при одних і тих же умовах (тиску і швидкості потоку). Поправку на мертвий об'єм можна врахувати, використовуючи виправлене час утримування tn або виправлений об'єм утримування V R, за формулою
t R '= t R - t 0
При ідентифікації за даними про утриманні, відомі індивідуальні речовини, які можуть бути присутніми в зразках, поділяють в тій же самій хроматографічної системі, і для них отримують значення t R. Порівнюючи ці значення t R з часом утримування невідомого піку, можна виявити, що вони або збігаються, і тоді ймовірно, що піки відповідають одному й тому ж речовини, або t R відомого речовини не відповідає t R невідомою зони. Тоді все-таки можлива орієнтовна оцінка значень t R речовин, не доступних для безпосереднього вимірювання ступеня їх утримування. Розглянемо обидва варіанти.
У першому випадку, очевидно, необхідно попереднє вивчення зразка для постулювання присутності в ньому конкретних речовин. При роботі з простими сумішами неважко визначити, чи збігається ступінь утримування зон зразка і відомих речовин, чи ні, тобто значення t R однакові або розрізняються. У разі складних сумішей відразу кілька речовин можуть елюіроваться зі схожими значеннями t R, і реально отримані при хроматографічному поділі зони перекриваються. У результаті отримання точних значень t R для різних зон стає неможливим. Надійність ідентифікації зростає при підвищенні роздільної здатності, більш ретельному контролі умов поділу, багаторазовому вимірі значень t R і усередненні знайдених величин. При цьому хроматографічне розділення відомого і невідомого речовин має чергуватися. При поділі складних сумішей значення t R речовини може змінюватися під впливом матриці самого зразка. Такий вплив можливо на початку хроматограми і при перекривання піків; можливо також затягування зон, про що вже згадувалося.
У подібних випадках слід додати стандарт до зразка у співвідношенні 1:1. Якщо речовини ідентичні, значення t R вихідної речовини не зміниться, і на хроматограмі отримують тільки один пік. Якщо є прилад з циклічною системою хроматографування, то для надійності ідентифікації бажано суміш пропускати через колонку кілька разів.
Відомості про ступінь утримування можна знайти і в літературі, проте цінність цієї інформації обмежена. Так як колонки навіть однієї партії дають погану відтворюваність, літературні значення не завжди відповідають істинному значенню t R на цій колонці. Для адсорбційної хроматографії можливо, однак, пророкування t R на підставі літературних даних. Інші труднощі, пов'язана з використанням літературних значень t R,-складність їх пошуку в спеціальній літературі, хоча бібліографічні огляди, що публікуються в Jornal of chromatography, мають оновлюваний покажчик за типами речовин.
У другому випадку, коли часи утримування відомих сполук і зон зразка не збігаються, є можливість передбачити час утримування невідомого компонента. Цілком надійні передбачення відносного утримування на підставі даних про структуру в просторово-Ексклюзійна хроматографії. Менш точні вони в адсорбційної, розподільної хроматографії й особливо при роботі на хімічно прив'язаною фазі. Для іонної та іон-парної хроматографії речовин з відомою р Ка можливі лише приблизні визначення значень t R. Завжди легше передбачити відносне утримування або значення α, ніж абсолютні значення k '. Відносні значення t R легше оцінити для споріднених сполук або похідних, наприклад заміщених алкілкарбонових кислот або похідних бензолу.
При ізократіческом поділі гомологів або олігомерів іноді спостерігається наступна закономірність:

lgk '= A + Bn,
де A і В - константи для ряду вибраних зразків і для даної хроматографічної системи (на одній і тій же колонці, з такою ж рухомою і нерухомою фазами); n-число однакових структурних одиниць в молекулі зразка.
У градієнтному режимі при лінійному зміні сили рухомої фази рівняння приводиться до вигляду
t R = A '+ B'n,
тобто значення t R лінійно змінюються зі зміною n.
