Хроматографийн түүх. Шингэн хроматографийн хөгжлийн түүх

2. Хроматографийн үүсэл хөгжил

Хроматографийг шинжлэх ухааны арга болгон бий болгосон нь 1903 онд ургамлын пигмент дэх нарны энергийг хувиргах механизмыг судлах явцад хроматографийг нээсэн Оросын нэрт эрдэмтэн Михаил Семенович Цветийн (1872 - 1919) нэртэй холбоотой юм. Энэ жилийг хроматографийн аргыг бий болгосон өдөр гэж үзэх нь зүйтэй.

М.С. Өнгө нь шилэн хоолойд агуулагдах шингээгчийн баганаар задлан шинжилсэн бодис ба хөдөлгөөнт фазын уусмалыг дамжуулсан. Үүнтэй холбогдуулан түүний аргыг баганын хроматограф гэж нэрлэдэг. 1938 онд Н.А. Измайлов болон М.С. Шрайбер Цветийн аргыг өөрчилж, шингээгчийн нимгэн давхаргаар бүрсэн хавтан дээр бодисын хольцыг ялгахыг санал болгов. Нимгэн давхаргын хроматографи ийм байдлаар үүссэн бөгөөд энэ нь бодисын бичил хэмжигдэхүүнийг шинжлэх боломжийг олгодог.

1947 онд Т.Б. Гапон, Э.Н. Гапон болон Ф.М. Шемякин анх удаа уусмал дахь ионуудын холимогийг хроматографийн аргаар тусгаарлах ажлыг хийж, үүнийг сорбентын ион ба уусмалд агуулагдах ионуудын хооронд солилцооны урвал явагддаг гэж тайлбарлав. Ийнхүү хроматографийн өөр нэг чиглэл нээгдсэн - ион солилцооны хроматограф. Одоогийн байдлаар ион солилцооны хроматографи нь хроматографийн аргын хамгийн чухал чиглэлүүдийн нэг юм.

Э.Н. болон Г.Б. Гапон 1948 онд М.С. Бага уусдаг тунадасуудын уусах чадварын ялгаан дээр үндэслэн бодисуудын хольцыг хроматографаар ялгах боломжийн санааг будна. Тунадас хроматографи гарч ирэв.

1957 онд М.Голэй капилляр хоолойн дотоод хананд сорбент хэрэглэхийг санал болгов - капилляр хроматограф. Энэ сонголт нь олон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хольцын бичил хэмжигдэхүүнийг шинжлэх боломжийг олгодог.

60-аад онд нарийн тодорхойлогдсон нүх сүвний хэмжээ бүхий ион ба цэнэггүй гель хоёуланг нь нэгтгэх боломжтой болсон. Энэ нь хроматографийн хувилбарыг боловсруулах боломжийг олгосон бөгөөд түүний мөн чанар нь гель - гель хроматографи руу нэвтрэх чадварын ялгаан дээр үндэслэн бодисын хольцыг ялгах явдал юм. Энэ арга нь янз бүрийн молекул жинтэй бодисуудын хольцыг салгах боломжийг олгодог.

Одоогийн байдлаар хроматографи ихээхэн хөгжилд хүрсэн. Өнөөдөр хроматографийн олон янзын аргууд, ялангуяа физик, физик-химийн бусад аргуудтай хослуулан эрдэмтэд, инженерүүдэд шинжлэх ухааны судалгаа, технологийн олон янзын, ихэвчлэн маш нарийн төвөгтэй асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалдаг.

Дмитрий Иванович Менделеев: химийн хөгжилд оруулсан хувь нэмэр

Дмитрий Менделеев 1834 оны 1-р сарын 27-нд (2-р сарын 8) Тобольск хотод биеийн тамирын заалны захирал, Тобольск мужийн улсын сургуулийн итгэмжлэгдсэн төлөөлөгч Иван Павлович Менделеев, Мария Дмитриевна Менделеева, охин Корнилиева нарын гэр бүлд төржээ.

Өөх тосонд уусдаг витаминууд

Гиповитаминоз нь бие махбодид витамин дутагдалтай холбоотой өвчин юм. Зарим витамин дутагдалтай байгаа нь витамины дутагдал юм. Хоол хүнсэндээ витаминыг хэтрүүлэн хэрэглэснээр гипервитаминоз, илүүдэл витаминтай холбоотой өвчин...

Оросын химийн нийгэмлэгийн түүх

Александр Абрамович Воскресенский (1809-1880) - Оросын органик химич, Оросын химичүүдийн томоохон сургуулийг үндэслэгч (Николай Николаевич Зининтэй хамт), Петербургийн ШУА-ийн корреспондент гишүүн (1864)...

Химийн хөгжлийн үндсэн үе шатуудын түүхэн тойм

Бие дэх коллоид систем ба тэдгээрийн үүрэг

Коллоид систем ба тэдгээрийн шинж чанарын талаархи санаа бодлыг хөгжүүлэх. Будах, наах зэрэг коллоид процессыг эртний Египетээс хойш хэрэглэж ирсэн. Коллоид гэдэг үгийг (грек үгнээс "цавуу" гэсэн утгатай) 1862 онд Т.Грахам...

Алкануудын полигалоген деривативууд

Фторын химийн түүх нь эртний Египет, Финикси, тэр байтугай дундад зууны Арабаас ч эхлээгүй. Фторын хими үүссэн нь устөрөгчийн фторыг (Шеле, 1771), дараа нь элементийн фторыг (Моиссан, 1886) нээсэн...

Уламжлал ёсоор лабораторийн семинарт хийсэн туршилт нь эмпирик сэтгэлгээг бүрдүүлдэг. Оюутнууд аливаа үзэгдлийг судалж, түүний бүтцийн элементүүдийг тодорхойлж, тэдгээрийг ангилж, холболтыг дүрсэлдэг боловч энэ бүхэн ухамсарт хуваагддаг ...

Химийн үүсэх

1). Алхимийн өмнөх үе: 3-р зуун хүртэл. МЭ Бодисын бүтэц, тэдгээрийн хувирлын шинжлэх ухаан болох хими нь хүн галын нөлөөгөөр байгалийн материалыг өөрчлөх чадварыг нээсэн үеэс эхэлдэг. Хүмүүс зэс, хүрэл хайлуулж, шавар бүтээгдэхүүн шатаах аргаа мэддэг байсан бололтой...

Хроматографийн аргуудын тодорхой ангилал нь үйл явцын янз бүрийн шинж чанарт үндэслэж болно ...

Хроматографийн үйл явцын физик-химийн үндэс

Хроматографийн онолын үүрэг бол хроматографийн бүсийн хөдөлгөөн ба бүдгэрэлтийн хуулийг тогтоох явдал юм. Хроматографийн онолын ангилалд үндэслэсэн гол хүчин зүйлүүд...

Газрын тос, байгалийн хийн хими

M.V.-ийн гайхалтай таамаг...

Хроматографи нь салгах, шинжлэх арга юм

Хроматографи хольц сорбцийн десорбци Хроматографи нь хөдөлгөөнгүй сорбентийн дагуу хөдөлгөөнт фазын урсгалаар хөдөлж байх үед бодисыг сорбци ба десорбцийн үйлдлүүдийг олон дахин давтан хийхэд үндэслэсэн физик, химийн процесс юм...

Химийн хувьсал - ойрын хэтийн төлөв

Химийн нэгдлүүд юунаас бүрддэг вэ? Бодисын хамгийн жижиг хэсгүүд хэрхэн бүтэцтэй байдаг вэ? Тэд сансарт хэрхэн байрладаг вэ? Эдгээр хэсгүүдийг юу нэгтгэдэг вэ? Зарим бодис яагаад өөр хоорондоо урвалд ордог вэ?

Эртний Орос улсад дүн шинжилгээ хийх талаар маш бага зүйл мэддэг. Мэдээжийн хэрэг, янз бүрийн материалын найрлагыг байнга шалгаж байх шаардлагатай байсан бөгөөд Орос улсад үүнийг ургамлын эмч, будагч, дарханчууд хийдэг байв; тусгай хүдэр хайгуулчид хүртэл байсан...

Орос дахь аналитик химийн хөгжлийн үе шатууд

Хроматографийг нээсэн нь Оросын эрдэмтэн, ургамал судлаач, физик химич Михаил Семёнович Цвет юм.

