Хроматографик анализ усуллари - Физика - Презентации

Информация о документе

Цена	3000UZS
Размер	173.5KB
Покупки	0
Дата загрузки	13 Февраль 2025
Расширение	pptx
Раздел	Презентации
Предмет	Физика

Хроматографик анализ усуллари

Купить

ХРОМАТОГРАФИК АНАЛИЗ МЕТОДЛАРИ

Мавзу: ХРОМАТОГРАФИК АНАЛИЗ МЕТОДЛАРИ РЕЖА: 1. Хроматографиянинг асосий қоидалари 2. Хроматографиянинг назарий асослари 3. Колонкали суюқлик хроматографияси 4. Ион алмашиниш хроматографияси 5. Гель-хроматография 6. Юпқа қаватли хроматография 7. Газ хроматографияси 8. Газ хроматографиясида сифатий таҳлил 9. Хроматографик миқдорий анализ

Хроматографиянинг асосий қоидалари Хроматография моддаларни ажратиш, концентрлаш ва таҳлил қилиш усулларидан бири бўлиб, уларнинг ўзаро аралашмайдиган икки фаза (турғун ва ҳаракатчан) орасида турлича тақсимланишига асосланган. Турғун фазанинг сирти билан туташганда аралашма таркибидаги моддалар ўз адсорбиланиш ва эриш хусусиятларига мос равишда турғун ва ҳаракатчан фазалар орасида тарқалади. Оқибатда динамик (ҳаракатчан) мувозанат юзага келади ва ажратиладиган аралашма таркибидаги молекулалар гоҳ у, гоҳ бу фазада тарқалиб туради. Хроматографик система бўйлаб эса фақат турғун фазада бўлган молекулалар ҳаракатланади. Турли моддалар бу фазаларга турлича муносабатда бўлади. Турғун фаза билан кучлироқ таъсирлашадиган модда хроматографик система бўйлаб секин ҳаракатланади. Турли хил моддаларни а

Ютиладиган модда сорбат , ютадиган модда сорбент ва жараён сорбция деб аталади. Сорбция адсорбция (сирт юзасида ютилиш), абсорбция (бутун ҳажмда ютилиш) тушунчаларини ўз ичига олади. Бундан ташқари, хемосорбция - кимёвий ютилиш ҳам муҳим ҳисобланади. Ютилишга тескари бўлган ютилган моддаларнинг сорбентдан ажралиш жараёни десорбция дейилади. Агар турғун фаза суюқлик бўлса, анализ қилинадиган модда унда эриши ва у ҳар иккала фаза орасида тақсимланиши керак. Бундай хроматография тақсимланиш хроматографияси деб юритилади. Турғун фаза қаттиқ модда бўлиб, аниқланадиган модда унда ютилса, бундай усул адсорбцион хроматография дейилади.

Хроматография усуллари қуйидагилар асосида синфланиши мумкин: 1. Фазаларнинг агрегат ҳолати бўйича: газ, суюқлик, газ-суюқлик хроматографияси. 2. Ажратиш механизми бўйича: адсорбцион, тақсимланиш, ионалмашиниш, чўктириш, оксидланиш-қайтарилиш, адсорбцион комплексланиш хроматографияси. 3. Жараённи ўтказиш усули (техникаси) бўйича: колонкали, капиляр, юзавий (қоғоз, юпқа қаватли) хроматография. 4. Хроматограммаларни олиш усули (хроматографик системага намуна киритиш тартиби) бўйича: фронтал, элюентли ва суриб чиқариш хроматографияси.

