с неподвижной фазой, ионами элюента, поступающими в колонку.
Процессы динамического ионного обмена основаны на общих принципах элюативной хроматографии.
Вещества, способные к обмену ионами, называют ионообменниками или ионитами
В зависимости от знака заряда обмениваемых ионов различают катиониты и аниониты
Определение отдельных элементов проводят в соответствующих фракциях элюата классическими химическими методами.
- Главная
- Разное
- Дизайн
- Бизнес и предпринимательство
- Аналитика
- Образование
- Развлечения
- Красота и здоровье
- Финансы
- Государство
- Путешествия
- Спорт
- Недвижимость
- Армия
- Графика
- Культурология
- Еда и кулинария
- Лингвистика
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Маркетинг
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Жидкостная хроматография презентация
Содержание
- 1. Жидкостная хроматография
- 2. В качестве ионитов обычно используют синтетические полимерные
- 3. Твердость и механическая прочность
- 4. Ионообменники, содержащие сильнокислотные или сильноосновные группы, реагирующие
- 5. В ионной хроматографии взамен классических ионообменных смол
- 6. Каждый ионит характеризуется обменной емкостью
- 7. Для оценки селективности ионообменников применяют
- 8. Элюирующая сила подвижной фазы в ионной хроматографии
- 9. При разделении слабых кислот
- 10. Для ускорения и улучшения разделения ионов применяют
- 11. Ионообменное равновесие описывают константой обмена. Для
- 12. Существуют два варианта ионной хроматографии. Двухколоночная
- 13. Принцип действия подавляющей колонки на примере определения
- 14. Таким образом, собственные ионы подвижной фазы в
- 15. Этот вариант имеет более высокую чувствительность определения
- 16. Одноколоночная ионная хроматография Если собственная электропроводность подвижной
- 17. Ион-парная хроматография – жидкостная хроматография, в которой
- 18. Для разделения оснований используют алкилсульфаты натрия (алкил
- 19. Эксклюзионная хроматография Разделение происходит за счет
- 20. Роль твердого наполнителя состоит в формировании пор
- 21. Объем эксклюзионной колонки: Vc=VM+Vi+Vd, где VM
- 22. Связь между удерживаемым объемом и молекулярной массой
- 23. Точка А соответствует пределу эксклюзии, или мертвому
- 24. Чем больше С2, тем селективнее разделение в
- 25. Отличие ЭХ – априори известная продолжительностиь
- 26. Детектор: дифференциальный рефрактометр. Растворитель должен удовлетворять
- 27. Наилучшим растворителем по комплексу свойств для ЭХ синтетических полимеров является тетрагидрофуран.
- 28. Сорбенты: Первоначально на основе данных о
- 29. Стиролдивинилбензольные гели совместимы с элюентами умеренной полярности.
- 30. Если смесь содержит вещества, отличающиеся по молекулярной
- 31. Принципиальная черта ЭХ высокомолекулярных синтетических полимеров заключается
- 32. Различают среднечисленную молекулярную массу:
- 33. Мn получают методами криоскопии, осмометриии, эбуллиоскопии; Мw
- 34. Применение ЭХ: исследование ММР полимеров и анализа
В качестве ионитов обычно используют синтетические полимерные вещества на основе сополимера стирола и дивинилбензола СТ-ДВБ, называемые ионообменными смолами. Ионообменные смолы состоят из матрицы R и активных групп, содержащих
Слайд 1Жидкостная хроматография
Ионообменная, ионная хроматография
В основе методов лежит процесс замещения ионов, связанных
Слайд 2В качестве ионитов обычно используют синтетические полимерные вещества на основе сополимера
стирола и дивинилбензола СТ-ДВБ,
называемые ионообменными смолами.
Ионообменные смолы состоят из матрицы R и активных групп, содержащих подвижные ионы:
R-SO3-H, R-OH, R-PO3H2, R-COO – катиониты;
R-NH2, R-NH, R-N(CH3)3, R-NH3OH – аниониты.