Хроматографийн нээлт нь Цветийг Санкт-Петербургт магистрын зэрэг хамгаалсан (1900 - 1902), Варшавт ажилласан эхний үе (1902 - 1903) үеэс эхлэлтэй. Цвет ургамлын пигментүүдийг судалж байхдаа маш бага зэрэг ялгаатай өнгөт пигментүүдийн хольцын уусмалыг шингээгч - нунтаг кальцийн карбонатаар дүүргэсэн хоолойгоор дамжуулж, дараа нь шингээгчийг цэвэр уусгагчаар угаана. Хольцын бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг салгаж, өнгөт судал үүсгэдэг. Орчин үеийн нэр томъёоны дагуу Цвет хроматографийн хөгжиж буй хувилбарыг (шингэн шингээх хроматографийг хөгжүүлэх) нээсэн. Цвет өөрийн бүтээсэн хроматографийн хувилбарыг боловсруулах судалгааны үндсэн үр дүнг докторын диссертаци болох “Ургамал, амьтны ертөнц дэх хромофил” (1910) номондоо дурджээ. хроматографи хийн тунамал ионы солилцоо

Цвет нь зөвхөн хольцыг салгаж, олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй шинж чанарыг нь тогтоохын тулд хроматографийн аргыг өргөн ашигладаг байсан бөгөөд энэ зорилгоор тоон шинжилгээнд зориулж шилэн баганыг хугалж, шингээгч баганыг давхарга болгон хуваасан; Цвет нь шингэний хроматографийн төхөөрөмжийг бүтээж, бага даралт (шахах) болон зарим илүүдэл даралттай үед хроматографийн процессыг анхлан хийж, үр дүнтэй багана бэлтгэх зөвлөмжийг боловсруулсан. Түүнчлэн “хроматографи”, “хөгжил”, “шилжилт”, “хроматограмм” гэх мэт шинэ аргын олон үндсэн ойлголт, нэр томьёог танилцуулсан.

Хроматографийг анх маш ховор хэрэглэж байсан бөгөөд түүний далд үе нь 20 орчим жил үргэлжилсэн бөгөөд энэ хугацаанд аргын янз бүрийн хэрэглээний талаар маш цөөн тооны тайлан гарчээ. Зөвхөн 1931 онд Гейдельберг дэх Эзэн хаан Вильгельмийн Анагаах ухааны судалгааны хүрээлэнгийн химийн лабораторид (Р.Кун тэргүүтэй) ажиллаж байсан Р.Кун (Герман), А.Винтерштейн (Герман), Э.Ледерер (Франц) нар удирдаж байжээ. түүхий каротинаас a - ба b-каротиныг ялгаж, улмаар Өнгөний нээлтийн үнэ цэнийг харуулах.

Хроматографийн хөгжлийн чухал үе шат бол Зөвлөлтийн эрдэмтэд Н.А. Измайлов болон М.С. Шрайбер нимгэн давхаргын хроматографийн арга (1938) бөгөөд энэ нь бодисын бичил хэмжигдэхүүнийг шинжлэх боломжийг олгодог.

Дараагийн чухал алхам бол хлороформ ашиглан усаар ханасан цахиурт гельээр дүүргэсэн баганад амин хүчлүүдийн ацетил деривативыг салгах жишээг ашиглан шингэн хуваах хроматографийн хувилбарыг А.Мартин, Р.Синге (Англи) нээсэн явдал юм. уусгагч хэлбэрээр (1940). Үүний зэрэгцээ зөвхөн шингэн төдийгүй хийг хөдөлгөөнт фаз болгон ашиглах боломжтой гэдгийг тэмдэглэв. Хэдэн жилийн дараа эдгээр эрдэмтэд хөдөлгөөнт фаз болгон бутанолоор усаар чийгшүүлсэн цаасан дээр амин хүчлийн деривативыг салгах ажлыг санал болгов. Тэд мөн анхны хоёр хэмжээст тусгаарлах системийг хэрэгжүүлсэн. Мартин, Сингх нар хуваалтын хроматографийг нээснийхээ төлөө химийн салбарт Нобелийн шагнал хүртжээ. (1952). Дараа нь Мартин, А.Жеймс нар силикон DS-550 ба стеарины хүчил (1952 - 1953) холимог сорбент дээр хольцыг ялгаж, хийн хуваарилах хроматографийн хувилбарыг хийжээ. Тэр цагаас хойш хийн хроматографийн аргыг хамгийн эрчимтэй хөгжүүлсэн.

Хийн хроматографийн хувилбаруудын нэг бол хротермографи бөгөөд хийн хольцыг ялгах чадварыг сайжруулахын тулд хөдөлгөөнт фазын хөдөлгөөнтэй зэрэгцэн хий, сорбент ба ялгаж буй хольц нь хөдөлгөөнт температурын талбарт нөлөөлдөг. уртын дагуу тодорхой градиент (A.A. Zhukhovitsky et al., 1951) .

Хроматографийн аргыг хөгжүүлэхэд ион солилцооны хроматографийг үндэслэгч (1937 - 1940) Г.Шваб (Герман) ихээхэн хувь нэмэр оруулсан. Үүнийг Зөвлөлтийн эрдэмтэд Е.Н. Гапон, Т.Б. Уусмал дахь ионуудын хольцыг хроматографийн аргаар ялгах ажлыг (Ф.М. Шемякинтэй хамт, 1947) хийсэн Гапон, мөн уусах чадварын ялгаан дээр үндэслэн бодисын хольцыг хроматографаар ялгах боломжийн тухай Цветийн хэлсэн санааг хэрэгжүүлсэн. бага зэрэг уусдаг хурдас (тунамал хроматограф, 1948).

Ион солилцооны хроматографийн хөгжлийн орчин үеийн үе шат нь 1975 онд Г.Смолл, Т.Стивенс, В.Бауман (АНУ) нарын ажлын дараагаар ион хроматографи (өндөр гүйцэтгэлийн хувилбар) хэмээх шинэ аналитик аргыг санал болгосны дараа эхэлсэн. кондуктометр илрүүлэх ион солилцооны хроматографи).

Перкин-Элмер компанийн ажилтан М.Голэй (АНУ) хроматографийн капилляр хувилбарыг (1956) бүтээсэн нь капилляр хоолойн дотоод хананд сорбент түрхсэн нь онцгой ач холбогдолтой байв. олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй хольцын бичил хэмжигдэхүүнийг шинжлэх боломжтой.

60-аад оны сүүлээр. Шингэн хроматографийн сонирхол эрс нэмэгдсэн. Өндөр гүйцэтгэлтэй шингэн хроматографи (HPLC) гарч ирэв. Үүнд маш мэдрэмтгий мэдрэгч, шинэ сонгомол полимер сорбент, өндөр даралттай ажиллах боломжтой шинэ тоног төхөөрөмж бий болсон нь тус дөхөм болсон. Одоогийн байдлаар HPLC нь бусад хроматографийн аргуудын дунд тэргүүлэх байр суурийг эзэлдэг бөгөөд янз бүрийн хувилбаруудад хэрэгжиж байна.

Хроматографи нь хөдөлгөөнт ба суурин гэсэн хоёр фазын хоорондох бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хуваарилалт дээр үндэслэн бодисыг ялгах, тодорхойлох арга юм. Хөдөлгөөнгүй үе шат нь хатуу сүвэрхэг бодис (ихэвчлэн сорбент гэж нэрлэдэг) эсвэл хатуу бодис дээр хуримтлагдсан шингэн хальс юм. Хөдөлгөөнт фаз нь хөдөлгөөнгүй фазаар дамжин урсах шингэн эсвэл хий, заримдаа даралттай байдаг. Шинжилсэн хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүд (сорбатууд) хөдөлгөөнт фазын хамт хөдөлгөөнгүй фазын дагуу хөдөлдөг. Энэ нь ихэвчлэн багана гэж нэрлэгддэг шилэн эсвэл металл хоолойд байрладаг. Сорбентийн гадаргуутай харилцан үйлчлэх хүчнээс хамааран (шингээх эсвэл бусад механизмын улмаас) бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь баганын дагуу өөр өөр хурдтайгаар хөдөлдөг. Зарим бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь сорбентийн дээд давхаргад үлддэг, зарим нь сорбенттой бага хэмжээгээр харилцан үйлчилж, баганын доод хэсэгт дуусч, зарим нь хөдөлгөөнт фазын хамт баганыг бүрэн орхих болно (ийм бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь хадгалагдаагүй гэж нэрлэдэг бөгөөд тэдгээрийг хадгалах хугацаа нь баганын "үхсэн цаг" -ыг тодорхойлдог) .

Энэ нь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нарийн төвөгтэй хольцыг хурдан салгах боломжийг олгодог.

Нээлтийн түүх:

Хроматографийн төрөлт

Энэ өдрийн орой Варшавын байгаль судлаачдын нийгэмлэгийн биологийн тэнхимийн хуралдаанд ургамлын анатоми, физиологийн тэнхимийн туслах ажилтан Михаил Семенович Цвет "Шингээх үзэгдлийн шинэ ангилал, биохимийн шинжлэх ухаанд хэрэглэх тухай" илтгэл тавив. дүн шинжилгээ.”

Харамсалтай нь, М.С.Цвет нь ургамал судлаач мэргэжилтэй байсан тул нээлтийнхээ химийн аналитик талыг хангалттай үнэлж чадаагүй бөгөөд түүний бүтээлийг химийн сэтгүүлд нийтлээгүй. Үүний дараагаар санал болгож буй М.С. Өнгөт хроматографийн арга нь аналитик химийн хамгийн түгээмэл арга болжээ.

