Тонкослойная хроматография

Тонкослойная хроматография (тсх)

Тонкослойная хроматография

Вметоде ТСХ хроматографирование веществпроисходит в тонком слое сорбента (оксидалюминия) нанесенного на твердую плоскуюподложку их алюминия или полимера(хроматографическая пластинка).

Разделениев этом методе происходит на основесорбции-десорбции.

ТСХв качестве подвижной фазы используетлибо чистые вещества (этилацетат, бензол,этанол), либо смеси веществ в определенномсоотношении.

Техникапроведения анализа

1)Нанесение анализируемой пробы.

Проводятлинию на расстоянии 1 см от края пластинки(линия старта). На нее наносят с помощьюкапилляра несколько капель анализируемогообразца.

2)Хроматографирование.

Пластинкус нанесенной пробой помещают вхроматографическую камеру (с небольшимколичеством растворителя). Погружаютее в растворитель до линии старта.Благодаря капиллярным смолам растворительподнимается вверх по слою сорбентаувлекая за собой анализируемые веществапри этом происходит их разделение.

3)Сушка пластинки.

4)Обработка результатов.

Способыидентификации:

ТСХчаще всего используется как качественныйметод для идентификации веществ.

1.ОпределениеRfразделенных веществ.

Rf– подвижность, которая рассчитываетсяпо экспериментальным даннымразделенных

2.Цветныереакции.Служат для определения местоположенияраздельных компонентов (обработка H2SO4парами I2),возможно определение класса веществаили идентификации, при наличиииндивидуальной реакции.

3.Сравнениесо свидетелями.При проведении хроматографированиясмеси предполагаемого состава на линиюстарта наносят известные вещества(свидетели).

4.Физико-химические методы идентификации.Разделенные вещества снимают с пластинкивместе со слоем сорбента, а затеманализируют подходящим физико-химическимметодом.

Развитие метода

Совмещениехроматографических методов с другимивидами физико-химических методованализа.

20. Теоретические основы гравиметрического метода анализа. Аппаратура. Характеристика метода

Сущностьэлектрогравиметрического метода (ЭГМА)состоит в количественном выделенииопределяемого вещества на предварительновзвешенном электроде и установлениеего содержания по привесу.

Методв основном применяется для определенияметалла, который отлагается на катодев виде чистого металла (например,серебро), либо в виде его оксида.

Воснове анализа лежит реакция электролиза.

Электролизомназывается окислительно-восстановительныйпроцесс, связанный с разложением веществапри прохождении постоянного электрическоготока, через раствор или расплавэлектролита.

Воснове метода лежат законы Фарадея. Впроцессе электрогравиметрическогоанализа важно понятие выход по току.

Выходпо току, является важной количественнойхарактеристикой эффективности и точностиметода, поэтому ЭГМА следует проводитьпри 100% выходе (идеальный случай) или приабсолютно точном выходе по току.

Припроведении электроанализа недопустимо,чтобы наряду с металлом на катодевыделялся какой либо продукт. Нельзя,чтобы шел электролиз воды, т.к. выделяетсяводород, который мешает создаватьнормальную кристаллическую решеткуметалла.

ЭГМАидет при большем напряжении, чемнапряжение соответствующее расчетам.

Впроцессе проведения электролизавозникает поляризация, которую тожеследует преодолеть.

Крометого необходимо приложить напряжениедля преодоления сопротивленияэлектролитической ванны и контактов.Поэтому напряжение разложение равняетсясумме напряжения разложения иона,напряжения разложения воды, напряженияполяризации и напряжения сопротивления.

Перенапряжениемназывается разница между напряжениемразложения и напряжением электролиза.

ВЭГМА любую электрохимическую реакциюможно рассматривать как ряд последовательныхпроцессов:

1ст. — подвод реагента к электроду;

2ст. — собственно электрохимическаяреакция;

3ст. — отвод реагента от электрода.

Отсюдавозникают различные типы перенапряжения:

перенапряжениедиффузиивозникает в случае, когда скоростьреакции лимитируется первой и третьейстадией;

перенапряжениеэлектрохимической реакции.Возникает, если лимитирующей стадиейявляется вторая, а перенапряжение будетрезультатом прохождения частицы черездвойной электрический слой.

