«Тонкослойная хроматография и ее роль в контроле качества пищевых продуктов». отчет. Отчет о производственой практике по программе переподготовки
 Скачать 3.47 Mb.
|
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Подвижная фаза | Неподвижная фаза | Название варианта | |||
| частное | общее | | |||
| Газ | Адсорбент | Газоадсорбционная | Газовая хроматография | ||
| Жидкость | Газожидкостная | | | ||
| Жидкость | Адсорбент | Жидкостно-адсорбционная | Жидкостная хроматография | ||
| Жидкость | Жидкостно-адсорбционная | | | ||
| Газ или пар в сверхкритическом состоянии | Адсорбент | Флюидно-адсорбционная | Флюидная хроматография | ||
| Жидкость | Флюидно-жидкостная | | | ||
| Коллоидная система | Сложная композиция твердых и жидких компонентов | Полифазная хроматография | | ||
Кроме рассмотренной колоночной, имеются различные варианты так называемой планарной хроматографии, при которых слой сорбента создается не в колонке, а на плоской поверхности, например, как в тонкослойной или бумажной хроматографии.
Область использования газовой хроматографии – соединения с молекулярной массой порядка до 500, которые составляют 5% от общего числа известных соединений. Соединения с большой молекулярной массой — сфера приложения жидкостной хроматографии — составляют 95% всех известных химических веществ. Вместе с тем не следует забывать, что упомянутые 5 % более простых веществ – объектов газовой хроматографии сегодня да и в будущем,— составляют 70 – 80% соединений, которые использует человек в сфере производства и быта. Тот метод хорош, который позволяет решить ту или иную задачу с нужной точностью и достоверностью, экспрессностью и минимальными затратами. [1]
Рис. 2. Варианты хроматографии по характеру взаимодействий (а)
и по способу проведения (б)
Рис. 3. Схема реализации хроматографического процесса с целью анализа смесей
1.2 Основы метода ТСХ
Основой тонкослойной хроматографии является адсорбционный метод, хотя также встречается метод распределительной хроматографии. Адсорбционный метод основан на различии степени сорбции-десорбции разделяемых компонентов на неподвижной фазе. Адсорбция осуществляется за счет ван-дер-ваальсовских сил, являющейся основой физической адсорбции, полимолекулярной (образование нескольких слоев адсорбата на поверхности адсорбента) и хемосорбцией (химического взаимодействия адсорбента и адсорбата).
Для эффективных процессов сорбции-десорбции необходима большая площадь, что предъявляет определенные требования к адсорбенту. При большой поверхности разделения фаз происходит быстрое установление равновесия между фазами компонентов смеси и эффективное разделение. Так физическое выражение адсорбции-десорбции в упрощенном виде можно выразить уравнением [2]
Г=(Г /К)с.
где Г — предельно возможная величина адсорбции, К – константа равновесия;
с –концентрация абсорбата.
В более строгих подходах к теории адсорбции необходимо учитывать взаимодействие между адсорбированными частицами, неоднородность поверхности, давление, температуру и т.д.
Но как видно из вышеописанного уравнения адсорбция является линейной функцией концентрации.
Еще одним видом используемом в методе тонкослойной хроматографии является распределительная жидкостная хроматография.
В распределительной хроматографии обе фазы — подвижная и неподвижная — жидкости, не смешивающиеся друг с другом. Разделение веществ основано на различии в их коэффициентах распределения между этими фазами.
Впервые метод тонкослойной хроматографии заявил о себе как «Бумажная тонкослойная хроматография», которая основывалась на распределительном методе разделения компонентов. [3]
1.3 Распределительная хроматография на бумаге
В связи с тем, что используемая в этом методе хроматографическая бумага (специальные сорта фильтровальной бумаги) содержат в порах воду (20-22%), в качестве другой фазы используются органические растворители. Использование хроматографии на бумаге имеет ряд существенных недостатков: зависимость процесса разделения от состава и свойств бумаги, изменение содержания воды в порах бумаги при изменении условий хранения, очень низкая скорость хроматографирования (до нескольких суток), низкая воспроизводимость результатов. Эти недостатки серьезно влияют на распространение хроматографии на бумаге как хроматографического метода.