Хроматографийн аргын дараах давуу талуудыг онцлон тэмдэглэх нь зүйтэй.

1. Салалт нь динамик шинж чанартай бөгөөд тусгаарлагдсан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн сорбци-десорбцийн үйлдлүүд олон удаа давтагддаг. Энэ нь хроматографийн үр ашиг мэдэгдэхүйц өндөр байгаатай холбоотой юм

статик сорбцийн аргуудтай харьцуулахад салгах ба

олборлолт.

2. Салгах явцад сорбат ба суурин үе шат хоорондын харилцан үйлчлэлийн янз бүрийн хэлбэрийг ашигладаг: цэвэр физикээс химисорбци хүртэл.

Энэ нь өргөн хүрээг сонгон салгах боломжтой болгодог

3. Салгаж буй бодисуудад янз бүрийн нэмэлт орон (таталцлын, цахилгаан, соронзон г.м) хэрэглэж болох бөгөөд энэ нь ялгах нөхцөлийг өөрчилснөөр хроматографийн боломжийг өргөжүүлдэг.

4. Хроматографи нь хэд хэдэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг нэгэн зэрэг ялгах, тодорхойлох аргыг хослуулсан эрлийз арга юм.

5. Хроматографи нь аналитик (салгах, тодорхойлох, тодорхойлох) болон бэлдмэлийн (цэвэршүүлэх, тусгаарлах, төвлөрүүлэх) аль алиныг нь шийдвэрлэх боломжийг олгодог. Эдгээр асуудлын шийдлийг онлайнаар гүйцэтгэх замаар нэгтгэж болно.

Олон тооны аргыг үе шатуудын нэгтгэх төлөв, салгах механизм, салгах техникээр ангилдаг.

Хроматографийн аргууд нь гүйцэтгэх арга барилаараа ялгаатай байдаг.

фронтал, нүүлгэн шилжүүлэлт, элюент гэж ялгах үйл явц.

Ионы хроматографи

Ионы хроматографи нь ион солилцогч дээрх катион ба анионыг салгах өндөр үзүүлэлттэй шингэн хроматограф юм.

бага хүчин чадалтай. Ионы хроматографийн өргөн хэрэглээ

хэд хэдэн давуу талуудаас шалтгаалан:

– олон тооны органик бус болон

органик ионууд, мөн түүнчлэн катионуудыг нэгэн зэрэг тодорхойлох ба

– илрүүлэх өндөр мэдрэмжтэй (1 нг/мл хүртэл

урьдчилан баяжуулах;

- өндөр сонгомол, илэрхийлэл;

Шинжилсэн дээжийн бага хэмжээ (2 мл-ээс ихгүй дээж);

– илрүүлэх боломжтой концентрацийн өргөн хүрээтэй (1 нг/мл-ээс

– төрөл бүрийн детектор, тэдгээрийн хослолыг ашиглах боломж, энэ нь сонгох чадвар, тодорхойлох хугацааг богиносгох боломжийг олгодог;

- тодорхойлох бүрэн автоматжуулалтын боломж;

– ихэнх тохиолдолд дээжийн урьдчилсан бэлтгэл бүрэн дутмаг байдаг.

Гэсэн хэдий ч аливаа аналитик аргын нэгэн адил ионы хроматограф нь сул талуудаас ангид байдаггүй бөгөөд үүнд:

- ион солилцооны нийлэгжилтийн нарийн төвөгтэй байдал нь ихээхэн хүндрэл учруулдаг

аргыг боловсруулах;

– HPLC-тэй харьцуулахад ялгах үр ашиг бага;

- зэврэлтэнд тэсвэртэй байх хэрэгцээ

хроматографийн систем, ялангуяа тодорхойлох үед

катионууд.

2.1 Хөгжлийн түүх:

Ион солилцооны үйл явцыг судлах ажил 19-р зууны эхэн үеэс эхэлсэн. түүнтэй харьцах давсны уусмалын химийн найрлагад хөрсний нөлөөллийн ажиглалтаас. 40-өөд оны сүүлээр Г.Томпсон хөрс нь хэрэглэсэн органик бордооноос аммиакийг шингээдэг гэж тэмдэглэсэн бөгөөд тэдгээрийн Йоркийн мэргэжилтэн Д.Спенс холбогдох туршилтуудыг хийсэн. Д.Спенсийн туршилтын анхны үр дүнг 1850 онд Г.Томпсон нийтэлсэн бөгөөд уг өгүүлэлд “Хөрсний маш чухал шинж чанаруудын анхны нээлт хөдөө аж ахуйд ашиг тустай нь бараг бүтэлгүйтэж магадгүй” гэж тэмдэглэсэн бөгөөд түүний сүүлчийн бүтээлүүд 1852, 1855 онд хэвлэгджээ.

2.3 Сорбцийн процесст ион ялгах зарчим

Ион солилцооны хроматографи нь хөдөлгөөнт фаз нь шингэн (угаагч), хөдөлгөөнгүй фаз нь хатуу (ион солилцуур) байх шингэн-хатуу фазын хроматографийг хэлнэ. Ион солилцооны хроматографийн арга нь хөдөлгөөнгүй фазтай холбоотой ионуудыг баганад орж буй шингэний ионоор солих динамик процесс дээр суурилдаг. Холимог дахь ионуудын ион солилцогчдод өөр өөр хамааралтай байдлаас шалтгаалан тусгаарлалт үүсдэг бөгөөд энэ нь баганаар дамжих янз бүрийн хурдыг бий болгодог.

Ионы хроматографи нь ион солилцооны баганын хроматографийн нэг хувилбар юм.

IUPAC-ийн зөвлөмжийн дагуу (1993) ион солилцоо (IEC) ба ионы хроматографи (IC) гэсэн нэр томъёог дараах байдлаар тодорхойлсон. "Ион солилцооны хроматограф нь бие даасан анализаторуудын ион солилцооны харилцан үйлчлэлийн ялгаан дээр суурилдаг. Хэрэв ионуудыг салгаж, кондуктометрийн детектор эсвэл шууд бус хэт ягаан туяаны илрүүлэгч ашиглан илрүүлэх боломжтой бол ионы хроматографи гэж нэрлэдэг."

Орчин үеийн (2005) томъёолол: "Ионы хроматограф нь багана дахь ионуудын өндөр үзүүлэлттэй шингэн хроматографийн (HPLC) бүх салгах, урсгал мэдрэгч дээр шууд илрүүлэх, үүссэн аналитик дохионы тоон боловсруулалттай хослуулсан." Энэхүү тодорхойлолт нь ялгах механизм, илрүүлэх аргаас үл хамааран ионы хроматографийг тодорхойлдог бөгөөд ингэснээр түүнийг сонгодог ион солилцооноос тусгаарладаг.

Ионы хроматографид дараахь ялгах зарчмуудыг ашигладаг.

Ионы солилцоо.

Ионы хос үүсэх.

Ионы хасалт.

Ионы солилцоо

Ионы солилцоо нь ион солилцуурын үе шатанд (эсрэгүүд) байрлах ионуудын ялгаруулагч ионуудтай тэнцүү солилцооны урвуу гетероген урвал юм. Эсрэг ионууд нь цахилгаан статик хүчний нөлөөгөөр ион солилцуурын функциональ бүлгүүдэд хадгалагддаг. Ихэвчлэн катион хроматографид эдгээр бүлгүүд нь сульфоны хүчлийн бүлгүүд; анион хроматографийн хувьд – дөрөвдөгч аммонийн суурь. Зураг дээр. 1-р зурагт катион ба анионуудын солилцооны үйл явцын диаграммыг үзүүлэв. Шинжлэх бодисын ионуудыг А гэж, солилцооны төвүүдтэй өрсөлдөж буй шингэний ионуудыг E гэж тэмдэглэнэ.

Цагаан будаа. 1. Функциональ сульфо бүлгүүд - SO3-, анион солилцуур (дөрөвлөгч аммонийн суурийн бүлгүүд -N) -ийн оролцоотойгоор ион солилцох катион (А+) ба анион (А-)-ийн ион солилцоо (Е+ эсвэл Е-) +R3).

Ионы хос үүсэх

Энэхүү тусгаарлах механизмыг хэрэгжүүлэхийн тулд ион-хос урвалжуудыг ашигладаг бөгөөд тэдгээрийг уусгагч уусмалд нэмнэ. Ийм урвалжууд нь алкилсульфоны хүчил эсвэл тетраалкиламмонийн давс зэрэг анион эсвэл катион гадаргуу идэвхтэй бодисууд юм.

Эсрэг цэнэгтэй илрэх боломжтой ионуудтай хамт энэхүү ион хос урвалжийн ионууд нь молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн улмаас хөдөлгөөнгүй фаз дээр баригдаж болох цэнэггүй ион хосыг үүсгэдэг. Сорбентын матрицад ион хос үүсэх тогтмол байдал ба тэдгээрийн шингээлтийн зэрэг зэргээс шалтгаалан тусгаарлалт явагдана. Зураг дээр. 2-т урвалжийг хөдөлгөөнгүй фаз дээр шингээсний дараа ион хос хроматографийн статик ион солилцооны загварыг үзүүлэв. Энэхүү салгах зарчим нь анион ба катион хоёуланд нь хамаарна.

Цагаан будаа. 2. Ион хос хроматограф дахь ион солилцооны загвар.

Ионы хасалт

Ион ялгах хроматографи (IEC). Сул хүчил эсвэл суурь ялгахад голчлон ашигладаг. IEC нь карбоксилын болон амин хүчил, фенол, нүүрс усыг тодорхойлоход хамгийн чухал ач холбогдолтой юм.

Зураг дээр. Зураг 3-т жишээ болгон R–COOH хүчлийг ашиглан IEC ашиглан салгах зарчмыг үзүүлэв.

Цагаан будаа. 3. Карбоксилын хүчлийг R–COOH-ийг ион ялгах хроматографи ашиглан ялгах схем.

Ионы үл хамаарах хроматографид устөрөгчийн ион (эсрэг ион) агуулсан бүрэн сульфонжуулсан катион солилцогчийг суурин фаз болгон ашигладаг. Угаах шингэний усан уусмалд ион солилцуурын сульфон хүчлийн бүлгүүдийг усжуулна. Ус чийгшүүлэх бүрхүүл нь сөрөг цэнэгтэй төсөөлөлтэй мембранаар (Доннан мембран) хүрээлэгдсэн байдаг. Мембран нь зөвхөн салаагүй молекулуудад (жишээлбэл, ус) нэвчдэг.

Хүчтэй эрдсийн хүчлийг уусгагч болгон ашиглавал органик карбоксилын хүчлийг ялгаж болно. Хүчиллэгийн тогтмол утга бага байдаг тул карбоксилын хүчил нь ийм уусмалд салаагүй хэлбэрээр байдаг. Эдгээр хэлбэрүүд нь Доннан мембранаар дамжиж, суурин үе шатанд шингэж болно.

Бутархайн зарчимд үндэслэн:

Ойролцоох хроматографи

Гель шүүлтүүр

Шингээх

Тунамал

Адсорбци-комплексжилт

Тархалт (хэвийн үе шат, урвуу үе).

Хувьслын аргын дагуу:

Хэмжээ хасах хроматографи

Хроматографийн хувьсал

Урд талын шинжилгээ

Ион солилцооны хроматографи.

Суурин фазын байршлаар:

Багана хром

Зузаан давхаргын хроматографи

Нимгэн давхаргын хроматографи

Цаасан (кино) хроматографи.

Үе шатуудын нийлбэр найрлагын дагуу:

Суперкритик шингэний хроматографи

Шингэн хроматографи (шингэн-гель, шингэн-шингэн, шингэн-хатуу фаз)

Хийн хроматографи (хий-хатуу-фаз, хий-шингэн).

Зан үйлийн зорилгын дагуу:

Аналитик

Бэлтгэл

Аж үйлдвэрийн.

Хроматографийн систем дэх даралтаар:

Өндөр даралт

Бага даралт.

2. Шингэн хроматографийн хөгжлийн түүх.

Хроматографийг 1903 онд М.С.Цвет баганын шингэн-адсорбцийн аргаар нээсэн бөгөөд энэ аргад 50-100 микроноос их хэмжээний ширхэгтэй шингээгч хэрэглэж байсан бөгөөд элюент нь хүндийн хүчний нөлөөгөөр колонкоор дамжин өнгөрдөг байсан. Урсгал детекторуудыг салгах нь аажмаар, хэдэн цагийн дотор явагдсан бөгөөд энэ горимд шингэний хроматографийг аналитик зорилгоор ашиглах боломжгүй байв. 1965-1970 онд янз бүрийн орны мэргэжилтнүүдийн хүчин чармайлт хурдан шингэний хроматографийг бий болгоход чиглэв. Салах хурдыг нэмэгдүүлэхийн тулд гадаад болон дотоод тархалтын замыг богиносгох шаардлагатай гэдэг нь тодорхой байв. Энэ нь шингээгч мөхлөгүүдийн диаметрийг багасгах замаар хүрч болох юм. Ийнхүү өндөр даралтын шингэний хроматографи үүссэн. Нарийн фракц шингээгч рүү шилжсэнээр баганын үр ашиг ихээхэн нэмэгдсэн (нэгж урт, хийн хроматографийн баганын үр ашгаас хэдэн зуу дахин их) тиймээс орчин үеийн хурдан аналитик шингэний хроматографийг өндөр үзүүлэлттэй шингэний хроматографи (HPLC) гэж нэрлэдэг байв. Хатуу нарийн ширхэгтэй шингээгч (5 эсвэл 10 мкм) боловсруулах, өндөр даралтын насос (200 атм-аас дээш) ба урсгалын детекторууд - энэ бүхэн нь HPLC-ийн өндөр гүйцэтгэлийг хангасан Энэ нь хийн хроматографаас доогуур бөгөөд хэрэглээний талбарт энэ нь үүнээс хамаагүй илүү юм. Энэ үеийг шингэн хроматографийн хоёр дахь төрөлт, сэргэлт, сэргэн мандалтын үе гэж нэрлэж эхэлсэн. Анхны арилжааны шингэний хроматографуудын нэг нь Ду Понтын загвар 820 (1968) юм. Үүнээс өмнө шингэн хроматографийн цуврал детекторууд бий болсон: кондуктометрийн детектор (1951), шингээлтийн дулаан мэдрэгч (1959), рефрактометр. илрүүлэгч (1962), хэт ягаан туяаны мэдрэгч (1966), шингэний хроматограф/масс спектрометрийн систем (1973), диодын массивын детекторын анхны хувилбар (1976) 1969 онд I Halasz, I Sebastian нар химийн аргаар залгагдсан алкилтай сорбентуудыг санал болгосон. гинжин хэлхээнүүд ("сойз сорбент") Si - O - C холбоо Энэ холболт тогтворгүй болсон 1970 онд Ж.Киркланд илүү тогтвортой Si-O-Si холбоо бүхий сорбентуудыг боловсруулсан. Шударга байхын тулд ийм өөрчлөлтийг К.Д илүү эрт (1959) санал болгосон гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Щербакова ба A.V. Киселев.

Манай улсад шингэн хроматографийг 1969-1972 онд боловсруулсан бөгөөд эдгээр нь Цвет-1-69, Цвет-304, XG-1301 загварууд юм.

HPLC-ийн орчин үеийн үе шат: Одоогийн байдлаар HPLC тэргүүлж байна

Хроматографийн бусад аргуудын дунд үйлдвэрлэсэн тоног төхөөрөмжийн хэмжээ (жилд 2 тэрбум доллараас дээш үнэ бүхий 40,000 гаруй хроматограф) болон хэвлэгдсэн тоогоор (жилд 5-6 мянган хэвлэл) байр сууриа эзэлдэг.

Биологи, биотехнологи, хүнсний үйлдвэрлэл, анагаах ухаан, эм зүй, шүүх эмнэлгийн шинжилгээ, орчны бохирдлын хяналт гэх мэт шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн амин чухал салбарт HPLC-ийн үүрэг маш их байна. Сүүлийн үед HPLC нь хүний ​​геномыг тайлахад томоохон үүрэг гүйцэтгэсэн. он жилүүд асуудлыг амжилттай шийддэг

протеомикийн зуслангийн байшингууд.

1. Танилцуулга.

2. Хроматографийн үүсэл хөгжил.

3. Хроматографийн аргын ангилал.

4. Хатуу хөдөлгөөнгүй фазын хроматографи:

a) хийн (хийн шингээх) хроматографи;

б) шингэн (шингэн шингээх) хроматографи.

5. Шингэн хөдөлгөөнгүй фазын хроматографи:

a) хийн шингэн хроматографи;

б) гель хроматографи.

6. Дүгнэлт.

Спектрийн цацрагийн нэгэн адил пигментийн хольцын янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь кальцийн карбонатын багананд байгалийн байдлаар тархсан бөгөөд тэдгээрийн чанарын болон тоон үзүүлэлтийг тодорхойлох боломжийг олгодог. Би ийм аргаар олж авсан бэлдмэлийг хроматограмм гэж нэрлэдэг бөгөөд санал болгож буй аргыг хроматограф гэж нэрлэдэг.

М.С.Цвет, 1906 он

Оршил

Зөвхөн химич төдийгүй бусад олон мэргэжилтнүүд бодисын хольцыг салгах, шинжлэх хэрэгцээтэй тулгардаг.

Хроматографи нь бие даасан химийн нэгдлүүд ба тэдгээрийн нарийн төвөгтэй хольцыг салгах, шинжлэх, бүтэц, шинж чанарыг судлах химийн болон физик-химийн аргуудын хүчирхэг арсеналд тэргүүлэх байруудын нэгийг эзэлдэг.

Хроматографи нь хий, уур, шингэн эсвэл ууссан бодисын хольцыг ялгах, шинжлэх, бие даасан бодисын физик-химийн шинж чанарыг тодорхойлох физик-химийн арга бөгөөд хольцын тусгаарлагдсан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хөдөлгөөнт ба суурин гэсэн хоёр фазын хооронд хуваарилалтад үндэслэнэ. Хөдөлгөөнгүй үеийг бүрдүүлдэг бодисыг сорбент гэж нэрлэдэг. Хөдөлгөөнгүй үе шат нь хатуу эсвэл шингэн байж болно. Хөдөлгөөнт үе шат нь сорбент давхаргаар шүүгдсэн шингэн эсвэл хийн урсгал юм. Хөдөлгөөнт фаз нь хийн эсвэл шингэн төлөвт хувирсан бодисыг шинжилсэн хольцыг уусгагч, зөөгчөөр гүйцэтгэдэг.

Сорбцийн хоёр төрөл байдаг: шингээлт - бодисыг хатуу гадаргуугаар шингээх ба шингээлт - шингэн уусгагч дахь хий, шингэнийг уусгах.

2. Хроматографийн үүсэл хөгжил

Хроматографийг шинжлэх ухааны арга болгон бий болгосон нь 1903 онд ургамлын пигмент дэх нарны энергийг хувиргах механизмыг судлах явцад хроматографийг нээсэн Оросын нэрт эрдэмтэн Михаил Семенович Цветийн (1872 - 1919) нэртэй холбоотой юм. Энэ жилийг хроматографийн аргыг бий болгосон өдөр гэж үзэх нь зүйтэй.

М.С. Өнгө нь шилэн хоолойд агуулагдах шингээгчийн баганаар задлан шинжилсэн бодис ба хөдөлгөөнт фазын уусмалыг дамжуулсан. Үүнтэй холбогдуулан түүний аргыг баганын хроматограф гэж нэрлэдэг. 1938 онд Н.А. Измайлов болон М.С. Шрайбер Цветийн аргыг өөрчилж, шингээгчийн нимгэн давхаргаар бүрсэн хавтан дээр бодисын хольцыг ялгахыг санал болгов. Нимгэн давхаргын хроматографи ийм байдлаар үүссэн бөгөөд энэ нь бодисын бичил хэмжигдэхүүнийг шинжлэх боломжийг олгодог.

1947 онд Т.Б. Гапон, Э.Н. Гапон болон Ф.М. Шемякин анх удаа уусмал дахь ионуудын холимогийг хроматографийн аргаар тусгаарлах ажлыг хийж, үүнийг сорбентын ион ба уусмалд агуулагдах ионуудын хооронд солилцооны урвал явагддаг гэж тайлбарлав. Ийнхүү хроматографийн өөр нэг чиглэл нээгдсэн - ион солилцооны хроматограф. Одоогийн байдлаар ион солилцооны хроматографи нь хроматографийн аргын хамгийн чухал чиглэлүүдийн нэг юм.

Э.Н. болон Г.Б. Гапон 1948 онд М.С. Бага уусдаг тунадасуудын уусах чадварын ялгаан дээр үндэслэн бодисуудын хольцыг хроматографаар ялгах боломжийн санааг будна. Тунадас хроматографи гарч ирэв.

1957 онд М.Голэй капилляр хоолойн дотоод хананд сорбент хэрэглэхийг санал болгов - капилляр хроматограф. Энэ сонголт нь олон бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хольцын бичил хэмжигдэхүүнийг шинжлэх боломжийг олгодог.

60-аад онд нарийн тодорхойлогдсон нүх сүвний хэмжээ бүхий ион ба цэнэггүй гель хоёуланг нь нэгтгэх боломжтой болсон. Энэ нь хроматографийн хувилбарыг боловсруулах боломжийг олгосон бөгөөд түүний мөн чанар нь гель - гель хроматографи руу нэвтрэх чадварын ялгаан дээр үндэслэн бодисын хольцыг ялгах явдал юм. Энэ арга нь янз бүрийн молекул жинтэй бодисуудын хольцыг салгах боломжийг олгодог.

Одоогийн байдлаар хроматографи ихээхэн хөгжилд хүрсэн. Өнөөдөр хроматографийн олон янзын аргууд, ялангуяа физик, физик-химийн бусад аргуудтай хослуулан эрдэмтэд, инженерүүдэд шинжлэх ухааны судалгаа, технологийн олон янзын, ихэвчлэн маш нарийн төвөгтэй асуудлыг шийдвэрлэхэд тусалдаг.

3. Хроматографийн аргын ангилал

Хроматографийн аргын олон янзын өөрчлөлт, хувилбарууд нь тэдгээрийг системчлэх эсвэл ангилахыг шаарддаг.

Ангилалыг янз бүрийн шинж чанарт үндэслэн хийж болно, тухайлбал:

1. үе шатуудын нэгтгэлийн төлөв байдал;

2. салгах механизм;

3. үйл явцыг явуулах арга;

4. үйл явцын зорилго.

Үе шатуудыг нэгтгэх төлөвийн дагуу ангилал:

хий (хөдөлгөөнт фаз - хий), хий-шингэн (хөдөлгөөнт фаз - хий, суурин фаз - шингэн), шингэн (хөдөлгөөнт фаз - шингэн) хроматограф.

Тусгаарлах механизмаар ангилах.

Шинжилсэн хольцын бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг зохих шингээгчээр сонгон шингээх (шингээх) дээр шингээх хроматографи хийдэг. Адсорбцийн хроматографийг шингэн (шингэн шингээлтийн хроматографи) ба хийн (хийн шингээлтийн хроматографи) гэж хуваадаг.

Ион солилцооны хроматографи нь шингээгч бодисын хөдөлгөөнт ион ба электролитийн ионуудын хооронд үүсдэг ион солилцооны процессыг ион солилцооны бодисоор дүүргэсэн баганаар (ион солилцогч) дамжуулан шинжилж буй бодисын уусмалыг нэвтрүүлэхэд суурилдаг. Ион солилцогч нь уусдаггүй органик бус ба органик өндөр молекулт нэгдлүүд юм. Хөнгөн цагаан исэл, пермутит, сульфонжуулсан нүүрстөрөгч болон төрөл бүрийн синтетик органик ион солилцооны бодисууд - ион солилцооны давирхайг ион солилцуур болгон ашигладаг.

Тунамал хроматографи нь тусгай урвалж бүхий шинжилгээнд хамрагдсан хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс үүссэн хур тунадасны уусах чадварт тулгуурладаг. Жишээлбэл, Hg (II) ба Pb давсны хольцын уусмалыг KI уусмалаар урьдчилан шингээсэн зөөгч бүхий баганаар дамжин өнгөрөхөд 2 өнгөт давхарга үүсдэг: дээд хэсэг нь улбар шар-улаан өнгөтэй (HgI 2). ), доод хэсэг нь шар өнгөтэй (PbI 2).

Процессыг явуулах аргын дагуу ангилах.

Баганын хроматографи нь багана нь суурин уусгагчийг зөөгч болгон ашигладаг хроматографийн нэг төрөл юм.

Цаасан хроматографи нь баганын оронд эрдэс хольц агуулаагүй тууз эсвэл шүүлтүүрийн цаасыг суурин уусгагчийг зөөвөрлөх хроматографийн төрөл юм. Энэ тохиолдолд туршилтын уусмалын дуслыг, жишээлбэл, Fe (III) ба Co (II) давсны уусмалын хольцыг цаасан туузны ирмэг дээр хэрэглэнэ. Цаасыг хаалттай камерт түдгэлзүүлсэн байна (Зураг 1), түүний ирмэгийг түүнд түрхсэн туршилтын уусмалын дусал бүхий хөдөлгөөнт уусгагч, жишээлбэл, n-бутилийн спирт бүхий саванд хийнэ. Цаасан дээр хөдөлж буй хөдөлгөөнт уусгагч нь түүнийг норгодог. Энэ тохиолдолд шинжилж буй хольцод агуулагдах бодис бүр нь уусгагчтай ижил чиглэлд өөрийн хурдаар хөдөлдөг. Ионыг салгаж дууссаны дараа цаасыг хатааж, дараа нь урвалжаар шүршинэ, энэ тохиолдолд ялгаж буй бодисуудтай (төмрийн ионтой цэнхэр, кобальт ионтой ногоон) өнгөт нэгдлүүдийг үүсгэдэг K 4 уусмал. Өнгөт толбо хэлбэрээр үүссэн бүсүүд нь бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүд байгаа эсэхийг тодорхойлох боломжийг олгодог.