Введення в молекулу зразка функціональної групи j буде приводити до зміни k 'в першому рівнянні на деякий постійний коефіцієнт αj в даній хроматографічної системі. Можна отримати групові константи αj для різних заміщуючих груп j, значення яких будуть зростати при збільшенні полярності функціональних груп, в усіх видах хроматографії, крім обернено-фазною, де значення констант будуть зменшуватися із збільшенням полярності.
Деякі групові константи а для різних заміщуючих груп j наведено в табл. 1.
У адсорбційної хроматографії перше рівняння не завжди застосовно, так як воно справедливо за умови, що всі ізомери мають одне і те ж значення k ', що не завжди дотримується. Можна, однак, побудувати графік залежності lgk / одних і тих же сполук на одній колонці щодо lgk 'тих же сполук, але на іншій колонці або щодо відповідних характеристик у тонкошарової хроматографії, наприклад, lg [(1-Rf) / Rf], і при цьому зазвичай отримують лінійну залежність.
При зіставленні даних про утриманні речовин можна використовувати значення коефіцієнта ємності k ', так як на нього на відміну від t R не впливають швидкість рухомої фази і геометричні особливості колонки.
Поділ на хімічно прив'язаною фазі аналогічно поділу за методом розподільної хроматографії з аналогічними фазами, і тому дані з екстракції при рівноважному стані можуть бути використані для передбачення часу утримування.
Таблиця 1. Групові константи αj для різних заміщуючих груп j в різних рідинних хроматографічних системах (значення вказані для заміщення в ароматичному кільці)
Замісна Група
Адсорбційне поділ на силикогель
Розподільний поділ на обащенной фазі вода - н-октанол
Поділ на зверненій хімічно прив'язаною фазі з відношенням метанол - вода (1:1)
-Br-Cl-F
-CH2
^-CH3
-O-CH3
-NO2
-CN
-CHO
-CO2CH3
-COCH3
-OH
-NH2
-COOH
-CONH2
0.5
0.15
0.7
0.8
1.7
2.1
2.3
3.7
4.9
5.2
22
22
55
200
450
7.2 5.1 1.4 3.6 4.1 1.0 0.5 0.3
1.0
0.3
0.2
0.06
0.50
2
1.9
0.9 0.7 0.5 0.5 1.1 0.6 0.3 0.3 0.1
У іонообмінної хроматографії на ступінь утримування впливають три чинники: ступінь іонізації кислот і підстав, заряд іонізованої молекули і здатність речовини з водного рухомої фази, використовуваної в іонообмінної хроматографії, мігрувати в органічну фазу. Останнє залежить від молекулярної маси з'єднання і його гідрофобності. Отже, більш сильні кислоти або основи сильніше утримуються при аніонообмінної або катіонообмінної поділі. При зниженні р Кα окремої кислоти, що входить до зразка, утримування зростає при поділі ряду кислот за рахунок аніонного обміну, а при збільшенні р Кα збільшується утримування основ при їх поділі за рахунок катіонного обміну.
Таким чином, збіг значень часу утримування відомого речовини з піднаглядним дає можливість припустити їх ідентичність. Достовірність ідентифікації зростає, якщо проводити порівняння хроматограм відомого речовини та невідомого компонента в різних умовах. Якщо речовини в адсорбційної і обернено-фазною або іонообмінних і Ексклюзійна хроматографії ведуть себе однаково, надійність ідентифікації зростає. Якщо достовірність ідентифікації при рівності відносного утримування становить 90%, то при вивченні поведінки цих же речовин в умовах істотно відрізняються достовірність ідентифікації складає вже 99%.