Т.о.перенапряжение возникает вследствиеполяризации электрода в результатезамедленного протекания определеннойстадии суммарного электрохимическогопроцесса.

Концентрационнаяполяризация

Онанаблюдается на стадиях транспортировкипродуктов к электроду и от него,концентрационная поляризация тесносвязана с диффузией, а доставка исходныхпродуктов к поверхности электродовможет осуществляться тремя видамидиффузий:

Миграционнаядиффузия – этопередвижение ионов под действиемградиента электрического поля возникающегов электролите при прохождении черезнего электрического тока. Направлениедвижения ионов зависит от их знаков, аскорость от чисел переноса.

Конвективнаядиффузия -это перенос частиц растворяемоговещества с потоком движущейся жидкости.

Молекулярнаядиффузия-это перемещение частиц или ионов поддействием градиента концентрации,возникающего в растворе при качественнойи количественной не однородности.

Дляустранения концентрационной поляризациинужно использовать вещества, которыеназываются деполяризатора, которыесдвигают потенциал в положительнуюсторону, кроме того при электролизерастворов вводят такие деполяризаторы,которые восстанавливаются до водорода.

Такимдеполяризатором часто является HNO3в результате электролиза, которогообразуется оксид азота NO,который обладая большой молекулой ненарушает кристаллической структурыметалла.

ЭГМАможет быть осуществлен двумя методами:

-методом внутреннего электролиза;

-методом внешнего электролиза.

Внутреннийэлектролиз

Методполучил свое название вследствие того,что выделение происходит внутриработающего гальванического элемента.

Какправило, в качестве катода используютматериал сходный с раствором. Лучшеиспользовать платиновый электрод, а вкачестве анода использовать электрод,выполненный из металла с большимотрицательным значением потенциала.

Как правило, в качестве анода используютцинковый электрод.

Чтобы на цинковомэлектроде не происходило отложениеметалла с последующей цементизацией,его необходимо защитить, поэтому егоне просто опускают в раствор электролита,а помещают в пористый стаканчикзаполненный раствором KCl.

Даннымметодом можно определить не только одинион, а больше. Кроме того, в отдельныхслучаях при большой разнице потенциалаопределяемых ионов, от одного можноизбавиться, переведя его в комплекснуюсоль.

Характеристика:

+прост в оформлении; высокая точность;

‒ токиочень малы, поэтому процесс оченьдлительный.

Внешнийэлектролиз

Вданном методе напряжение подается отаккумулятора (1) и регулятора сопротивления(3). Сила тока измеряется гальванометром(2). 4,5 – электроды. 6 – электролитическаяячейка заполненная раствором электролита.

Особенностьюданного метода являются сетчатыеплатиновые электроды, выполненные ввиде цилиндров. Для предотвращения ихсоприкосновения имеются специальныерезиновые прокладки.

Известно,что между временем протекания анализаи силой тока существует прямая зависимость.Однако применение больших токов приводитк тому, что на катоде не успеваютсформироваться кристаллические структурыметалла. Осадок получается рыхлым,вплоть до его осыпания. Поэтому в каждомслучае необходимо подбирать силу токаиндивидуально.

Вовнешнем электролизе большое значениеимеет даже не сила тока, а плотностьтока:

Именнопоэтому платиновые электроды делаютсясетчатые, чтобы их поверхность былабольшой.

Характеристика:

Методиспользуется для металлов; проводитьсябыстрее, чем предыдущий, но обязательнонеобходимо определять выход по току.

КосвенныйЭГМА – называется кулонометрический.

Впроцессе его проведения используетсяизмерение количества электричества.

Количествоэлектричества определяется кулонометром.

1)Весоваякулонометрия

Платиновыйтигель (2) соединен с взвешивающимприбором (3). В тигель опускается серебряныйили медный электрод, погруженный враствор AgNO3или CuSO4.