Поэтому можно считать закономерным появление хроматографии в тонком слое сорбента – тонкослойной хроматографии. [3]
1.4 Тонкослойная хроматография
В этом методе хроматографирование веществ происходит в тонком слое сорбента, нанесенного на твердую плоскую подложку. Разделение в этом методе в основном происходит на основе сорбции-десорбции. Использование различных сорбентов, позволило значительно расширить и улучшить этот метод.
В начале появления метода пластины приходилось изготавливать самостоятельно. Но на сегодняшний день в основном используются пластины заводского изготовления, имеющие достаточно широкий ассортимент как по размерам и носителям, так и по подложкам.
Современная хроматографическая пластинка представляет собой основу из стекла, алюминия или полимера (например политерефталат). В связи с тем, что стеклянная основа становится менее популярной (часто бьется, нельзя разделить пластинку на несколько частей не повредив слой сорбента, тяжелая по весу), наибольшее распространение получили пластины, в качестве основ которых используют алюминиевую фольгу или полимеры.
Для закрепления сорбента применяют гипс, крахмал, силиказоль и др., которые удерживают зерна сорбента на подложке. Толщина слоя может быть различна (100 и более мкм), но самый важный критерий — слой должен быть равномерный по толщине в любом месте хроматографической пластинки. [3]
1.4.1 Сорбенты
Наиболее распространенным сорбентом является силикагель.
Силикагель — гидратированная кремниевая кислота, образующаяся при действии минеральных кислот на силикат натрия и сушкой образовавшегося золя. После размалывания золя используют фракцию определенной зернистости (указанную на пластинке, обычно 5-20 мкм).
Силикагель является полярным сорбентом, у которого в качестве активных центров служит группы -ОН. Он легко сорбирует на поверхности воду и образует водородные связи.
Окись алюминия. Окись алюминия является слабо основным адсорбентом и используется в основном для разделения соединений слабоосновного и нейтрального характера. Недостатком пластин на окиси алюминия является обязательная активация поверхности перед использованием в сушильном шкафу при высокой температуре (100-150 0С) и низкая, по сравнению с силикагелем адсорбционная емкость слоя.
Кизельгур — адсорбент, полученный из природных минералов: диатомовых земель. Сорбент обладает гидрофильными свойствами, но более низкой адсорбционной емкостью слоя по сравнению с силикагелем. Кремнекислый магний менее полярный чем силикагель и обычно используется в случаях, когда более полярные адсорбенты не дали эффективного разделения.
Целлюлоза — тонкослойные пластины с нанесенной целлюлозой очень эффективны для разделения сложных органических молекул. Адсорбент представляет собой в основном шарики целлюлозы диаметром до50 мкм, закрепленные на носителе крахмалом. Но, как и в бумажной хроматографии, подъем фронта растворителя происходит очень медленно.
В ионообменных хроматографических пластинках в качестве адсорбента используют ионообменные смолы, содержащие четвертичный аммоний или активные сульфогруппы, участвующие в ионном обмене. Тонкослойная хроматография с такого типа пластинками, проводится с подвижными фазами содержащими сильные кислоты или щелочи. Данные пластинки эффективны для разделения высокомолекулярных и амфотерных соединений.
Вышеперечисленные сорбенты являются наиболее распространенными, но помимо этих существуют множество веществ, используемых как сорбенты. Это тальк, сульфат кальция, крахмал и т.д..
В то же время даже уже указанные сорбенты могут быть модифицированы для придания им новых сорбционных свойств (пропитка сорбентов реактивами, например AgNO3, создание пластин с обращенной фазой). Именно такое разнообразие возможных фаз при минимальных затратах позволяют использовать ТСХ для хроматографирования огромного числа веществ. [4]
1.4.2 Растворители
В тонкослойной хроматографии, в качестве подвижной фазы используют либо чистые вещества (этилацетат, бензол и т.п.), либо смеси веществ (системы) в определенном соотношении.
Подбор подвижной фазы (системы) проводится по следующим правилам:
· Выбирают такую систему, в которой разделяемые компоненты имеют небольшую растворимость (если растворимость вещества высокая, то вещества будут перемещаться с фронтом, при низкой растворимости — оставаться на старте). При распределительной хроматографии или при использовании обращенных фаз, растворимость веществ должна быть выше в подвижной фазе, чем в неподвижной.