Цаасан хроматографи нь органик урвалжийн хэрэглээтэй хослуулан катион ба анионуудын нийлмэл хольцын чанарын шинжилгээ хийх боломжийг олгодог. Нэг урвалж ашиглан нэг хроматограмм дээр хэд хэдэн бодисыг илрүүлж болно, учир нь бодис бүр нь зөвхөн харгалзах өнгө төдийгүй хроматограмм дээрх тодорхой нутагшуулах байршлаар тодорхойлогддог.

Нимгэн давхаргын хроматограф нь ялгах механизмаараа цаасан хроматографтай төстэй хроматографийн нэг төрөл юм. Тэдний хоорондох ялгаа нь цаасны оронд нунтаг хөнгөн цагаан исэл, целлюлоз, цеолит, цахиурын гель, кизельгур гэх мэт сорбентын нимгэн давхаргаар бүрсэн ялтсууд дээр хийгддэг. болон суурин уусгагч барих. Нимгэн давхаргын хроматографийн гол давуу тал нь төхөөрөмжийн энгийн байдал, туршилтын энгийн бөгөөд өндөр хурд, холимог бодисыг ялгах хангалттай тодорхой байдал, бодисын хэт бичил хэмжигдэхүүнийг шинжлэх боломж юм.

Хроматографийн үйл явцын зорилгын дагуу ангилал.

Хроматографи нь бодисын хольцын чанарын болон тоон шинжилгээний арга (аналитик хроматографи) хамгийн чухал ач холбогдолтой юм.

Бэлтгэл хроматографи нь бэлдмэлийн зорилгоор бодисуудын хольцыг салгах хроматографийн нэг төрөл юм. их бага хэмжээний бодисыг хольцгүй цэвэр хэлбэрээр авах. Бэлтгэх хроматографийн даалгавар нь бичил хольц хэлбэрээр агуулагдах бодисын хольцоос үндсэн бодис руу концентраци, дараа нь тусгаарлах явдал байж болно.

Аналитик бус хроматографи нь шинжлэх ухааны судалгааны арга болгон ашигладаг хроматографийн нэг төрөл юм. Энэ нь уусмал, химийн процессын кинетик, катализатор, шингээгчийн шинж чанар зэрэг системийн шинж чанарыг судлахад хэрэглэгддэг.

Тиймээс хроматографи нь бодисын хольцыг шинжлэх, бодисыг цэвэр хэлбэрээр олж авах, түүнчлэн системийн шинж чанарыг судлах бүх нийтийн арга юм.

4. Хатуу хөдөлгөөнгүй фазын хроматографи

a) Хийн (хийн шингээх) хроматографи

Хийн хроматографи нь хөдөлгөөнт фаз нь хий байдаг хроматографийн арга юм. Хийн хроматограф нь задралгүйгээр уурын төлөвт шилждэг бодис, тэдгээрийн хольцыг ялгах, шинжлэх, судлахад хамгийн өргөн хэрэглэгддэг.

Хийн хроматографийн хувилбаруудын нэг нь хийн шингээх хроматографи юм - энэ нь суурин үе шат нь хатуу шингээгч байдаг арга юм.

Хийн хроматографид инертийн хийг хөдөлгөөнт фаз (зөөгч хий) болгон ашигладаг: гели, азот, аргон, устөрөгч, нүүрстөрөгчийн давхар исэл бага байдаг. Заримдаа хэт дэгдэмхий шингэний уур нь зөөгч хий болдог.

Хийн хроматографийн процессыг ихэвчлэн хийн хроматограф гэж нэрлэгддэг тусгай багажаар гүйцэтгэдэг (Зураг 3). Эдгээр нь тус бүр нь зөөгч хийн урсгалыг хангах систем, судалж буй хольцыг бэлтгэх, нэвтрүүлэх систем, түүний температурыг зохицуулах систем бүхий хроматографийн багана, дүн шинжилгээ хийх систем (илрүүлэгч), салгах үр дүнг бүртгэх системтэй. болон дүн шинжилгээ хийх (бичигч).

Хийн шингээх хроматографид температур чухал байдаг. Үүний үүрэг нь хийн хатуу систем дэх сорбцийн тэнцвэрийг өөрчлөх явдал юм. Хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн тусгаарлах зэрэг, баганын үр ашиг, шинжилгээний нийт хурд нь баганын температурыг зөв сонгохоос хамаарна. Хроматографийн шинжилгээг оновчтой болгох баганын тодорхой температурын хүрээ байдаг. Ихэвчлэн энэ температурын хүрээ нь тодорхойлогдож буй химийн нэгдлийн буцалгах цэгтэй ойролцоо байдаг. Хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн буцалгах цэгүүд бие биенээсээ эрс ялгаатай үед баганын температурыг програмчлах аргыг ашиглана.

Хроматографийн баганад салгах нь хамгийн чухал боловч хийн хроматографийн шинжилгээний бүх үйл явцын урьдчилсан ажиллагаа юм. Дүрмээр бол баганаас гарах хоёртын хольц (зөөгч хий - бүрэлдэхүүн хэсэг) илрүүлэх төхөөрөмжид ордог. Энд цаг хугацааны явцад бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн концентрацийн өөрчлөлтийг цахилгаан дохио болгон хувиргаж, хроматограмм гэж нэрлэгддэг муруй хэлбэрээр тусгай систем ашиглан бүртгэдэг. Туршилтын үр дүн нь детекторын төрөл, түүний дизайныг зөв сонгохоос ихээхэн хамаарна. Илрүүлэгчийн хэд хэдэн ангилал байдаг. Дифференциал болон интеграл детекторууд байдаг. Дифференциал детектор нь шинж чанаруудын аль нэгний (баяжуулалт эсвэл урсгал) агшин зуурын утгыг цаг хугацааны явцад бүртгэдэг. Интеграл детекторууд нь тодорхой хугацааны туршид бодисын хэмжээг нэгтгэн дүгнэдэг. Төрөл бүрийн үйл ажиллагааны зарчим, мэдрэмж, зориулалтын детекторуудыг мөн ашигладаг: дулаан дамжуулагч, иончлол, спектроскоп, масс спектрометр, кулометр болон бусад.

Хийн шингээх хроматографийн хэрэглээ

Хийн шингээлтийн хроматографийг химийн болон нефть химийн үйлдвэрүүдэд химийн болон нефтийн химийн синтезийн бүтээгдэхүүн, газрын тосны фракцын найрлагад дүн шинжилгээ хийх, технологийн процессын янз бүрийн үе шатанд урвалжуудын цэвэр байдал, гол бүтээгдэхүүний агууламжийг тодорхойлоход ашигладаг.

Хийн хроматографи ашиглан байнгын хий, хөнгөн нүүрсустөрөгчид, түүний дотор изомерын шинжилгээнд 5-6 минут зарцуулдаг. Өмнө нь уламжлалт хийн анализаторын тусламжтайгаар энэ шинжилгээ 5-6 цаг үргэлжилдэг байв. Энэ бүхэн нь хийн хроматографийг зөвхөн эрдэм шинжилгээний хүрээлэн, хяналт хэмжилтийн лабораториудад өргөнөөр ашиглаж эхэлсэн төдийгүй аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжүүдийн автоматжуулалтын цогц системийн нэг хэсэг болоход хүргэсэн.

Өнөөдөр газрын тос, байгалийн хийн ордуудыг хайхад хийн хроматографийг ашиглаж байгаа нь газрын тос, байгалийн хийн талбайн ойролцоо байгааг илтгэх хөрснөөс авсан дээж дэх органик бодисын агуулгыг тодорхойлох боломжийг олгодог.

Хийн хроматографийг шүүх эмнэлгийн шинжлэх ухаанд амжилттай ашиглаж байгаа бөгөөд цусны толбо, бензин, тос, үнэтэй хүнсний бүтээгдэхүүний хуурамч бүтээгдэхүүн гэх мэт дээжийг тодорхойлоход ашигладаг. Ихэнх тохиолдолд хийн хроматографийг автомашины жолооч нарын цусан дахь согтууруулах ундааны хэмжээг тодорхойлоход ашигладаг. Хэр их, хэзээ, ямар төрлийн согтууруулах ундаа уусныг мэдэхэд хуруунаас хэдхэн дусал цус хангалттай.

Хийн хроматографи нь бяслаг, кофе, түрс, коньяк гэх мэт хүнсний бүтээгдэхүүний үнэрийн найрлагын талаар үнэ цэнэтэй, өвөрмөц мэдээллийг олж авах боломжийг олгодог. Заримдаа хийн хроматографийн шинжилгээгээр олж авсан мэдээлэл бидэнд таалагддаггүй. Жишээлбэл, хүнсний бүтээгдэхүүнээс ихэвчлэн хэт их хэмжээний пестицид агуулагддаг, эсвэл жимсний шүүс нь трихлорэтилен агуулдаг бөгөөд энэ нь хоригоос үл хамааран жимснээс каротин олборлох түвшинг нэмэгдүүлэхэд ашиглагддаг. Гэхдээ энэ л мэдээлэл хүний ​​эрүүл мэндийг хамгаалдаг.

Гэсэн хэдий ч хүмүүс хүлээн авсан мэдээллийг үл тоомсорлох тохиолдол ихэвчлэн гардаг. Энэ нь юуны түрүүнд тамхи татахад хамаатай. Хийн хроматографийн нарийвчилсан шинжилгээгээр тамхи, тамхины утаанд 250 хүртэлх төрлийн нүүрсустөрөгч болон тэдгээрийн үүсмэл бодис агуулагдаж байдгаас 50 орчим нь хорт хавдар үүсгэдэг болохыг тогтоогоод удаж байна. Тийм ч учраас уушигны хорт хавдар нь тамхи татдаг хүмүүсийн дунд 10 дахин их тохиолддог ч сая сая хүмүүс өөрсдийгөө, хамт олон, хамаатан саднаа хордуулсаар байна.

Хийн хроматографийг анагаах ухаанд олон тооны эмийн агууламжийг тодорхойлох, өөх тосны хүчил, холестерин, стероид гэх мэт түвшинг тодорхойлоход өргөн ашигладаг. өвчтөний биед. Ийм дүн шинжилгээ нь хүний ​​​​эрүүл мэндийн байдал, өвчний явц, зарим эмийг хэрэглэх үр дүнтэй байдлын талаар маш чухал мэдээллийг өгдөг.

Металлурги, микробиологи, биохими, ургамал хамгааллын бүтээгдэхүүн, шинэ эм үйлдвэрлэх, шинэ полимер, барилгын материал бий болгох, хүний ​​практик үйл ажиллагааны бусад олон талт чиглэлээр хийх шинжлэх ухааны судалгааг ийм хүчирхэг аналитик аргагүйгээр төсөөлөхийн аргагүй юм. хийн хроматографийн хувьд.

Хийн хроматографийг ус, агаар дахь хүний ​​эрүүл мэндэд аюултай полициклик үнэрт нэгдлүүдийн агууламж, шатахуун түгээх станцуудын агаар дахь бензиний түвшин, агаар дахь тээврийн хэрэгслийн утааны хийн найрлага гэх мэтийг тодорхойлоход амжилттай ашиглаж байна.

Энэ аргыг хүрээлэн буй орчны цэвэр байдлыг хянах үндсэн аргуудын нэг болгон өргөн ашигладаг.

Хийн хроматограф нь бидний амьдралд чухал байр суурь эзэлдэг бөгөөд бидэнд асар их мэдээллийг өгдөг. Ардын аж ахуй, эрдэм шинжилгээний байгууллагууд өдөр бүр судлаач, инженерүүдэд тулгардаг олон төвөгтэй асуудлыг шийдвэрлэхэд зайлшгүй туслах 20 мянга гаруй төрлийн хийн хроматографыг ашигладаг.

б) Шингэн (шингэн шингээх) хроматографи

Шингэн хроматографи нь хөдөлгөөнт фаз нь шингэн байдаг хроматографийн өөрчлөлтүүдийн бүлэг юм.

Шингэн хроматографийн хувилбаруудын нэг нь шингэний шингээлтийн хроматографи юм - энэ нь суурин үе шат нь хатуу шингээгч байдаг арга юм.

Шингэн хроматографийг хийн хроматографаас эрт илрүүлсэн ч 20-р зууны хоёрдугаар хагаст л онцгой эрчимтэй хөгжлийн үе рүү орсон. Одоогийн байдлаар хроматографийн үйл явцын онол, багажийн дизайны технологийн хөгжлийн түвшингийн хувьд үр ашиг, ялгах хурдны хувьд хийн хроматографийн аргаар ялгах аргаас бараг дутахгүй байна. Гэсэн хэдий ч эдгээр хоёр үндсэн хроматографийн төрөл тус бүр өөрийн гэсэн давуу талтай байдаг. Хэрэв хийн хроматографи нь голчлон 500-600 молекул жинтэй химийн бодисыг шинжлэх, салгах, судлахад тохиромжтой бол шингэн хроматографийг хэдэн зуугаас хэдэн сая хүртэлх молекул жинтэй бодис, түүний дотор полимерийн маш нарийн төвөгтэй макромолекулуудад ашиглаж болно. , уураг ба нуклейн хүчил. Үүний зэрэгцээ, хроматографийн янз бүрийн аргуудыг хооронд нь харьцуулах нь нийтлэг ойлголтгүй байдаг, учир нь хроматографийн аргууд нь бие биенээ амжилттай нөхөж, тодорхой судалгааны асуудалд өөрөөр хандах ёстой, тухайлбал, аль хроматографийн арга нь үүнийг илүү хурдан, мэдээлэлтэй шийдвэрлэх боломжийг олгодог. агуулга, бага зардлаар.

Хийн хроматографийн нэгэн адил орчин үеийн шингэний хроматографи нь баганаас урсаж буй шингэний урсгал дахь анализийн концентрацийг тасралтгүй бүртгэх боломжийг олгодог детекторуудыг ашигладаг.

Шингэн хроматографийн цорын ганц бүх нийтийн детектор байдаггүй. Тиймээс тодорхой тохиолдол бүрт хамгийн тохиромжтой детекторыг сонгох хэрэгтэй. Хамгийн өргөн хэрэглэгддэг нь хэт ягаан туяа, рефрактометр, микроадсорбци, тээврийн дөл ионжуулалтын мэдрэгч юм.

Спектрометрийн детекторууд. Энэ төрлийн детекторууд нь шингэний фазын урсгал дахь бодисын маш бага концентрацийг тодорхойлох боломжийг олгодог өндөр мэдрэмжтэй сонгомол төхөөрөмж юм. Тэдний уншилт нь температурын хэлбэлзэл болон хүрээлэн буй орчны бусад санамсаргүй өөрчлөлтөөс бага зэрэг хамаардаг. Спектрометрийн детекторуудын нэг чухал шинж чанар нь ажлын долгионы уртын мужид шингэн шингээх хроматографид ашигладаг ихэнх уусгагчдын ил тод байдал юм.

Шингээлт нь хэт ягаан туяаны бүсэд ихэвчлэн ашиглагддаг, IR бүсэд бага байдаг. Хэт ягаан туяаны бүсэд 200 нм-ээс спектрийн харагдах хэсэг хүртэл, эсвэл тодорхой долгионы уртад ихэвчлэн 280 ба 254 нм-т ажилладаг төхөөрөмжүүдийг ашигладаг. Цацрагийн эх үүсвэр болгон бага даралтын (254 нм), дунд даралтын (280 нм) мөнгөн усны чийдэн, тохирох шүүлтүүрийг ашигладаг.

Микроадсорбцийн мэдрэгч. Микроадсорбцийн детекторуудын ажиллагаа нь детекторын эсийг дүүргэсэн шингээгч дээр бодис шингээх явцад дулаан ялгаруулахад суурилдаг. Гэхдээ энэ нь дулааныг хэмждэггүй, харин шингээлтийн үр дүнд түүнийг халааж буй шингээгчийн температурыг хэмждэг.

Микроадсорбцийн детектор нь нэлээд өндөр мэдрэмжтэй төхөөрөмж юм. Түүний мэдрэмж нь үндсэндээ шингээлтийн дулаанаас хамаардаг.

Микроадсорбцийн детекторууд нь бүх нийтийнх бөгөөд органик болон органик бус бодисыг илрүүлэхэд тохиромжтой. Гэсэн хэдий ч тэдгээрээс хангалттай тодорхой хроматограмм авах нь хэцүү байдаг, ялангуяа хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүд бүрэн тусгаарлагдаагүй үед.

5. Шингэн суурин фазын хроматографи

a) Хийн шингэн хроматографи

Хийн-шингэн хроматографи нь хийн хроматографийн арга бөгөөд суурин фаз нь хатуу зөөгч дээр хуримтлагдсан бага дэгдэмхий шингэн юм.

Энэ төрлийн хроматографийг шингэний хий, уурыг ялгахад ашигладаг.

Хийн шингэн ба хийн шингээлтийн хроматографийн гол ялгаа нь эхний тохиолдолд энэ арга нь хатуу идэвхгүй зөөгчөөр баригдсан шингэн хальснаас хий эсвэл уурыг уусгах, дараа нь ууршуулах процессыг ашиглахад үндэслэсэн явдал юм; хоёр дахь тохиолдолд ялгах үйл явц нь хатуу бодис - шингээгчийн гадаргуу дээр хий эсвэл уурыг шингээх, дараа нь шингээхэд суурилдаг.

Хроматографийн процессыг схемийн дагуу дараах байдлаар дүрсэлж болно. Хийн буюу дэгдэмхий шингэний уурын хольцыг зөөгч хийн урсгалаар дэгдэмхий бус шингэн (хөдөлгөөнгүй фаз) тархсан суурин идэвхгүй зөөгчөөр дүүргэсэн баганад оруулдаг. Судалж буй хий, уур нь энэ шингэнд шингэдэг. Дараа нь ялгах хольцын бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг баганаас тодорхой дарааллаар сонгон шилжүүлнэ.

Хийн шингэн хроматографи нь аливаа органик бодис эсвэл тодорхой функциональ бүлэг бүхий органик бодисуудад тусгайлан хариу үйлдэл үзүүлэх хэд хэдэн детекторыг ашигладаг. Үүнд иончлолын детектор, электрон барих детектор, термионик, спектрофотометр болон бусад детекторууд орно.

Галын иончлолын мэдрэгч (FID). FID-ийн үйл ажиллагаа нь устөрөгчийн шарагчийн дөлөнд орж буй органик бодисууд иончлолд ордог бөгөөд үүний үр дүнд мэдрэгчийн камерт иончлолын гүйдэл үүсдэг бөгөөд энэ нь мөн иончлолын камер бөгөөд хүч нь пропорциональ байдаг. цэнэглэгдсэн бөөмсийн тоо хүртэл.

FID нь зөвхөн органик нэгдлүүдэд мэдрэмтгий бөгөөд агаар, хүхэр ба нүүрстөрөгчийн исэл, устөрөгчийн сульфид, аммиак, нүүрстөрөгчийн сульфид, усны уур болон бусад олон тооны органик бус нэгдлүүд зэрэг хийд мэдрэмтгий биш эсвэл маш сул мэдрэмтгий байдаг. FID-ийн агаарт мэдрэг чанар нь янз бүрийн органик бодисоос агаарын бохирдлыг тодорхойлоход ашиглах боломжийг олгодог.

FID-тэй ажиллахдаа 3 хий ашигладаг: тээвэрлэгч хий (гели эсвэл азот), устөрөгч ба агаар. Бүх 3 хий нь өндөр цэвэршилттэй байх ёстой.

Аргон илрүүлэгч. Аргон илрүүлэгчийн хувьд ионжилт нь тодорхойлогддог бодисын молекулууд цацраг идэвхт В цацрагт өртсөний үр дүнд үүссэн метастаз аргон атомуудтай мөргөлдсөнөөс үүсдэг.

Термионик илрүүлэгч. Термион детекторын ажиллах зарчим нь шатаагчны дөлөнд ууршиж буй шүлтлэг металлын давс нь галоген эсвэл фосфор агуулсан нэгдлүүдтэй сонгомол урвалд ордог. Ийм нэгдлүүд байхгүй тохиолдолд детекторын иончлолын камерт шүлтлэг металлын атомуудын тэнцвэрт байдал үүсдэг. Шүлтлэг металлын атомуудтай урвалд орсны улмаас фосфорын атомууд байгаа нь энэ тэнцвэрийг алдагдуулж, камерт ионы гүйдэл үүсэх шалтгаан болдог.

Термионик илрүүлэгч нь фосфор агуулсан нэгдлүүдэд хамгийн их мэдрэмтгий байдаг тул үүнийг фосфор гэж нэрлэдэг. Энэхүү детекторыг голчлон фосфатын органик пестицид, шавьж устгах бодис болон олон тооны биологийн идэвхт нэгдлүүдийн шинжилгээнд ашигладаг.

b) Гель хроматографи

Гель хроматографи (гель шүүлтүүр) нь өөр өөр молекул жинтэй бодисуудын хольцыг хөндлөн холбоос бүхий эсийн гельээр дамжуулан задлан шинжилж буй уусмалыг шүүж ялгах арга юм.

Холимог бодисыг ялгах нь эдгээр бодисын молекулуудын хэмжээ өөр, гель мөхлөгийн нүхний диаметр тогтмол бөгөөд зөвхөн нүхний диаметрээс бага хэмжээтэй молекулуудаар дамжин өнгөрөх боломжтой. гель нүх. Шинжилгээнд хамрагдсан хольцын уусмалыг шүүх үед гельний нүхэнд нэвчиж буй жижиг молекулууд нь эдгээр нүхэнд агуулагдах уусгагчд үлдэж, гель давхаргын дагуу нүх сүвийг нэвтлэх чадваргүй том молекулуудаас илүү удаан хөдөлдөг. Тиймээс гель хроматографи нь эдгээр бодисын хэсгүүдийн хэмжээ, молекулын жингээс хамааран бодисын хольцыг салгах боломжийг олгодог. Энэхүү ялгах арга нь маш энгийн, хурдан бөгөөд хамгийн чухал нь бусад хроматографийн аргуудаас илүү зөөлөн нөхцөлд бодисын хольцыг ялгах боломжийг олгодог.

Хэрэв та баганыг гель мөхлөгөөр дүүргэж, янз бүрийн молекул жинтэй янз бүрийн бодисын уусмалыг юүлж байвал уусмал нь баганын гель давхаргын дагуу хөдөлж байх үед энэ хольц нь сална.

Туршилтын эхний үе: дүн шинжилгээ хийсэн хольцын уусмалыг баганын гель давхаргад түрхэх. Хоёрдахь үе шат - гель нь жижиг молекулуудыг нүхэнд нэвтрүүлэхээс сэргийлдэггүй, харин том молекулууд гель мөхлөгийг тойрсон уусмалд үлддэг. Гель давхаргыг цэвэр уусгагчаар угаах үед том молекулууд уусгагчийн хурдтай ойролцоо хурдтай хөдөлж эхэлдэг бол жижиг молекулууд эхлээд гельний дотоод нүхнээс үр тарианы хоорондох эзэлхүүн рүү тархах ёстой. дараа нь уусгагчаар угаана. Холимог бодисыг молекулын жингээр нь ялгадаг. Молекулын жинг бууруулах дарааллаар бодисыг баганаас угаана.

Гель хроматографийн хэрэглээ.

Гель хроматографийн гол зорилго нь өндөр молекул жинтэй нэгдлүүдийн хольцыг салгаж, полимерүүдийн молекул жингийн хуваарилалтыг тодорхойлох явдал юм.

Гэсэн хэдий ч гель хроматографийг дунд молекул жинтэй бодис, тэр ч байтугай бага молекул жинтэй нэгдлүүдийн хольцыг ялгахад адилхан ашигладаг. Энэ тохиолдолд гель хроматографи нь өрөөний температурт салгах боломжийг олгодог нь маш чухал бөгөөд энэ нь хийн шингэн хроматографаас ялгагдах бөгөөд энэ нь задлан шинжилж буй бодисыг уурын үе рүү шилжүүлэхийн тулд халаах шаардлагатай болдог.

Шинжилгээнд хамрагдсан бодисын молекулын жин маш ойрхон эсвэл бүр тэнцүү байх үед гель хроматографийн аргаар бодисын хольцыг салгах боломжтой. Энэ тохиолдолд гельтэй ууссан бодисын харилцан үйлчлэлийг ашигладаг. Энэ харилцан үйлчлэл нь маш чухал байж болох тул молекулын хэмжээтэй ялгааг арилгах болно. Хэрэв гельтэй харилцан үйлчлэлийн шинж чанар нь өөр өөр бодисын хувьд өөр өөр байвал энэ ялгааг ашиг сонирхлын хольцыг салгахад ашиглаж болно.

Жишээлбэл, бамбай булчирхайн өвчнийг оношлоход гель хроматографи ашиглах явдал юм. Оношийг шинжилгээний явцад тодорхойлсон иодын хэмжээгээр тогтооно.

Гель хроматографийн хэрэглээний өгөгдсөн жишээнүүд нь олон төрлийн аналитик асуудлыг шийдвэрлэх өргөн боломжийг харуулж байна.

Дүгнэлт

Бидний эргэн тойрон дахь ертөнцийг танин мэдэх шинжлэх ухааны аргын хувьд хроматографи нь байнга хөгжиж, сайжирч байдаг. Өнөөдөр энэ нь шинжлэх ухаан, анагаах ухаан, молекул биологи, биохими, технологи, үндэсний эдийн засагт маш өргөн хэрэглэгддэг бөгөөд хроматографи ашигладаггүй мэдлэгийн салбарыг олоход маш хэцүү байдаг.

Хроматографи нь онцгой чадавхитай судалгааны арга бөгөөд манай гараг дээр хүн төрөлхтний амьдрах таатай нөхцлийг бүрдүүлэхийн тулд улам бүр төвөгтэй болж буй ертөнцийг ойлгох, өөрчлөх хүчирхэг хүчин зүйл юм.

НОМ ЗҮЙ

1. Айвазов Б.В. Хроматографийн танилцуулга. – М.: Дээд сургууль, 1983 – х. 8-18, 48-68, 88-233.

2. Крешков А.П. Аналитик химийн үндэс. Онолын үндэслэл. Чанарын шинжилгээ, нэгдүгээр дэвтэр, 4-р хэвлэл, засварласан. М., "Хими", 1976 - х. 119-125.

3. Сакодинский К.И., Орехов Б.И. Шинжлэх ухаан, технологийн хроматографи. – М.: Мэдлэг, 1982 – х. 3-20, 28-38, 58-59.