В электролитическую ячейку подаетсянапряжение и на электроде (1) начинаетсявыделение металла (серебро или медь).Через n-оеколичество времени происходит убыльмассы раствора.

Тигель становится легче,что отмечается на весах, которые в своюочередь могут быть отградуированы вединицах количества электричества.

Кулонометрыданного типа отличаются очень высокойточностью.

2)Титрационныекулонометры

Вэлектролитическую ячейку помещают дваэлектрода отделенные друг от другаполунепроницаемой перегородкой.

Кулонометрыэтого типа используются тогда, когдапри прохождении электрического токачерез раствор, образуется какое-либовещество, которое может быть оттитровано.

3)Газовыекулонометры

Бюреткузаполняют раствором способным разлагаться,давая при этом газообразное вещество,растворы кислот, солей, оснований.

Приэтом на катоде выделяется водород, а нааноде кислород. Выделившийся газ собираютв верхней части сосуда, которая можетбыть отградуирована в кулонах.

Различаютдва вида кулонометрического анализа:прямую и косвенную кулонометрию.

-В методах прямой кулонометрии анализируемоевещество подвергается электрохимическомупревращению в самой ячейке.

-В косвенной кулонометрии определяемоевещество реагирует с титрантом. Титрантполучается в кулонометрической ячейкепри электролизе специально подобранногораствора.

Прямаякулонометрия проводится приконтролированном потенциале

Напряжениеот аккумуляторной батареи (1) черезрегулируемое сопротивление (2) подаетсяв кулонометр (6) куда опущены медные илисеребряные электроды.

Анализируемыйраствор в кулонометрической ячейке(5), куда опущены 3 электрода, побочныйэлектрод (4), электрод сравнения (3) (ХС)и вспомогательный электрод (7) опущенныйв пористый стакан. Потенциал определяетсямили вольтметром (9) , а сила токомгальванометром (8). Т.к.

данный методпроводится при контролированном, т.е.постоянном потенциале, то необходимоследит за ее величиной и регулироватьсопротивление (2).

Вданном методе изменение силы тока помере протекания реакции в электролитическойячейке от времени, представляетзависимость lnJ=f(τ),которая представляет собой прямую линию

Точкаэквивалентности определяется отдельнымиметодами:

1. фотометрическим 2. потенциометрическим 3. амперометрическим

Кулонометрическийанализ при контролируемой силе тока

Переключатель(4) питается стабилизирующим напряжениемот аккумулятора (1), в сеть включеносопротивлении (2) и гальванометр (3).Гальванометр (3) контролирует силу токапри анализе. Переключатель соединен спотенциометром (6) и секундомером (5), покоторому определяется время реакции.При включение генераторной цепиначинается электрохимическая реакция.

Генераторная цепь содержит 2 генераторныхэлектрода.Назначение генераторныхэлектродов состоит в генерированиетитранта, при прохождение электрическоготока через ячейку. Один из электродов(8а) называют рабочим, а (8б) вспомогательным.

Кроте того в эту же ячейку опущены 2индикаторных электрода (7), которыепредставляют собой металлическиеэлектроды Pt→Pt,либо системы Pt→ХСэлектрод или Pt→КЭэлектрод. Вспомогательный электрод(8б) помещен в пористый стаканчикзаполненный раствором KCl.В измерительной схеме находитсяаккумулятор (11), гольванометр (13) ивольтметр (10), а так же регуляторсопротивления (12).

Приборы показания,которого отвечают за ход химическойреакции, это гальванометр (13). По меретого как протекает химическая реакцияизменяется сила тока. По результатаманализа строят графики J=F(τ)

Видграфика зависит от природы пары: титруемоевещество — титрант:

1график: оба вещества являютсяэлектрохимически активными, т.е.сопряженные пары есть и у титранта и утитруемого вещества.

2график: титруется вещество,которое является электрохимически неактивным, после достижения точкиэквивалентности появляется сопряженнаяпара у титранта.

3график: электролитически активнымявляетсятитруемоевещество,а титрант являетсяэлектролитически не активным.