· Состав системы должен быть постоянным и легко воспроизводимым.
· Растворитель или компоненты системы не должны быть ядовитыми или дефицитными.
· Система должна полностью разделять вещества близкого строения, причем различия в Rf должно быть не менее 0,05.
· Система не должна вызывать химические изменения разделяемых компонентов.
· В выбранной системе анализируемые вещества должны иметь различные значения Rf и распределяться по всей длине хроматограммы. Желательно, чтобы значения Rf лежало в пределах 0,05-0,85.
· При выборе системы также необходимо учитывать природу разделяемых веществ. Так, при хроматографировании веществ, имеющих основные свойства система не должна обладать кислотными свойствами и наоборот.
Эти рекомендации дают предварительную оценку выбранной системы. Последнее слово все равно остается за экспериментом. [3]
1.4.3 Подготовка пластин
При использовании приобретенных пластин, для хроматографирования их необходимо предварительно подготовить. Это связано с тем, что адсорбенты пластин при хранении сорбируют не только влагу, но и другие вещества, содержащиеся в воздухе. При использовании неподготовленных пластин в процессе хроматографирования появляется фронт «грязи», который может мешать определению веществ, имеющие большие значения Rf, а некоторые вещества, например вода, может изменять состав подвижной фазы, изменяя тем самым получаемые значения Rf .
Предварительная подготовка пластин заключается в разгонке пластин чистым растворителем на всю высоту пластинки (метанол, бензол, диэтиловый эфир), с последующей сушкой пластины в сушильном шкафу при температуре 110-120 0С в течении 0,5-1 часа. Таким способом можно подготовить сразу несколько пластин и при хранении их в сухом герметичном месте, сохраняют свои свойства несколько месяцев. [3, 4]
1.4.4 Техника нанесения исследуемых растворов
Как оказывается, нанесение исследуемого вещества не такая сложная операция, но вместе с тем, она очень влияет на получаемые результаты хроматографирования.
Часто, исследованию подвергаются либо жидкие анализируемые вещества, либо растворы твердых веществ, без какой-либо предварительной пробоподготовки.
Поэтому необходимо всегда помнить ряд моментов, серьезно влияющие на результаты разделения.
Наиболее важным является концентрация наносимых веществ. В ТСХ принято наносить концентрации растворов около 1%. Но с другой стороны чувствительность метода позволяет определять вещества с гораздо меньшими концентрациями.
Если в исследуемом веществе неизвестна общая концентрация компонентов, или известна концентрация, но такого типа вещества еще не хроматографировали, нужно определить какое количество исследуемого раствора достаточно для качественной хроматографии. Существуют несколько приемов, позволяющие это определить.
Для начала нужно нанести несколько пятен хроматографируемых растворов, равные по размеру, но с различным количеством (например 1, 2, 5 мкл) и после хроматографирования изучить форму и размеры разделенных пятен.
Так при правильно подобранной концентрации форма разделенных веществ такая же, как и форма нанесенной на линии старта. Если разделенные пятна имеют большие размеры, чем пятно на старте, то нанесенная концентрация слишком велика. Появление «хвостов», неправильная форма разделенных пятен на пластинке тоже может говорить о высокой концентрации, но может быть вызвана неправильно подобранной хроматографической системой, либо химическим взаимодействием разделяемых компонентов. Подбором количества нанесенного вещества и системы растворителей можно добиться полного разделения на одной пластинке до десяти компонентов в исследуемых веществах. Удобно наносить образцы на специальном столике с трафаретами и подогревом. Нанесение пятен проводят на «линии старта» 1-2 см от нижнего края пластинки. Это необходимо для того, чтобы при опускании пластинки в систему не происходило растворение в ней образцов, а все нанесенное вещество подверглось хроматографированию.
Нанесение растворов проводят либо микрошприцом, либо отградуированными капиллярами. Размер наносимого пятна не должен превышать 4 мм. Это связано с тем, что при большем размере пятна, происходит изменение формы под действием физических сил, да и границы разделенных компонентов могут перекрываться.