Цінною характеристикою речовини, що застосовується при ідентифікації, є ставлення сигналів, отриманих для даної речовини на двох різних детекторах. Аналізоване речовина після виходу з колонки проходить спочатку через перший детектор, потім через другий, а сигнали, що надходять з детекторів, реєструються одночасно за допомогою многоперьевого самописця або на двох самописцях. Зазвичай застосовують послідовне з'єднання ультрафіолетового детектора (більш чутливого, але селективного) з рефрактометром, або ультрафіолетового з детектором по флуоресценції, або двох ультрафіолетових детекторів, що працюють на різних довжинах хвиль. Відносний відгук, тобто відношення сигналу рефрактометра до сигналу фотометра, є характеристикою речовини за умови, що обидва детектора роблять у своєму лінійному діапазоні; це перевіряється введенням різних кількостей одного і того ж речовини. Якісну інформацію можна отримати, працюючи на фотометричних детекторах, забезпечених пристроєм для зупинки потоку (Stop flow) і дозволяють реєструвати спектр виходить з колонки піку, поки він знаходиться в проточній кюветі, порівнюючи його зі спектром відомого з'єднання.
Значний інтерес при ідентифікації представляють сучасні, поки ще дорогі, спектрофотометри з діодним гратами.
Цілком невідому речовину неможливо ідентифікувати тільки за допомогою високоефективної рідинної хроматографії, необхідні й інші методи.
ІДЕНТИФІКАЦІЯ РЕЧОВИН НЕХРОМАТОГРАФІЧЕСКІМІ МЕТОДАМИ
У деяких випадках ідентифікація невідомої речовини може бути забезпечена збором фракції, відповідної піку хроматографічного розділення, і наступним аналізом цієї фракції фізичними або хімічними методами. При цьому рухлива й непорушна хроматографічні фази повинні бути очищеними, щоб фон від фази був зведений до мінімуму, вони не повинні вступати в хімічну реакцію з розчиненим речовиною, повинні бути сумісними-з хроматографічної системою, яка використовується для розділення та виявлення піку. Нерухома фаза не повинна виноситися з колонки. Крім того, обидві фази не повинні заважати ідентифікації допоміжними методами і бути летючими, щоб їх можна було легко видалити випарюванням, фракції зазвичай збирають вручну, хоча можливе застосування колектора фракцій. Для забезпечення чистоти, відповідної піку збирається фракції, внутрішній об'єм трубки між детектором і виходом каналу для збору фракцій повинен бути мінімальним. Цей обсяг повинен бути визначений і внесені поправки на затримку між реєстрацією піку детектором і фактичним виходом піку з каналу для збору фракцій. Фракції зручно збирати в чисті, сухі, захищені від попадання світла посудини з нагвинчують кришками і тефлоновими прокладками для уникнення забруднень. Можливий барботаж цих фракцій чистим азотом або гелієм. Розчинники видаляють із зразка випарюванням, продувкою газом, нагріванням ІК-лампою. Воду і суміші органічних розчинників з водою видаляють випарюванням або ліофільної сушкою. Летючі буферні з'єднання видаляють при підвищених температурах.
Мас-спектрометрія - найбільш надійний і повний метод визначення структури речовини, молекулярної маси, його хімічної формули. Цей високочутливий метод дозволяє працювати всього з 0,005 мкг речовини і встановити як фрагментарний складу молекули, так і її елементне будову.
Розгляд ідентифікації невідомих речовин за допомогою мас-спектрометрії не входить у завдання цього видання. Слід зазначити, однак, що більшість неіонних, навіть відносно малолетучих речовин вдається проаналізувати, використовуючи зазвичай застосовується в мас-спектрометрії метод збудження електронним ударом. Нелеткі або іонні сполуки визначають при використанні методів хімічної іонізації, польовий десорбції та інших спеціальних прийомів.
Зразок, попередньо упарену до 1-2 крапель (обсяг 25-50 мкл), переносять микрошприца у вхідний зонд мас-спектрометра, повільно випаровують і аналізують. При цьому необхідно виконувати холості досліди, відбираючи аналогічну фракцію до виходу даного нас піку, упарюючи її і вводячи в мас-спектрограф, щоб переконатися у відсутності фонових домішок, які можуть дати значні піки і заважати правильній ідентифікації.