В катионо- и анионообменниках протекают следующие реакции
R-H + Na+ = R-Na + H+
R-OH + Cl- = R-Cl + OH-
называемые ионообменными смолами.
Ионообменные смолы состоят из матрицы R и активных групп, содержащих подвижные ионы:
R-SO3-H, R-OH, R-PO3H2, R-COO – катиониты;
R-NH2, R-NH, R-N(CH3)3, R-NH3OH – аниониты.
В катионо- и анионообменниках протекают следующие реакции
R-H + Na+ = R-Na + H+
R-OH + Cl- = R-Cl + OH-
Слайд 3
Твердость и механическая прочность сополимера зависит от степени сшивки,
т.е. от процентного содержания дивинилбензола.
Смолы с высокой степенью сшивки (8-30% ДВ), способны не изменять объем в различных растворителях, выдерживать большие давления без сжатия (усадки), пригодны для хроматографирования малых ионов.
Смолы с низкой степенью сшивки 2-4% применяют для хроматографирования макромолекул.
Смолы с высокой степенью сшивки (8-30% ДВ), способны не изменять объем в различных растворителях, выдерживать большие давления без сжатия (усадки), пригодны для хроматографирования малых ионов.
Смолы с низкой степенью сшивки 2-4% применяют для хроматографирования макромолекул.
Слайд 4Ионообменники, содержащие сильнокислотные или сильноосновные группы, реагирующие с любыми ионами раствора,
называются универсальными.
Ионная хроматография – высокоэффективный вариант ионообменной хроматографии.
Ионообменные материалы, необходимые для работы в условиях ВЭЖХ должны обладать достаточной механической прочностью, набухаемостью и скоростью диффузии в поры частиц сорбента.
Ионная хроматография – высокоэффективный вариант ионообменной хроматографии.
Ионообменные материалы, необходимые для работы в условиях ВЭЖХ должны обладать достаточной механической прочностью, набухаемостью и скоростью диффузии в поры частиц сорбента.
Слайд 5В ионной хроматографии взамен классических ионообменных смол разработаны специальные наполнители колонок:
1.
сферические частицы d=30-40 мкм непористого стекла или высокопрочного полимера, покрытые тонким слоем пористого ионообменника;
2. частицы пористого силикагеля, покрытые слоем жидкого ионообменника.
2. частицы пористого силикагеля, покрытые слоем жидкого ионообменника.
Слайд 6 Каждый ионит характеризуется обменной емкостью и степенью набухания.
Обменная
емкость - количество эквивалентов ионов, обмениваемых 1 г ионита.
Степень набухания – объем упакованного в колонну обменника (в мл), приходящийся на 1 г его в сухом виде, мл/г.
Емкость различных смол колеблется от 0,5 до 10 ммоль·экв/г.
Для обозначения сильных ионообменников применяют символ S, а для слабых - W .
Степень набухания – объем упакованного в колонну обменника (в мл), приходящийся на 1 г его в сухом виде, мл/г.
Емкость различных смол колеблется от 0,5 до 10 ммоль·экв/г.
Для обозначения сильных ионообменников применяют символ S, а для слабых - W .
Слайд 7 Для оценки селективности ионообменников применяют экспериментально установленные ряды сродства:
для катионообменников:
Li+ < Na+ < K+< Rb+
для анионообменников:
F- < OH-
Li+ < Na+ < K+< Rb+
для анионообменников:
F- < OH-
Слайд 8Элюирующая сила подвижной фазы в ионной хроматографии зависит от рН, ионной
силы, природы применяемого буферного раствора, присутствия органического растворителя или ПАВ.
При выборе значения рН учитывают природу ионогенных групп разделяемых ионов, природу матрицы.
Поддерживают значение рН:
рН 2 – 12 для сильнокислотных или сильноосновных ионообменников;
рН 5 -12 для слабокислых;
рН 2 – 6 для слабоосновных.