Нанесение на пластины исследуемых веществ не должны сопровождаться разрушением сорбента (что довольно сильно влияет на качество разделения), поэтому капля должна наноситься касанием иглы или капилляра о слой сорбента, а не надавливанием. На размер образующегося пятна влияет не только количества наносимого раствора, но и от полярности растворителя и его температуры кипения. Так при нанесении одного и того же вещества в различных растворителях, образовавшееся пятно в котором в качестве растворителя использовался метанол будет больше, чем пятно от раствора хлороформа. С другой стороны при подогреве подложки испарение растворителей будет интенсивнее и размер пятна также уменьшается.
Конечно, проще использовать при нанесении для подсушивания пятен фен, но только в том случае, когда есть полная уверенность, что наносимые вещества не будут окисляться под действием горячего воздуха. Расстояние между наносимыми пятнами должно быть около 2 см.
Иногда при хроматографировании на пластинках наблюдается краевой эффект, в результате чего пятна располагаются не на одной линии а имеют вид подковы, либо по диагонали. Для устранения этого эффекта каждое пятно можно «снабдить» своей дорожкой, отделив нанесенный образец от других путем удаления линии сорбента. Это лучше всего делать под линейку острым предметом (типа скальпеля) но осторожно, чтобы не удалить слишком много сорбента.
После нанесения исследуемых веществ на пластинку, необходимо добиться полного удаления растворителей, так как даже небольшое содержание растворителя в исследуемом веществе может повлиять на разделение и даже изменить состав хроматографической системы.
Удаление растворителей обычно проводят естественной сушкой пластин 5-10 мин, либо при нагревании феном или в сушильном шкафу. [3, 4]
1.4.4 Хроматографирование
Тонкослойная хроматография имеет несколько способов, связанных, в основном, с видом движения растворителей.
Восходящая тонкослойная хроматография
Нисходящая тонкослойная хроматография
Горизонтальная тонкослойная хроматография
Радиальная тонкослойная хроматография.
1.4.5 Восходящая тонкослойная хроматография
Этот вид хроматографии наиболее распространен и основан на том, что фронт хроматографической системы поднимается по пластинке под действием капиллярных сил, т.е. фронт хроматографической системы движется снизу-вверх. Для этого метода используется наиболее простое оборудование, так как в качестве хроматографической камеры можно использовать любую емкость с плоским дном и плотно закрывающейся крышкой, в которую свободно помещается хроматографическая пластинка.
Метод восходящей тонкослойной хроматографии имеет ряд своих недостатков. Например, скорость поднятия фронта по пластинке происходит неравномерно, т.е. в нижней части она самая высокая, а по мере поднятия фронта уменьшается. Это связано с тем, что в верхней части камеры насыщенность парами растворителя меньше, поэтому растворитель с хроматографической пластинки испаряется интенсивнее, следовательно уменьшается его концентрация и скорость движения замедляется. Для устранения этого недостатка по стенкам хроматографической камеры прикрепляют полоски фильтровальной бумаги, по которым поднимающаяся хроматографическая система насыщает парами камеру по всему объему.
Некоторые хроматографические камеры имеют на дне разделение на две ванночки. Это усовершенствование позволяет не только уменьшить расход хроматографической системы (для получения необходимой высоты хроматогратографической системы требуется меньший объем) но и использовать дополнительную кювету для растворителя, увеличивающего давления насыщенных паров в камере.
Недостатком также можно считать необходимость следить за фронтом растворителя, так как возможно «убегание» лини фронта растворителя до верхнего края. В таком случае определить действительное значение Rf уже не представляется возможным. [3]
1.4.6 Нисходящая тонкослойная хроматография
Этот метод хроматографии основан на том, что фронт хроматографической системы опускается по пластинке в основном под действием сил тяжести, т.е. фронт подвижной фазы движется сверху вниз.
Для этого метода в верхней части хроматографической камеры крепится кювета с хроматографической системой из которой с помощью фитиля на хроматографическую пластинку поступает растворитель, который стекает и происходит хроматографирование исследуемого образца.