Для спектрального аналізу в інфрачервоній області потрібно відносно невелика проба - 5 мкг на твердому вигляді і 50 мкг в розчині. Чутливість підвищується при використанні методів, заснованих на перетворенні Фур'є, при цьому досить всього 0,05 мкг проби. Цей метод аналізу чудово доповнює дані, отримані на мас-спектрометрі, і дає інформацію про функціональні групах, а іноді і про структуру речовини. Є декілька прийомів, що дозволяють аналізувати розділені на хроматографі речовини за допомогою ІЧ-спектрофотометра. Найбільш простим є концентровано на таблетці КВЧ. Зібрану з хроматографа і упарену до 1-2 крапель фракцію наносять микрошприца на 5-10 мг порошку броміду калію, причому кожну нову порцію розчину випарюють на таблетці, пропускаючи сухий струм інертного газу.
Рис.1. Посудина для концентрування зразка на мікротаблетке КВГ для спектрального аналізу:

1 - КВГ; 2 - зібрана фракція, 3 - голка для підшкірних ін'єкцій, 4 - подача сухого азоту
Інший шлях полягає у випаровуванні всієї зібраної фракції в посудині з опуклим дном (рис. 1), на якому знаходиться порошок броміду калію. Розчинник повністю видаляють, а порошок броміду калію перемішують і спресовують в мікротаблетку. Таблетку з броміду калію можна безпосередньо перенести в зону мас-спектрометр або в ІЧ-спектрофотометр. Можна вводити концентровану фракцію в мікрокювет спектрофотометра і сканувати, використовуючи компенсуючий розчинник. Метод, заснований на перетворенні Фур'є, дає досить високу чутливість.
Застосовують метод аналізу в ІК-області з використанням комбінаційного розсіювання. Розчинник, що містить речовину, випарюють на спеціальній платівці, на якій залишається тонка плівка, після чого знімають спектральну характеристику. І тут для підвищення чутливості бажано мати прилад з перетворювачем Фур'є.
Для ідентифікації хроматографічних піків можна використовувати спектри, що визначають структури, що містять 1 Н, 11 В, 13 С, 19 F, 31 Р. Хоча для спектрів ЯМР потрібна велика кількість зразка (до 1000 мкг), при застосуванні методів, заснованих на перетворенні Фур'є, значно підвищується чутливість, так як багаторазове сканування покращує відношення сигналу до шуму і дозволяє працювати з малими (до 5 мкг) кількостями зразка. Розчинник видаляють з хроматографічної фракції повністю і замінюють його відповідним для ЯМР розчинником.
З інших методів ідентифікації слід відзначити елементний аналіз, що вимагає від 200 до 1000 мкг речовини, полярографії (0,01 мкг речовини), спектрофлуоріметри-, (0,05 мкг речовини) і, нарешті, спектральний аналіз в УФ-та видимій областях (0 , 1 мкг).
Простим, надійним і зручним способом визначення функціональних груп є кольорові селективні реакції, для яких потрібно всього 0,1 мкг речовини. Збіг часу утримування і відповідна кольорова реакція є надійним підтвердженням правильності структури. Іноді достатньо розчинник, який застосовується в рідинної хроматографії, лише частково упарити, а в деяких випадках його слід повністю замінити відповідним розчинником. У табл. 2 наведено приклади кольорових реакцій для впізнання функціональних груп.