Характеристикаметодов:

Кулонометрическоетитрование при контролируемой силетока имеет ряд, преимуществ по сравнениюс кулонометрией приконтролированном потенциале: нетнеобходимости готовить раствортитранта,стандартизировать его, т.к.

титрант генерирует в кулонометрическойячейке в количественеобходимом для анализа; легкоанализируется,многие легко летучие вещества,а так же множествоорганических соединений; Этометод малых концентраций ± 0,05моль/л;высокаячувствительность 10-6моль/л; высокаяселективность;возможностьавтоматизации;метод являетсяуниверсальным.

Тонкослойная хроматография (ТСХ)

Тонкослойная хроматография
Подробности 14 Сентябрь 2013 Administrator

Область применения
Оборудование
Рекомендации
урок

Тонкослойная хроматография – способ анализа (реже препаративного разделения) смесей жидких или твердых веществ, основанный на различном сродстве разделяемых веществ к неподвижной (сорбент) и подвижной (элюент) фазам. Как правило, чем лучше вещество сорбируется неподвижной фазой — тем медленнее вещество двигается по пластине. Тонкослойная хроматография чрезвычайно чувствительный метод, позволяет обнаруживать до ~0.5 масс.-% примесей.

Область применения

  1. Анализ смесей жидких или твердых веществ, различающихся по Rf.
  2. Анализ реакционных смесей, мониторинг протекания химических реакций.

  3. Определение чистоты конечного продукта.

Оборудование

Типичный прибор для проведения ТСХ анализа приведен на рисунке:

  1. Капилляр. Представляет собой стеклянную трубку с внутренним диаметром 0.3-1.0 мм, вытянутую в пламени(см. урок по вытягиванию капилляра, Важно! Оба конца капилляра должны быть открыты).

    Края капилляра должны быть ровными, чтобы не царапать слой сорбента и при легком прикосновении переносить раствор вещества на пластину. Важно!Чем уже капилляр, тем легче получить небольшое пятно вещества на пластине.

    В качестве капилляра также удобно использовать насадки для пипетмана (см. фото выше).

  2. Ёмкость для ТСХ. Химический стакан с плоским дном, на дно которого наливается элюент слоем 4-6 мм. Для воспроизводимых результатов дно и стенки емкости выкладываются фильтровальной бумагой, которая пропитывается элюентом. Емкость закрывается крышкой (или чашкой Петри, часовым стеклом) для избежания испарения элюента.

  3. Элюент.

    • Требования к элюенту (см. Подбор элюента и сорбента для тонкослойной (ТСХ) и колоночной (КХ) хроматографии).

      1. Выделяемые вещества не должны взаимодействовать с элюентом или разрушаться в его присутствии. Пример: гидролиз эпоксидов или ацеталей водой на силикагеле.

      2. Элюент может быть или индивидуальным растворителем или смесью нескольких растворителей. Растворители должны легко удаляться после проведения анализа (поэтому диметилсульфоксид (ДМСО) или диметилформамид (ДМФА) не подходят из-за высокой температуры кипения).

      3. Элюент подбирают таким образом, чтобы пятно целевого вещества выходило с Rf не более 0.5-0.6 после одного прогона хроматограммы и было хорошо дифференцировано от примесей (~0.1 Rf). Если на старте остались еще вещества (Rf = 0, «сидят на старте»), следует сменить элюент и проанализировать состав этой смеси. Иногда целевое вещество может «сидеть на старте».

      4. Если под действием растворителей различной полярности (полярных (метанол, возможно с добавлением уксусной кислоты или триэтиламина) и неполярных (гексан, пентан)) вещество не сдвигается со старта или двигается с фронтом, следует перейти к другому сорбенту.

        Пример: Rf = 0, так ведут себя высоко полярные вещества (ионные жидкости, амины) на силикагеле; или неполярные вещества на сорбентах с обращенной фазой.

        Пример: Rf = 1, так ведут себя неполярные вещества на силикагеле; или высоко полярные вещества (ионные жидкости, амины) на сорбентах с обращенной фазой. Ряд растворителей по полярности см. здесь.