При выборе значения рН учитывают природу ионогенных групп разделяемых ионов, природу матрицы.
Поддерживают значение рН:
рН 2 – 12 для сильнокислотных или сильноосновных ионообменников;
рН 5 -12 для слабокислых;
рН 2 – 6 для слабоосновных.
Слайд 9При разделении слабых кислот
рН = рКа + 1,5;
При разделении слабых оснований
рН = рКв-1,5.
Ионная сила влияет на емкость ионита, с увеличением I - сорбция ионов уменьшается и возрастает элюирующая сила растворителя.
При разделении слабых оснований
рН = рКв-1,5.
Ионная сила влияет на емкость ионита, с увеличением I - сорбция ионов уменьшается и возрастает элюирующая сила растворителя.
Слайд 10Для ускорения и улучшения разделения ионов применяют градиентное элюирование – последовательно
применяют буферные растворы с увеличивающейся ионной силой.
В качестве элюентов наиболее часто используют воду,
ацетатный,
боратный,
фосфатный,
гидрокарбонатный буферные растворы,
а также растворы органических и неорганических кислот с определенным значением рН.
В качестве элюентов наиболее часто используют воду,
ацетатный,
боратный,
фосфатный,
гидрокарбонатный буферные растворы,
а также растворы органических и неорганических кислот с определенным значением рН.
Слайд 11Ионообменное равновесие описывают константой обмена.
Для равновесия
RKt + M+ = RM + Kt+
K = (aRMaKt)/(aRKtaM).
При замене активностей концентрациями получают концентрационную константу, называемую коэффициентом селективности.
Если концентрация одного из ионов в растворе и в фазе ионита велика по сравнению с другими, например, [Kt]>>[M] и [RKt] >> [RM],используют коэффициент распределения D=[RM]/[M].
Слайд 12Существуют два варианта ионной хроматографии.
Двухколоночная ионная хроматография
В ионной хромтатографии в качестве
универсального метода детектирования используется кондуктометрический.
Сам элюент представляет раствор электролита высокой концентрации и обладает собственной электропроводностью, детектирование путем простого измерения электропроводности элюата невозможно.
Проблемы детектирования решены за счет использования подавляющей колонки и специального выбора подвижной фазы. Подавляющая колонка располагается за разделяющей.
Сам элюент представляет раствор электролита высокой концентрации и обладает собственной электропроводностью, детектирование путем простого измерения электропроводности элюата невозможно.
Проблемы детектирования решены за счет использования подавляющей колонки и специального выбора подвижной фазы. Подавляющая колонка располагается за разделяющей.
Слайд 13Принцип действия подавляющей колонки на примере определения анионов. Подавляющая колонка заполняется
катионообменником в Н+ - форме. Подвижная фаза может представлять раствор NaHCO3/Na2CO3. Компоненты подвижной фазы, выходящие из разделяющей колонки, реагируют с катионообменником подавляющей колонки:
Na++ + = + H2CO3
2Na++ + 2 =2 + H2CO3
Черта означает нахождение иона в фазе ионообменника.
Na++ + = + H2CO3
2Na++ + 2 =2 + H2CO3
Черта означает нахождение иона в фазе ионообменника.
Слайд 14Таким образом, собственные ионы подвижной фазы в результате ионного обмена превращаются
в малодиссоциированную и обладающую очень малой электропроводностью угольную кислоту. Определяемые ионы, например, Cl- или не претерпевают на подавляющей колонке никаких химических превращений и сохраняют свою электропроводность.
Подавители электропроводности элюента выполняют также в виде мембран и полых волокон.
Подавители электропроводности элюента выполняют также в виде мембран и полых волокон.
Слайд 15Этот вариант имеет более высокую чувствительность определения (больше, чем на порядок).
Но обладает рядом недостатков:
увеличение экстраколоночных эффектов, требование дополнительного аппаратурного оформления, необходимость периодической регенерации и наличия больших мертвых объемов.
Применение: контроль качества воды, анализ качества пара при контроле воды электростанций; в ядерной энергетике контроль радиоактивных выбросов.
Слайд 16Одноколоночная ионная хроматография
Если собственная электропроводность подвижной фазы достаточно мала, то можно
обойтись и без подавляющей колонки.
Элюентами с малой электропроводностью служат растворы слабых органических кислот, например, фталевой, бензойной, или салициловой.
Для обеспечения постоянства электропроводности и ионной силы элюента следует очень точно поддерживать значение рН раствора.
Необходимость в подавляющей колонке отсутствует, если используют фотометрическое детектирование.
Элюентами с малой электропроводностью служат растворы слабых органических кислот, например, фталевой, бензойной, или салициловой.
Для обеспечения постоянства электропроводности и ионной силы элюента следует очень точно поддерживать значение рН раствора.
Необходимость в подавляющей колонке отсутствует, если используют фотометрическое детектирование.
Слайд 17Ион-парная хроматография – жидкостная хроматография, в которой подвижная фаза содержит сорбируемое
ионогенное вещество (ион-парный реагент) и разделение смеси веществ происходит за счет различия в способности веществ к образованию ионных пар и (или) в коэффициентах распределения ионных пар между подвижной и неподвижной фазами.
Суть метода: в динамическом модифицировании обращено-фазового сорбента группами, обладающими ионообменными свойствами.
Для этих целей в типичные ПФ для ОФХ добавляют гидрофобные органические соединения с ионогенными группами.
Суть метода: в динамическом модифицировании обращено-фазового сорбента группами, обладающими ионообменными свойствами.
Для этих целей в типичные ПФ для ОФХ добавляют гидрофобные органические соединения с ионогенными группами.
Слайд 18Для разделения оснований используют алкилсульфаты натрия (алкил от С4 до С12)
в количестве 0,001-0,01 моль/л, создавая буфером рН 2-5.
Для разделения кислот применяют соли тетраалкиламмония (фосфат тетрабутиламмония, бромид цетилтриметиламмония и др.) в концентрациях 0,001-0,01 моль/л и рН 3-7.
В ионпарном режиме селективность разделения неионогенных компонентов будет лимитироваться обращено-фазовым механизмом удерживания, а удерживание оснований и кислот заметно возрастет, улучшится форма пиков
Для разделения кислот применяют соли тетраалкиламмония (фосфат тетрабутиламмония, бромид цетилтриметиламмония и др.) в концентрациях 0,001-0,01 моль/л и рН 3-7.
В ионпарном режиме селективность разделения неионогенных компонентов будет лимитироваться обращено-фазовым механизмом удерживания, а удерживание оснований и кислот заметно возрастет, улучшится форма пиков
Слайд 19Эксклюзионная хроматография
Разделение происходит за счет распределения молекул между растворителем, находящимся внутри
пор сорбента, и растворителем, протекающим между его частицами, т.е. различное удерживание веществ обусловлено различиями в размерах молекул, их форме и способности проникать в поры неподвижной фазы.
Гель-проникающая хроматография (ГПХ) - эксклюзионная хроматография, в которой неподвижной фазой служит гель.
Гель-проникающая хроматография (ГПХ) - эксклюзионная хроматография, в которой неподвижной фазой служит гель.
Слайд 20Роль твердого наполнителя состоит в формировании пор определенного размера,
а неподвижной фазой
является растворитель, заполняющий эти поры.
Особенность метода – возможность разделения молекул по их размеру в растворе в диапазоне молекулярных масс 102 - 108, что делает его незаменимым для исследования синтетических высокомолекулярных веществ и биополимеров.
Особенность метода – возможность разделения молекул по их размеру в растворе в диапазоне молекулярных масс 102 - 108, что делает его незаменимым для исследования синтетических высокомолекулярных веществ и биополимеров.