Таблиця 2. Якісні реакції визначення функціональних груп
Тип речовини
Реактив
Придбаний колір Межа
виявлення, мкг
Виявлені речовини
Спирти
Альдегіди Кетони
Біхромат калію, азотна кислота Нітрат церію
2,4-динитрофенола Реактив Шиффа 2,4-динитрофенола
Блакитний
Бурштиновий
Жовтий Рожевий Жовтий осад
20
100
20 50 20
C1-C8 C1-C8
C1-C6 C1-C6
C ^-C8
Ефіри
Гідроксамат заліза
Червоний
40
C1-C5
Меркаптани
Нітропрусид натрію
Ізатином
Ацетат свинцю
Нітропрусид натрію
Червоний Зелений Жовтий осад
Червоний
50
100
100
50
C1-C9 C1-C9 C1-C9
C2-C12
Сульфіди
Дисульфіди
Нітропрусид натрію ізатином
Реактив Гінзберга нітропрусид натрію гідроксамат заліза - пропіленгліколь Формальдегід, сірчана кислота
Червоний Зелений Помаранчевий Червоний, блакитний Червоний
50
100
100
50
40
C2-C6 C2-C6 C1-C4 C1-C4 C2-C5
Аміни Нітрили
Ароматичні сполуки
Бордовий
20
C6H ^-C6H4-C4
Аліфатичні
неграничні
з'єднання
Те ж
Бордовий
40
C2-C8
Галогеналкіли
Спиртовий розчин AgNOa
Білий осад
20
C1-C5
СПЕКТРАЛЬНИЙ АНАЛІЗ БЕЗПОСЕРЕДНЬО У хроматографічної системи
Розроблено комплексні автоматизовані системи, що дозволяють вводити речовина після поділу у колонці хроматографа безпосередньо в спектрофотометр, але подібне обладнання є досить дорогим, потребує значної підготовки оператора і має ряд обмежень. Для багатьох задач застосування таких систем недоцільно, а іноді навіть непридатне.
Як і в випадку газової хроматографії існує кілька систем сполучення з мас-спектрометром. Ці системи, природно, повинні забезпечувати ефективний перенесення піку розчиненої речовини, мати високу чутливість при ступеня вилучення зразка більше 30% і давати можливість вибору потрібного виду рідинної хроматографії та режиму роботи мас-спектрометра. Така система повинна гарантувати швидкий, надійний аналіз при мінімальних вимогах до підготовки оператора. Необхідно також забезпечити можливість швидкого і повного видалення розчинника, застосованого в якості рухомої фази; нарешті, перенесення піку повинен бути відтворюваним.
Можливе підключення до рідинного хроматографа ІЧ-спектрометра з перетворювачем Фур'є. При цьому хімічна структура речовин, відповідних пікам на хроматограмі, може бути ідентифікована за допомогою даних, записаних в бібліотеку спектральної інформації системи.

Література
1. Енгельгардт X. Рідинна хроматографія при високих тисках: Пер. з англ. М., Мир, 1980. 245 с.
2. Рідинна колонкової хроматографії / Под ред. 3. Дейла, К. Мащека, Я. Янакі. Пер. з англ, (в 3-х томах). М., Мир, 1978.
3. Остерман Л. А. Хроматографія білків і нуклеїнових кислот. М., Наука, 1985. 536 с. 9 Berendsen GE, DeGalan R. / l. Chromatogr., 1980, v. 196, No. 1, p. 21-37.
4. Cooke NHC, Olsen / (. / J. Chromatogr. Sci., 1980, v. 18, p. 1-12.
5. Scottt CD, Lee NE / J. Chromatogr., 1973, v. 83, p. 383-393.
6. Kabra PM, Marion LJ Liquid Chromatography in Clinical Analysis. Humana Press, Cliftond, 1981. 466 p.
7. Edelson EH, ea / J. Chromatogr., 1979, v. 174, p. 409-419.
Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Хімія | Реферат
52.5кб. | скачати


Схожі роботи:
Якісний аналіз
Якісний аналіз музики як виду мистецтва
Якісний аналіз та експериментальні завдання на розпізнавання основних класів неорганічних речовин
Сигнатурний аналіз Вимірювання параметрів і характеристик волоконно оптичних ліній зв`язку та їх компонентів
Аналіз нелінійних ефектів які обмежують пропускну здатність оптичних компонентів тракту та
Якісний підхід у соціології
Якісний метод дослідження із застосуванням індикаторів Ваговий метод вимірювання швидкості корозії
Створення компонентів JavaBeans
Установка компонентів в Дельфи
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru