Хроматография Содержание темы
 Скачать 0.5 Mb.
|
|
Тема. Хроматография Содержание темы. Основы хроматографии, виды хроматографии, применение хроматографии для выделения веществ различных классов и для анализа смесей. (ККХ, с. 24–37; ХБО 2020 г., с. 193–203) Основные термины и понятия Адсорбционная хроматография основана на различной способности разделяемых компонентов к физической адсорбции. Биоспецифическая хроматография основана на высокой специфичности связывания разделяемых компонентов с неподвижной фазой. Время удерживания –– время от момента ввода пробы в хроматограф до момента появления на хроматограмме разделяемой смеси пика соответствующего выделенного вещества. Газовая хроматография –– хроматографический метод, в котором в качестве подвижной фазы используется газ или пар. Газо-жидкостная хроматография –– хроматографический метод, в котором подвижная фаза – газ или пар, неподвижная фаза –– жидкость, нанесенная тонким слоем на твердый пористый инертный носитель. Газо-твердофазная хроматография –– хроматографический метод, в котором подвижная фаза – газ или пар, неподвижная фаза –– твердый адсорбент. Жидкостная хроматография –– хроматографический метод, в котором подвижная фаза – жидкость. Жидкостно-жидкостная хроматография –– хроматографический метод, в котором подвижная фаза – жидкость, неподвижная фаза –– жидкость, нанесенная тонким слоем на твердый пористый инертный носитель. Жидкостно-твердофазная хроматография –– хроматографический метод, в котором подвижная фаза – жидкость, неподвижная фаза –– твердый адсорбент. Ионообменная хроматография основана на различной способности разделяемых компонентов к ионному обмену с адсорбентом-ионитом. Колоночная хроматография –– проводится на колонках, представляющих собой стеклянные или металлические трубки, наполненные адсорбентом или носителем в зависимости от вида хроматографии. Концентрационная зона –– небольшая четко ограниченная область с высокой концентрацией выделяемого вещества в определенном месте хроматографической колонки или на хроматографической пластинке. Молекулярно-ситовая хроматография основана на различной проницаемости в неподвижную пористую фазу молекул разделяемых веществ из-за разного размера молекул. Плоскостная бумажная хроматография проводится на специальной хроматографической бумаге. Плоскостная тонкослойная хроматография проводится на тонком слое адсорбента, нанесенного на подложки из различных материалов: стекла, металла, пластика. Подвижная фаза (элюент) –– поток газа (пара) или жидкости, фильтрующийся через неподвижную фазу –– слой адсорбента с развитой поверхностью или пористого гранулированного инертного вещества. Распределительная хроматография основана на различии коэффициентов распределения (растворимости) компонентов смеси в жидкостях подвижной и неподвижной фазы. Фактор удерживания R f –– характеристика положения пятен разделенных веществ на бумажной или тонкослойной хроматограмме, величина табличная для данного вещества и данных условий хроматографирования, может использоваться для идентификации веществ. Хроматография –– физико-химический метод разделения веществ, основанный на различии в скоростях движения концентрационных зон исследуемых веществ при перемещении их в потоке подвижной фазы вдоль слоя неподвижной фазы. Домашнее задание для подготовки к занятию 1. Ответьте на вопросы и решите задачи для самостоятельной работы: ККХ, с.33-37. При решении воспользуйтесь примерами на с.143-144. 2. Подготовьтесь к выполнению лабораторной работы "Разделение анестезина и новокаина методом тонкослойной хроматографии", для этого оформите в рабочей тетради таблицу для записи результатов. Ситуационные задачи для самостоятельной аудиторной работы студента (САРС) 1. Укажите, на каком доминирующем механизме разделения веществ основан каждый из указанных типов хроматографии: 1) адсорбционная; 2) ионообменная; 3) молекулярно-ситовая; 4) биоспецифическая; 5) распределительная: а) различная способность к ионообменной адсорбции; б) различная степень специфичности связывания с неподвижной фазой; в) различная проницаемость в неподвижную фазу; г) различные коэффициенты распределения; д) различная способность к физической адсорбции. 2. Предложите наиболее эффективную методику хроматографического разделения веществ для: а) очистки выделенной из биологической жидкости белковой смеси от примесей низкомолекулярных соединений и неорганических электролитов, применяемых для высаливания белков; б) быстрой идентификации и определения чистоты лекарственных препаратов. 3. К какому типу хроматографии относится разделение граммового количества смеси метиловых эфиров олеиновой, линолевой и линоленовой кислот на колонке, заполненной силикагелем, с использованием в качестве элюента дихлоэтана? 4. Имеются две аминокислоты: основная — лизин (pI = 8.5) и кислая — аспарагиновая кислота (pI = 3.5). Каким из хроматографических методов они могут быть разделены? (Вспомните схему протолитических равновесий в растворах аминокислот и формы, в которых аминокислоты существуют при разных значениях рН). 5. Можно ли разделить методом ионообменной хроматографии следующие смеси: а) гексанол-1, пентанол-2, 2-метилгексанол-2; б) D-глюкозамин, D-глюкуроновая кислота, D-маннаровая кислота? Ответ обоснуйте, исходя из структуры разделяемых веществ. 6. При хроматографическом разделении жирных кислот, выделенных при гидролизе липидов, получены "пятна" веществ, характеризуемых следующими значениями R f : 0.43, 0.59 и 0.75. Какие это вещества? Табличные значения R f : стеариновая кислота - 0.76, олеиновая кислота - 0.60, линолевая кислота - 0.51, линоленовая кислота - 0.42, арахидоновая кислота - 0.34. 7. При анализе смеси липидов методом тонкослойной хроматографии на силикагеле были получены следующие результаты: длина пробега фронта растворителя l 0 = 200 мм, расстояния от середины пятен до линии старта l 1 = 132 мм, l 2 = 88 мм, l 3 = 31 мм. Пользуясь приведенными ниже значениями R f , определите, какие липиды обнаружены в смеси. В-во тристеарин триолеин холестерин церамид лецитин сфингомие лин R f 0.73 0.70 0.67 0.43 0.15 0.16 8. На рисунке изображена проявленная тонкослойная хроматограмма лекарственных препаратов ряда пенициллина, выполненная в варианте со "свидетелями". Какие вещества присутствуют в смеси? Какие вещества не идентифицированы и можно ли их идентифицировать с помощью приведенных ниже значений R f для аналогичных условий анализа, если l 0 = 120 мм, l 1 = 85 мм, l 2 = 71.5 мм? феноксипенициллин 6-аминопенициллановая кислота R f В-во 0.60 0.71 Линия "старта" Фронт растворителя пенициллин СМЕСЬ бензилпенициллин оксипенициллин 9. Теплота адсорбции (кДж/моль) галогенпроизводных углеводородов RHal на различных адсорбентах имеет следующие величины: Адсорбент RF RCl RBr RI Al 2 O 3 6.89 7.64 8.40 8.40 силикагель (SiO 2 ) 5.46 5.54 5.54 5.38 а) Какой адсорбент необходимо применить для разделения методом колоночной адсорбционной (жидкостно-твердофазной) хроматографии смеси, состоящей из 1-бромогексана, 1-фторогексана и 1-иодогексана? б) В каком порядке будут выходить из колонки разделяемые компоненты смеси? 10. Ниже приведены времена удерживания (время от введения пробы в хроматограф до выхода максимума пика на хроматограмме, в мин.) спиртов при определении их методом ГЖХ: метанол — 0.45, пропанол — 0.90, этанол — 0.62. Схематично изобразите хроматограмму этой смеси. Лабораторная работа «Разделение анестезина и новокаина методом тонкослойной хроматографии» Задание 1. Проведите хроматографическое разделение смеси новокаина и анестезина на хроматографической пластинке "силуфол". 2. Рассчитайте факторы относительного удерживания R f веществ в смеси и сравните их с R f чистых веществ "свидетелей". Форма записи результатов R f = l x /l 0 Хроматограмма смеси новокаин чистый Линия "старта" новокаин анестезин смесь l 0 l x Фронт растворителя смесь анестезин чистый смесь Выполнение работы 1. На пластине с закрепленным слоем адсорбента на расстоянии 1.5-2 см от края пластины простым карандашом нанесите линию старта. 2. Нанесите на линию старта тонким капилляром по 2 капли (0.02 мл) смеси и индивидуальных веществ (свидетелей) на равном расстоянии друг от друга и от края пластинки. 3. Высушите пластинку на воздухе. 4. Налейте в стаканчик элюент (растворитель) в таком количестве, чтобы его поверхность не доставала 5–7 мм до стартовой линии пластинки, поставленной под углом. 5. Поместите пластинку в стаканчик, закройте крышкой и следите за продвижением фронта растворителя. 6. Когда фронт растворителя будет в 1–2 см от верхнего края пластинки, выньте хроматограмму из стаканчика и высушите на воздухе, предварительно отметив карандашом фронт растворителя. 7. Проявите хроматограмму, поместив ее на несколько секунд в эксикатор с парами иода. 8. Выполните пункт 2 задания. Вывод: в анализируемой смеси обнаружены:_________________ Пример теста «Хроматография» 1. Хроматографией называется метод: а) разделения веществ, основанный на различных скоростях движения компонентов смеси в потоке подвижной фазы вдоль слоя неподвижной фазы б) идентификации веществ, связанный с получением их окрашенных производных в) анализа смесей веществ, основанный на определении концентрации вещества по интенсивности окраски раствора г) анализа смесей веществ, основанный на многократно повторяющихся процессах сорбции и десорбции 2. Хроматографическое разделение смеси анестезина и новокаина на пластинке "силуфол" в присутствии веществ "свидетелей" по доминирующему механизму относится: а) биоспецифической хроматографии б) ионообменной хроматографии в) адсорбционной хроматографии г) распределительной хроматографии 3. С помощью газо-жидкостной хроматографии (ГЖХ) можно… а) разделить смесь жиров б) проанализировать приблизительное количественное соотношение ацетона и этилацетата в смеси в) определить белковый состав сыворотки крови г) разделить смесь термически устойчивых веществ с молекулярной массой до 300 Дальтон 4. Методом ионообменной хроматографии можно разделить смеси, в состав которых входят: а) глюконовая и глюкаровая кислоты б) триолеоилглицерин и трипальмитоилглицерин в) белки с разными кислотно-основными свойствами г) анилин и гексиламин 5. Используя метод молекулярно-ситовой хроматографии, можно решить следующие практические задачи: а) разделить белки с разными молекулярными массами б) определить примесь ацетальдегида в этиловом спирте в) выделить антитела на данный антиген г) отделить пептид от низкомолекулярных примесей 6. Ход гидролиза А + H 2 O→ Б + В контролировался тонкослойной хроматографией реакционной смеси с использованием двух веществ "свидетелей". В случае, если реакция прошла на 100%, общее число пятен на проявленной хроматограмме должно быть равно ... (укажите цифру) 7. Фактор удерживания вещества А (R f ) равен 0,65. На каком расстоянии (мм) от линии старта на хроматограмме будет находиться центр пятна, соответствующего веществу А, если расстояние, пройденное растворителем равно 200 мм? 8. Соотнесите практическую задачу и метод хроматографии, с помощью которого ее можно решить: 1) разделить макроскопические (граммовые) количества фруктозы и сахарозы; 2) проанализировать микроколичество смеси моносахаридов; 3) выделить антитела на данный антиген; 4 определить примесь ацетона в этиловом спирте. а) газо-жидкостная; б) адсорбционная колоночная; в) тонкослойная; г) биоспецифическая 9. Смесь веществ разделялась методом колоночной адсорбционной хроматографии. Расположите вещества в порядке выхода из колонки, учитывая значения их теплот адсорбции (кДж/моль) на данном адсорбенте. а) этиловый эфир гексановой кислоты (∆H адс = -9,65) б) пентановая кислота (∆H адс = -5,27) в) бензойная кислота (∆H адс = -7,60) 10. Оцените истинность суждений. а) Аниониты — иониты, поглощающие катионы. б) Для разделения жиров можно использовать молекулярно-ситовую хроматографию. в) Элюент — это вещество, которое используется для проявления хроматограммы. г) Для разделения смеси рибозы и дезоксирибозы нельзя использовать ионообменную хроматографию. а) верно; б) неверно |