К недостаткам этого метода можно отнести усложнение оборудования. Этот метод используется в основном в бумажной хроматографии. [3]
1.4.7 Горизонтальная тонкослойная хроматография
Этот метод наиболее сложен в аппаратурном оформлении но наиболее удобен. Так, в хроматографической камере пластинка размещается горизонтально и подача системы происходит на один край пластинки с помощью фитиля. Фронт растворителя движется в противоположную сторону.
Есть еще один прием, позволяющий предельно упростить камеру. Для этого хроматографическую пластинку на алюминиевой основе слегка изгибают и помещают в камеру. В данном случае система будет поступать с двух сторон одновременно. Для этой цели подходят только пластины с алюминиевой подложкой, так как пластиковая и стеклянная основа «несгибаема», т.е. не сохраняет форму.
К достоинствам этого метода можно отнести то, что в горизонтальной кювете насыщение парами системы происходит гораздо быстрее, скорость движения фронта постоянная. А при хроматографировании с двух сторон, фронт не «убегает». [3]
1.4.8 Радиальная тонкослойная хроматография
Радиальная тонкослойная хроматография заключается в том, что в центр пластинки наносится исследуемое вещество и туда же подается система, которая движется от центра к краю пластинки.
Здесь приведены основные способы хроматографирования в тонкослойной хроматографии. Существует еще достаточно много способов хроматографирования, о которых мы поговорим в дальнейшем.
1.4.9 Сушка пластин
После процесса разделения исследуемых веществ, пластинки сушат. Это тоже немаловажный процесс, так как при наличии на пластинке даже следов растворителя, возможно получить неправильные результаты хроматографирования.
Если хроматографическая система имела в своем составе только легкокипящие компоненты, то достаточно естественной сушки в течении 3-5 минут. Если же в состав системы входят высококипящие жидкости (спирты, вода, органические кислоты и т.д.), сушку пластин нужно проводить не менее 10 мин или помещать пластинку в сушильный шкаф. [3, 4]
1.4.10 Идентификация разделенных веществ
Высушенная пластинка является хроматограммой исследуемых веществ. Если вещества являются окрашенными, то идентификация начинается с определения цвета разделенных веществ.
Но в большинстве случаев разделяемые вещества бесцветны и простое визуальное сравнение невозможно.
Для тонкослойной хроматографии существует несколько видов качественного анализа (идентификации) разделенных веществ:
· Визуальные методы и определение Rf разделенных веществ.
· Цветные реакции.
· Сравнение со свидетелями.
· Физико-химические методы идентификации.
Рассмотрим подробнее каждый вид качественного анализа в тонкослойной хроматографии. [3, 4]
1.4.11 Физические методы
Визуальные методы используются в основном, для определения местоположения пятен разделенных веществ на хроматографической пластинке. Для этого пластинку рассматривают как в видимом свете, так и используя ультрафиолетовый свет (в основном свет с длиной волны 366 и 254 нм). Это первый этап идентификации, на котором определяется качество подобранных условий и полученных результатов хроматографирования.
Так, определив качество хроматографирования (отсутствие «хвостов» разделяемых веществ или перекрытие их пятен, правильную форму и размеры, отсутствие слияния хроматографических дорожек и т.д.) и признании пригодным проведенного разделения для дальнейшего исследования, определяют Rf выявленных пятен. [3]
1.4.12 Значение Rf
Одним из основных показателей в ТСХ является показатель Rf. Этот параметр является аналогией времени удерживания и зависит как от свойств разделяемых веществ, состава подвижной фазы и сорбента, так и от физических параметров. Определение значения Rf проводят как отношение расстояния прошедшего веществом к расстоянию, прошедшего фронтом растворителя
Rf = L/L0
Значение Rf — величина безразмерная и имеет значение от 0 до 1. Однако в литературе нередко встречается такие показатели как hRf, Rf Ч100, которые являются тем же Rf, но умноженными на 100, для того, чтобы не оперировать десятичными значениями.
На значение Rf не влияет расстояние пройденное фронтом растворителя, однако во многих методиках описывается прохождение фронта на расстояние 10 см. Это используется только для облечения расчетов Rf .
На практике, в начале определяют расстояние прошедшее фронтом растворителя: от линии старта (а не от края пластинки) до места, где находился фронт в момент окончания хроматографирования. Затем определяют расстояние от линии старта до пятна разделенного вещества. Во тут и оказывает влияние размер пятна! Ведь если пятно имеет круглую форму и небольшой размер, то полученное Rf имеет четкое значение. А если полученное пятно имеет большой размер или неправильную форму, то при определении Rf такого пятна, ошибка может достигнуть 0,1!
В случае распределительной хроматографии коэффициент распределения вещества и его Rf связано соотношением:
где Sп и Sн — площади поперечных сечений подвижной и неподвижной фазы.
Как мы видим, коэффициент распределения, при постоянном отношении Sп/Sн есть величина пропорционально зависящая от Rf, и может быть определена через него. [3]
1.4.13 Цветные реакции
Цветные реакции в тонкослойной хроматографии используются чрезвычайно широко. Они служат не только для определения местоположения разделенных компонентов (обработка серной кислотой, парами йода), но и определения как класса веществ, так и идентификации (при наличии индивидуальных реакций). При совпадении всех качественных реакций и совпадении полученных значений Rf вещества в трех различных системах с литературными данными, вещество идентифицировано. [3]
1.4.14 Сравнение со свидетелем
При проведении исследований веществ с предполагаемым составом, применяют метод хроматографирования со свидетелем — известным веществом. Этот метод используется кода трудно выдержать условия хроматографирования, нет литературных данных Rf для данной системы или адсорбента, использование градиентного метода и т.д. Да и при проведении цветных реакций можно сравнить не только цвета, но и оттенки исследуемых веществ и свидетелей, что также немаловажно. [3]
С другой стороны этот метод требует дополнительных расходов на свидетели.
1.4.15 Физико-химические методы идентификации
Прелесть тонкослойной хроматографии состоит в том, что после хроматографирования каждое разделенное вещество можно в дальнейшем исследовать другими методами гораздо проще. И дело тут не в том, что другие методы хроматографирования не могут этого. Дело тут в сложности выделения и материальных затратах на специальные приспособления, у которых только одна задача — выделить вещество.
В тонкослойной хроматографии есть только одна трудность — снять слой сорбента и вымыть из него вещество. В дальнейшем можно его исследовать с использованием ИК и УФ-спектрометрии, рентгено-структурными методами, ЯМР и т.д.
Поэтому, используя тонкослойную хроматографию для разделения смесей, можно не только исследовать каждый компонент различными методами, но и наработать небольшое количество, в том числе и для свидетелей. [4]
1.4.16 Методы количественного анализа
Количественный анализ в тонкослойной хроматографии имеет несколько видов, характеризующий каждый этап развития метода. И хотя некоторые методы можно применять только как полуколичественные, они до сих пор применяются на практике.
Метод визуального сравнения. Как говорилось выше, интенсивность окраски пятна и его размер от количества хроматографируемого вещества. Поэтому визуальное количественное определение построено на нескольких приемах.
Метод разбавления. Этот метод заключается в том, что для каждого вещества определяют предельную концентрацию, при которой вещество не может быть определено хроматографическим методом. При хроматографировании исследуемого вещества поводят разбавление до тех пор, пока оно перестает проявляться на пластинке. Содержание вещества С, определенное таким методом находят по формуле:
C = an
где n – разбавление, а – концентрация вещества, при котором оно не проявляется при хроматографировании.
Метод определения площади пятна. Если наносить одинаковые объемы исследуемых веществ и свидетелей, то получившиеся после хроматографирования площади пятен пропорциональна логарифму концентрации вещества.
S= alnc + b
где а и b — эмпирические коэффициенты, определяемые экспериментальным путем.
Если пятно разделенного вещества имеет резкие границы, то площадь пятна можно определить весовым методом (вырезать пятно и взвесить), замеряется планиметром. Этот метод дает ошибку до 10-15%.
Однако он имеет ряд существенных недостатков. Первый и самый существенный в том, что таким образом можно определять концентрацию окрашенных веществ или имеющих флуоресценцию в УФ области (254, 366 нм). Этот недостаток можно устранить добавлением в сорбент различных люминофоров, то при этом увеличивается погрешность определения. Обработка пластин проявляющими веществами (реактивами) также может быть использована (например использование фильтровальной бумаги пропитанной проявляющим реагентом с последующим контактом с хроматографической пластинкой и дальнейшим определением на ней площади проявленного вещества), но погрешность определения также высока.
