Механизм реакции, Тонкослойная хроматография - Синтез гидрокоричной кислоты

Любые химические превращения протекают лишь по термодинамически разрешенным направлениям, т. е. с уменьшением свободной энергии системы, что, в свою очередь, определяется только начальным и конечным состояниями этой системы. Поэтому, если катализатор вводиться в реакционную систему и по окончании взаимодействия выводиться из нее, он не изменяет свободной энергии реакции, но может значительно влиять на ее скорость. Маршруты одной и той же реакции, протекающей в присутствии и в отсутствии катализатора, различны, и следовательно, различны эффективные энергии активации того и другого процессов. Важно, что катализатор обычно существенно ускоряет одно из нескольких термодинамически разрешенных превращений реагентов и изберательно направляя тем самым химический процесс, обеспечивает преимущественное образование определенных продуктов из большого числа принципиально важных.

Тонкослойная хроматография

Тонкослойная хромотография (ТСХ), вариант хроматографии, основанный на различии в скорости перемещения компонентов смеси в плоском тонком слое (толщина 0,1-0,5 мм) сорбента при их движении в потоке подвижной фазы (элюента). Последняя представляет собой, как правило, жидкость, однако осуществлен и газовый вариант ТСХ. В качестве сорбентов используют мелкозернистые силикагель, Аl2О3, целлюлозу, крахмал, полиамид, иониты и др. Суспензиями этих сорбентов покрывают пластинки из стекла, фольги или пластика; для закрепления слоя применяют крахмал, гипс или др. связующие. Выпускаются готовые пластинки с уже закрепленным слоем сорбента. Элюентами служат обычно смеси органических растворителей, водных растворов кислот, солей, комплексообразующих и других веществ. В зависимости от выбора хроматографич. системы (состава подвижной и неподвижной фаз) в разделении веществ основную роль могут играть процессы адсорбции, экстракции, ионного обмена, комплексообразования. На практике часто реализуются одновременно несколько механизмов разделения.

В зависимости от положения пластинки и направления потока элюента различают восходящую, нисходящую и горизонтальную ТСХ. По технике работы выделяют фронтальный анализ (когда подвижной фазой служит анализируемая смесь) и обычно используемый элюционный вариант. Применяют также "круговую" (когда анализируемый раствор и растворитель последовательно подаются в центр пластинки) и "антикруговую" ТСХ (когда анализируемый раствор наносится по окружности и элюент перемещается от периферии к центру пластинки), ТСХ под давлением (когда растворитель под давлением пропускают через слой сорбента, покрытый плотно прижатой полиэтиленовой пленкой), а также ТСХ в условиях градиента температуры, состава сорбента и т. п. В т. наз. двухмерной ТСХ хроматографический процесс осуществляют последовательно в двух взаимно перпендикулярных направлениях с различными элюентами, что увеличивает эффективность разделения. С этой же целью применяют многократное элюирование в одном направлении.

В элюционном варианте на слой сорбента наносят капли (объемом 1-5 мкл) анализируемого раствора и погружают край пластинки в элюент, который находится на дне герметично закрываемой стеклянной камеры. Элюент продвигается по слою сорбента под действием капиллярных и гравитационных сил; анализируемая смесь перемещается в том же направлении. В результате многократного повторения актов сорбции и десорбции в соответствии с коэффициент распределения в выбранной системе компоненты разделяются и располагаются на пластинке отдельными зонами.

После завершения процесса пластинку вынимают из камеры, высушивают и обнаруживают разделенные зоны по собств. окраске или после опрыскивания их р-рами реагентов, образующих окрашенные или флуоресцирующие пятна с компонентами разделяемой смеси. Радиоактивные вещества обнаруживают авторадиографически (экспонированием на рентгеновскую пленку, наложенную на хроматографии, пластинку). Применяют также биол. и фермента тивные методы детектирования. Полученная картина распределения хроматографических зон называется хроматограммой (см. рис2).

хроматограмма, полученная при разделении смеси трех компонентов методом тонкослойной хроматографии

Рис. 2 Хроматограмма, полученная при разделении смеси трех компонентов методом тонкослойной хроматографии.

Положение хроматографических зон на хроматограмме характеризует величина Rf-отношение пути li, пройденного центром зоны i-го компонента от линии старта, к пути l, пройденному элюентом: Rf = li/l; Rf1. Величина Rf зависит от коэффициента распределения (адсорбции) и от соотношения объемов подвижной и неподвижной фаз.

На разделение в ТСХ влияет ряд факторов состав и свойства элюента, природа, дисперсность и пористость сорбента, температура, влажность, размеры и толщина слоя сорбента, размеры камеры. Поэтому для получения воспроизводимых результатов необходимо тщательно стандартизовать условия опыта. Соблюдение этого требования позволяет устанавливать Rf с относит. стандартным отклонением 0,03. В стандартных условиях Rf постоянна для данного вещества и используется для идентификации последнего.

Количество компонента в хроматографической зоне определяют непосредственно на слое сорбента по площади зоны (обычно ее диаметр варьирует от 3 до 10 мм) или интенсивности ее окраски (флуоресценции). Используют также автоматически сканирующие приборы, измеряющие поглощение, пропускание или отражение света, либо радиоактивность хроматографических зон. Разделенные зоны можно соскоблить с пластинки вместе со слоем сорбента, экстрагировать компонент в растворитель и анализировать раствор подходящим методом (спектрофотометрия, люминесцентный, атомно-абсорбци-онный, атомно-флуоресцентный, радиометрии-ческий анализ, масс-спектрометрия и т. д.). Погрешность количественного определения обычно составляет 5-10%; пределы обнаружения веществ в зонах -10-3-10-2 мкг (по окрашенным производным) и 10-10-10-9 мкг (с применением люминесцентного анализа).

Достоинства ТСХ: простота, экономичность, доступность оборудования, экспрессность (продолжительность разделения 10-100 мин), высокие производительность и эффективность разделения, наглядность результатов разделения, простота обнаружения хроматографических зон.

ТСХ применяют для разделения и анализа как органических, так и неорганических веществ: практически всех неорганических катионов и много анионов, в т. ч. близких по свойствам ионов благородных металлов, РЗЭ, а также полимеров, лекарственных средств, пестицидов, аминокислот, липидов, алкалоидов и т. д. С помощью ТСХ удобно анализировать микрообъекты (малые количества веществ), оценивать чистоту препаратов, контролировать технологические процессы и состав сточных вод, изучать поведение различных ионных форм элементов, предварительно подбирать условия для колоночной хроматографии.

Похожие статьи




Механизм реакции, Тонкослойная хроматография - Синтез гидрокоричной кислоты

Предыдущая | Следующая