Слайд 21 Объем эксклюзионной колонки:
Vc=VM+Vi+Vd,
где VM - мертвый объем (объем растворителя между частицами
сорбента, т.е. объем подвижной фазы);
Vi - объем пор, занятый растворителем (объем неподвижной фазы);
Vd - объем матрицы сорбента без учета пор.
Полный объем растворителя в колонке Vt представляет собой сумму объемов подвижной и неподвижной фаз:
Vt= VM+Vi.
Vi - объем пор, занятый растворителем (объем неподвижной фазы);
Vd - объем матрицы сорбента без учета пор.
Полный объем растворителя в колонке Vt представляет собой сумму объемов подвижной и неподвижной фаз:
Vt= VM+Vi.
Слайд 22Связь между удерживаемым объемом и молекулярной массой (или размером молекул) образца
описывается калибровочной кривой.
Каждый конкретный сорбент характеризуется своей калибровочной кривой, по которой оценивают область разделяемых на нем молекулярных масс.
Каждый конкретный сорбент характеризуется своей калибровочной кривой, по которой оценивают область разделяемых на нем молекулярных масс.
Слайд 23Точка А соответствует пределу эксклюзии, или мертвому объему колонки VM .
Точка
В отражает предел проникания. Все молекулы, масса которых меньше, чем в точке В, будут выходить одним пиком с удерживаемым объемом Vt .
Между А и В располагается диапазон селективного разделения.
С1 - отрезок, отсекаемый на оси ординат продолжением отрезка CD;
С2 - тангенс угла наклона этого отрезка к оси ординат.
С2 называют разделительной емкостью колонки: число мл растворителя на один порядок изменения молекулярной массы.
Между А и В располагается диапазон селективного разделения.
С1 - отрезок, отсекаемый на оси ординат продолжением отрезка CD;
С2 - тангенс угла наклона этого отрезка к оси ординат.
С2 называют разделительной емкостью колонки: число мл растворителя на один порядок изменения молекулярной массы.
Слайд 24Чем больше С2, тем селективнее разделение в данном диапазоне масс.
В нелинейных
областях (участки АС и ВД) с уменьшением С2 эффективность фракционирования снижается.
Изменением параметров взаимодействия в системе полимер-сорбент-растворитель можно переходить от адсорбционного механизма к эксклюзионному и наоборот.
В общем случае стремятся подавить адсорбционные и другие побочные эффекты, так как они существенно искажают результаты, особенно при исследовании молекулярно-массового распределения (ММР) полимеров.
Изменением параметров взаимодействия в системе полимер-сорбент-растворитель можно переходить от адсорбционного механизма к эксклюзионному и наоборот.
В общем случае стремятся подавить адсорбционные и другие побочные эффекты, так как они существенно искажают результаты, особенно при исследовании молекулярно-массового распределения (ММР) полимеров.
Слайд 25
Отличие ЭХ – априори известная продолжительностиь анализа, возможность предсказания порядка элюирования
компонентов по размеру их молекул, примерно одинаковая ширина пиков и уверенность в выходе всех компонентов пробы за короткий промежуток времени, соответствующий Vt.
Требования: стабильность потока подвижной фазы, температуры.
Ошибка определения средних молекулярных масс при изменении температуры на 100С составляет ±10%. Термостатирование обязательно .
Требования: стабильность потока подвижной фазы, температуры.
Ошибка определения средних молекулярных масс при изменении температуры на 100С составляет ±10%. Термостатирование обязательно .
Слайд 26Детектор: дифференциальный рефрактометр.
Растворитель должен удовлетворять требованиям:
1). Полностью растворять образец при температуре
разделения;
2). Смачивать поверхность сорбента и не ухудшать эффективность колонки;
3). Предотвращать адсорбцию разделяемых веществ с поверхностью сорбента;
4). Обеспечивать максимальную высокую чувствительность детектирования;
5). Иметь низкую вязкость и токсичность.
2). Смачивать поверхность сорбента и не ухудшать эффективность колонки;
3). Предотвращать адсорбцию разделяемых веществ с поверхностью сорбента;
4). Обеспечивать максимальную высокую чувствительность детектирования;
5). Иметь низкую вязкость и токсичность.
Слайд 27Наилучшим растворителем по комплексу свойств для ЭХ синтетических полимеров является тетрагидрофуран.
Слайд 28Сорбенты:
Первоначально на основе данных о химическом составе или растворимости анализируемых веществ
устанавливают, какой вариант процесса следует применить – хроматографию в водных системах или в органических растворителях, что в значительной степени определяет тип сорбента.
Затем по калибровочной кривой выбирают сорбент нужной пористости с учетом имеющихся сведений о молекулярной массе образца.
Для разделения белков, ферментов, полисахаридов, полиэлектролитов используют декстрановые гели (сефадексы), полиакриамидные, оксиакрилметакрилатные гели, гели агарозы
Затем по калибровочной кривой выбирают сорбент нужной пористости с учетом имеющихся сведений о молекулярной массе образца.
Для разделения белков, ферментов, полисахаридов, полиэлектролитов используют декстрановые гели (сефадексы), полиакриамидные, оксиакрилметакрилатные гели, гели агарозы
Слайд 29Стиролдивинилбензольные гели совместимы с элюентами умеренной полярности.
µ-стирогель (от1000Á и выше) пригоден
для работы с тетрагидрофураном, ароматическими и хлорированными углеводородами, гексаном, циклогексаном, диоксаном, трифтолэтанолом, гексафторпропанолом, диметилформамидом.
Эффективно – использование отдельных наборов колонок для каждого растворителя.
Эффективно – использование отдельных наборов колонок для каждого растворителя.
Слайд 30Если смесь содержит вещества, отличающиеся по молекулярной массе не более чем
на 2-2,5 порядка, то удается их разделить на колонках с одним диаметром пор.
Иначе используют наборы из нескольких колонок с сорбентами различной пористости. Калибровочную кривую получают сложением кривых для отдельных сорбентов.
Иначе используют наборы из нескольких колонок с сорбентами различной пористости. Калибровочную кривую получают сложением кривых для отдельных сорбентов.
Слайд 31Принципиальная черта ЭХ высокомолекулярных синтетических полимеров заключается в невозможности разделения смеси
на индивидуальные соединения.
Эти вещества представляют смесь полимергомологов с разными молекулярными массами Мi.
Молекулярную массу таких смесей оценивают средней величиной, которая зависит от способа усреднения.
Эти вещества представляют смесь полимергомологов с разными молекулярными массами Мi.
Молекулярную массу таких смесей оценивают средней величиной, которая зависит от способа усреднения.
Слайд 32Различают среднечисленную молекулярную массу:
И среднемассовую молекулярную массу:
И среднемассовую молекулярную массу:
и
среднемассовую молекулярную массу:
Мn получают методами криоскопии, осмометриии, эбуллиоскопии;
Мw - с помощью светорассеивания и ультрацентрофугирования.
Ni – число молекул с массой Мi;
Мn получают методами криоскопии, осмометриии, эбуллиоскопии;
Мw - с помощью светорассеивания и ультрацентрофугирования.
Ni – число молекул с массой Мi;
Слайд 33Мn получают методами криоскопии, осмометриии, эбуллиоскопии;
Мw - с помощью светорассеивания и
ультрацентрофугирования.
Ni – число молекул с массой Мi;
Ni – число молекул с массой Мi;
общая масса полимера;
характеризует полидисперсность полимера.
Слайд 34Применение ЭХ: исследование ММР полимеров и анализа макромолекул биологического происхождения (белки,
нуклеиновые кислоты и т.д.).
Микропрепаративное эксклюзионное разделение часто используют в качестве первого этапа при разделении сложных смесей путем комбинации различных видов ВЭЖХ.
Микропрепаративное эксклюзионное разделение часто используют в качестве первого этапа при разделении сложных смесей путем комбинации различных видов ВЭЖХ.