Необходимость более достоверного результата количественного определения привела к использованию инструментальных методов.
Метод элюирования. Этот метод заключается в том, что разделенное вещество смывают с сорбента растворителем и определяют его концентрацию уже другими методами — фотометрическими, полярографическими и т.д. Это достаточно точный метод, но только при условии количественного выделения разделенного вещества. Из-за высокой трудоемкости метод используется достаточно редко и неприемлем при большом количестве исследуемых образцов.
Фотографический метод определения заключается в фотографировании пластинок с разделенным веществом и дальнейшим определением степени почернения, с использованием десинтометров.
Радиографический метод аналогичен фотометрическому, только с той разницей, что определяется почернение пластинки, вызванное излучением разделенного вещества. Этот метод используется только при определении веществ с мечеными атомами.
Фотодесинтометрический метод может быть использован без выделения вещества с пластинки и основан на определении не только площади пятна, но и его интенсивности.
Это наиболее точный метод определения концентрации веществ, так как позволяет при использовании калибровочных графиков, проводить достаточно точные количественные определения всех разделенных веществ (до 2-10%) непосредственно на пластинке за короткий промежуток времени.
Неудивительно, что при развитии тонкослойной хроматографии, применение десинтометров увеличивается, чувствительность и, следовательно, точность определения концентрации разделенных веществ повышается и приближается к точности высокоэффективной жидкостной хроматографии. [Алесковский В.Б., Бардин В.В., Булатов М.И. Физико-химические методы анализа. Практическое руководство.- Л.: Химия, 1988. — 376с.]
1.4.17 Способы проведения тсх
Подготовка пробы является очень ответственной операцией в ТСХ. Размывание в ТСХ в первую очередь связано с качеством нанесения стартовой зоны образца.
Выбор растворителя и способы нанесения пробы
К растворителю, из которого пробу наносят на слой сорбента, предъявляют следующие требования: полная растворимость в нем всех компонентов пробы; относительная летучесть (для быстрого удаления с пластины перед началом разделения); низкое значение Rf (при использовании полярных растворителей, в которых Rf разделяемых веществ близко к 1, пробы хроматографируются непосредственно при нанесении, что искажает форму стартового пятна и может влиять на Rf, особенно при ТСХ в менее полярных элюентах); хорошая смачиваемость слоя (важно для ОФТСХ).
Стартовая зона должна быть по возможности минимальной, в особенности для ВЭТСХ. Слишком высокая концентрация вещества в стартовом пятне может замедлить растворение пробы при элюировании.
Для нанесения проб используют стеклянные платино-иридиевые капилляры, микропипетки, шприцы, а также специальные дозирующие устройства, например, платино-иридиевые капилляры с максимальным объемом дозирования 22 нл на 1 м длины. При отборе одной и той же пробы капилляром воспроизводимость введения пробы составляет ±0,7% от ее объема.
При нанесении вязких проб можно нагревать пластины или подсушивать их феном для непрерывного испарения растворителя. Использование двухфазных пластин с предадсорбционным слоем снимает многие проблемы. На границе двух сорбентов зона сжимается в виде узкой полосы независимо от качества нанесения стартового пятна (рис. 2).
Рис. 2. ТСХ смеси красителей на двухфазных пластинах с предадсорбционным слоем.
Рис. 3. Последовательность операций при нанесении образца контактным способом
Пробу можно сконцентрировать в узкую стартовую зону при погружении пластины в растворитель, для которого значения Rf всех компонентов близки к 1, и пропусканием его несколько выше зоны нанесения пробы, после чего элюирование прекращают, а пластину быстро высушивают. Подобную операцию повторяют несколько раз. Для вязких и разбавленных проб эффективен способ контактного нанесения. На рис. 3 показана последовательность операций нанесения пробы по этому методу:
а) над отверстием в металлической пластине помещают смоченную перфторкосином этиленпропиленовую пленку, которая не смачивается никакими растворителями;
б) с помощью вакуумирования пленка плотно прижимается к пластине и слегка втягивается в отверстие, образуя углубление;
в) в углубление вносят пробу, которая остается там в виде шарообразной капли, так как не смачивает пленку;
г) растворитель испаряют, подсушивая сверху феном, пока шарик не уменьшится до нужного размера;
д) пластину помещают слоем вниз на пленку над пробой и, заменяя вакуум легким давлением, переносят на нее пробу.
Этот метод позволяет нанести на пластину одновременно несколько образцов без их предварительного растворения и концентрировать разбавленные пробы.
Существенным является постоянство расстояния линии нанесения проб от нижнего края пластины и линии погружения пластины в элюент.
Способы проведения тсх
Линейная, круговая и антикруговая ТСХ. В колоночной жидкостной хроматографии возможно только линейное движение элюента. В ТСХ благодаря открытому слою сорбента можно осуществить три типа элюирования: линейное, круговое и антикруговое (рис. 4). Кроме того, в ТСХ можно реализовать дополнительно различные методики, позволяющие значительно увеличивать пиковую емкость.
Наиболее широко используют линейное развитие хроматограмм. Пробы наносят на стартовую линию параллельно одной из сторон пластины. Пластину помещают вертикально в хромато-графическую камеру, на дно которой налит элюент, и проводят восходящую ТСХ. В линейной ТСХ с увеличением Rf, вещества размывание увеличивается. Линейное развитие хроматограмм можно осуществить и при горизонтальном положении пластины
Рис. 4. Типы элюирования в ТСХ: а – линейное; б – линейное (горизонтальное); в – круговое; г – антикруговое с подачей на нее элюента с одной или с обеих сторон.
Для восходящей линейной ТСХ в качестве хроматографической камеры можно использовать любой сосуд прямоугольной или цилиндрической формы. Однако в таких камерах трудно получить воспроизводимые результаты, так как по мере поднятия элюента по пластине происходят фронтальное разделение элюента в слое сорбента (полизональная ТСХ), адсорбция и капиллярная конденсация компонентов элюента из паровой фазы на сухую часть пластины и другие процессы. В подобных камерах, можно проводить ТСХ с насыщением (стенки камеры покрывают фильтровальной бумагой, смоченной элюентом) или без насыщения.
Для уменьшения влияния паровой фазы в линейной ТСХ используют «сэндвич»-пластины. С трех сторон двух пластин снимают узкий слой сорбента и, проложив между ними прокладку (толщина 0,5—2 мм), плотно скрепляют такой «сэндвич»-зажимом и опускают в камеру с элюентом. ТСХ проводят, таким образом, одновременно на двух пластинах, расположенных слоем друг к другу. В качестве второй пластины можно использовать, стеклянную подложку без слоя адсорбента.
В круговой ТСХ пробы наносят на некотором расстоянии от центра пластины по окружности, а элюент подают в центр (рис. 4, б). Оптимальное разрешение достигается круговой хроматографией при К' = 100 (Rf = 0,009), т. е. хорошо разделяются вещества с низкими значениями Rf.
В антикруговой ТСХ пробы наносят по окружности по периферии пластины и элюент подают в направлении к центру пластины (рис. 4, г). При этом хроматографические зоны сжимаются по мере движения по пластине. В антикруговой ТСХ одновременно можно анализировать наибольшее количество проб. Это наиболее быстрый метод ТСХ. Антикруговая ТСХ дает хорошие результаты при разделении веществ с высокими значениями Rf. Для реализации круговой и антикруговой ТСХ фирма «Камаг» выпускает специальные так называемые U-камеры. Применение U-камер позволяет повысить воспроизводимость результатов ТСХ за счет элиминирования влияния паровой фазы и возможности проведения ТСХ в атмосфере инертного газа. Кроме того, имеется возможность наносить пробу в поток элюента. Круговую и антикруговую ТСХ можно реализовать и более простым способом при использовании, например, чашки Петри для круговой ТСХ и 2 чашек Петри, вставленных одна в другую для антикруговой ТСХ. Для увеличения пиковой емкости в ТСХ используют методы проточной, многократной, градиентной и двумерной ТСХ. [1]