    • Количество элюента. Элюент наливается в емкость до образования слоя 4-6 мм. Важно! Пластину погружают в элюент так, чтобы пятна веществ не соприкасались непосредственно с элюентом, иначе произойдет вымывание веществ в элюирующую смесь.

  4. Сорбент. Выбирается исходя из свойств разделяемой смеси.
    • Требования к сорбенту.
      1. Разделяемые вещества не должны разрушаться в присутствии сорбента. Пример: разделение и очистка ацеталей на силикагеле (у него кислая реакция) практически невозможна из-за их разрушения. В то время как на нейтральном Al2O3 их удается эффективно разделить.
        См. также как с помощью ТСХ определить разлагается ли вещество на данном сорбенте.
      2. Если под действием растворителей различной полярности (полярных (метанол, возможно с добавлением уксусной кислоты или триэтиламина) и неполярных (гексан, пентан)) вещество не сдвигается со старта или двигается с фронтом, следует перейти к другому сорбенту (от полярного сорбента к неполярному и наоборот).

        Пример 1: Rf = 0, так ведут себя высоко полярные вещества (ионные жидкости, амины) на силикагеле; или неполярные вещества на сорбентах с обращенной фазой.

        Пример 2: Rf = 1, так ведут себя неполярные вещества на силикагеле; или высоко полярные вещества (ионные жидкости, амины) на сорбентах с обращенной фазой.

  5. Пластина.

    1. Ширина пластины определяется: по 5 мм от краев пластины, и 4-6 мм расстояние между пятнами. Длина пластины: от 5 см (для хорошо разделяющихся веществ) до 10 см или более (для сложных смесей).

    2. Линия «старта» проводится карандашом на расстоянии 5-7 мм от нижнего края пластины, с этого же края отрезаются уголки (~2 мм) для того, чтобы фронт элюента шел по пластине ровным слоем.

    3. Вещество наносится на пластину в виде раствора с достаточно небольшой концентрацией (иначе возможна «перегрузка пластины», т.е. вещества будут выходить длинной растянутой линией, не разделяясь) при помощи капилляра. Диаметр пятен 3-5 мм. При мелких пятнах 6 мм — вещество сильно размывается при элюировании затрудняя дифференциацию пятен.

    4. При анализе фракций колоночной хроматографии. Пятна нумеруют. Если все фракции не помещаются на одну пластину, то последняя фракция с предыдущей пластины также наносится на текущую пластину — для сравнения.
      Пример: на 1 пластине наносят фракции с 1 по 10, на второй с 10 по 19, на третьей с 19 по 28 и т.д.

    5. Линия «финиша» проводится карандашом после окончания элюирования на расстоянии 3-5 мм от верхнего края пластины. Важно!Для воспроизводимых результатов фронт элюента не должен достигать края пластины.
      Типичную ТСХ пластину после проведения анализа и проявления пятен можно посмотреть ниже:
      Пример:
  • Обнаружение пятен.
    Большинство органических соединений не окрашены, т.о. не удается визуально определить положение пятен на пластине. Поэтому, после проведения ТСХ анализа требуется проявить пятна в ультрафиолетовом свете (УФ), йоде (I2) или под действием специальных реагентов. Подробнее читайте в разделе Обнаружение веществ при тонкослойной (ТСХ) и колоночной (КХ) хроматографии.
    1. Если при помещении пластины в емкость фронт элюента пошел неровно, следует вынуть пластину, выровнять нижний край ножницами и поместить пластину в емкость снова.

    2. Для воспроизводимых результатов элюент для каждого ТСХ анализа следует готовить заново. Так как растворители испаряются.

    3. Для тщательного анализа смеси нескольких веществ можно использовать градиентное элюирование, т.е.

      (на примере хроматографии на силикагеле), начинать элюировать неполярными растворителями (пентан, гексан), далее постепенно увеличивать полярность смеси (смеси: гексан/этилацетат от 20:1 до 1:5) и, наконец, переходить к высоко полярным растворителям и смесям (метанол, смеси метанол/триэтиламин 20:1).

    Поделиться:
    Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

    ×
    Рекомендуем посмотреть