Хроматография усулларининг бошқа тамойиллар бўйича ҳам синфлари мавжуд. Хроматография усулларининг турғун ва ҳаракатчан фазалар, бажариш техникаси ва тақсимланиш механизмлари бўйича синфланишини 14.1-жадвалдан ҳам кўрса бўлади. 14.1-жадвал Хроматография усулларининг синфланиши

Хроматографиянинг барча синфлари ўзаро боғлиқ. Масалан, газ хроматографиясида қаттиқ турғун фаза ишлатилгани учун бу усул газ– адсорбцион колонкали ва юзавий хроматография усулларига, суюқлик хроматографияси суюқлик–адсорбцион колонкали ва юзавий; суюқлик– тақсимланиш ва газ–суюқлик тақсимланиш хроматографияси колонкали, капиляр ва юзавий; суюқлик ион–алмашиниш хроматографияси колонкали ва юзавий; суюқлик чўктириш, оксидланиш–қайтарилиш, комплекслаш хроматографияси усуллари колонкали ва юзавий усулларга бўлинади.

Хроматографик системага намуна киритиш тартибига мос равишда хроматография усуллари фронтал, элюент ва суриб чиқариш хроматографияси усулларига бўлинади. Агар аралашма эритмаси хроматографик колонкага узлуксиз киритилиб турилса, тоза ҳолда фақат энг ёмон адсорбиланадиган моддани ажратиш мумкин. Бу усулга фронтал хроматография дейилади. Фронтал хроматография усулида қолган барча моддалар аралашма ҳолида чиқади. Агар хроматографик системага ҳаракатчан фаза (элюент) киритилса, у колонка бўйлаб ҳаракат қилади ва натижада зоналарга ажралиб, ҳар бир зона колонкадан алоҳида-алоҳида ажралиб чиқади. Бу усул элюентли хроматография деб юритилади. Моддаларни тоза ҳолда ажратишга асосланган элюентли хроматография энг кўп ривожланган ва кенг тарқалган. Агар хроматографик колонкага олдин намуна, кейин эс

Хроматографиянинг назарий асослари Хроматография усули 1903 йилда рус ботаниги М.С.Цвет томонидан тавсия қилинган. Ҳар қандай хроматографик системада А модда молекуласи турғун ва ҳаракатчан фазалар орасида динамик мувозанатда бўлади. бу жараён мувозанат константаси билан қуйидагича тасвирланади: бу ерда m x ва m m – модданинг ҳаракатчан ва турғун фазалардаги миқдори; V x ва V m – ҳаракатчан ва турғун фазаларнинг ҳажмлари; k ′ –сиғим коэффициенти.

Сиғим коэффициенти k ′ ва модданинг ушланиш вақти орасида қуйидаги боғланиш мавжуд: бу ерда τ R − А модданинг ушланиш вақти; τ o – турғун фаза билан таъсирлашмайдиган модданинг ушланиш вақти. Ушланиш вақти τ R элюент оқимининг тезлигига боғлиқ, шунинг учун колонкали хроматографияда ушланиш ҳажми ( V R ) қабул қилинган бўлиб, у V R =τ R υ , бу ерда υ – элюентнинг ҳажмий тезлиги. Ҳажмий тезлик ҳисобга олинса, тенгламани ёзиш мумкин. Бу ерда V o - V m колонкадаги турғун фазанинг ҳажми. ҳар қандай хроматографик жараёнда ушланиш ҳажми V R = V x + kVm тарзда ифодаланади. Жараённи чизма шаклида қуйидагича (1-расм) тасвирлаш мумкин.

Ушланиш вақтлари орасидаги фарқ системанинг селективлигини ( α ) ифодалайди: 1-расм . Хроматограмма

Модданинг колонка бўйлаб ҳаракати натижасида диффузия туфайли чўққиларнинг кенглиги емирилади (ювилади). Чўққиларнинг кенглиги хроматографик системанинг самарадорлиги билан белгиланади. Хроматографик йўл емирилишининг ўлчови сифатида узунлик ўлчамига эга бўлган катталик – назарий тарелкага эквивалент баландлик ( h ) (НТЭБ) қабул қилинган: бу ерда L – колонканинг узунлиги; W – чўққининг кенглиги. Хроматографияда ҳам дистилляциядаги сингари назарий тарелкалар сони учун N катталиги ишлатилади:

Самарадор тарелкалар сони: Бундан h қанчалик кичик бўлса, хроматографик система шунча самарадор бўлади ва ушбу колонкада кўп сондаги моддаларни ажратиш мумкин, деган хулоса қилиш мумкин. Икки модда хроматограммаларининг ажратиш даражасини қуйидагича миқдорий ифодалаш мумкин: Агар R s =1 бўлса, хроматограммалар бир-бирига фақат 2 % гина киришган бўлади. Агар R s <0,8 бўлса, ажратиш қониқарсиз бўлади.

Ушбу тенгламадаги катталикларни бошқа хроматографик қийматлар билан алмаштириб, хроматография учун жуда муҳим тенгламани олиш мумкинки, бу тенглама келажакдаги аниқлашларда қайси қийматга эътибор бериш кераклигини кўрсатади: бу ерда индекслардаги 1 ва 2 биринчи ва иккинчи таркибий қисмларни кўрсатади. Ажратишнинг самарадорлигини ошириш учун назарий тарелкалар сонини ошириш, бунинг учун эса ёки колонканинг узунлигини ошириш ёки h ни камайтириш керак бўлади. Самарадорлик муаммоси хроматографияда асосий муаммолардан саналади. Хроматографияда моддаларнинг ажралиши ва хроматографик зоналарнинг ювилиши кузатилади.

Мартин ва Синж НТЭБ тушунчасини хроматографияга қўллаб, хроматографик зоналардаги ҳаракатни ифодалашди. Хроматографик колонкани бир неча ўзаро ажралган тарелкалар қатори, деб қараш мумкин. Бунда ҳар бир тарелкада мувозанат ҳолати (тақсимланиш) ўрнатилади ва ҳаракатчан фаза модданинг бир қисмини бир тарелкадан иккинчисига ва ҳ.к. ташийди. Фазалараро ташилишда зонада модданинг турғун сорбент ва ҳаракатчан фаза орасида янгича тақсимланиши кузатилади. Оқибатда модда бир неча қатламларда тақсимланади, унинг концентрацияси, айниқса, ўрта қатламларда энг кўп бўлади. Модда қатламлар орасида қанча кўп тарқалса, хроматографик системанинг самарадорлиги шунча кам бўлади. Модданинг ушланиш вақти назарий тарелкалар сонига мутаносиб, яъни: τ R = bN, бу ерда b – мутаносиблик коэффициенти.

НТЭБ тушунчаси хроматографиянинг самарадорлигини баҳолашда муҳимдир. Бу назариядан мукаммалроқ бўлган кинетик назария га мувофиқ хроматографик система зоналарининг ювилиши қуйидаги уч бош сабабга асосан содир бўлади: 1) турли концентрацияли зоналарнинг сорбент қатламида ҳар хил тезлик билан ҳаракатланиши (термодинамик тарқалиш); 2) моддалар диффузияси (диффузион тарқалиш); 3) сорбция ва десорбция жараёнлари тезликларининг ҳар хиллиги (кинетик тарқалиш). Термодинамик тарқалиш да сорбция изотермаси (сорбентдаги модда миқдорининг газ ёки суюқликдаги концентрацияси орасидаги боғлиқлик) эгри чизиқли кўринишда бўлади. Бу хроматографик анализда номақбул бўлгани боис, унинг кузатилмаслиги учун шароит яратиш зарур. Бунинг учун бир жинсли сорбентлардан фойдаланилади. Диффузион тарқалишнинг олдини ол

Мувозанатнинг ўрнатилишини таъминлаш учун оқим тезлигини камайтириш талаб этилади. Бундан ташқари, сорбент майда заррали бўлиши ҳам фойдалидир. Хроматографик системанинг селективлиги билан НТЭБ қиймати орасида бевосита боғлиқлик бор. Буни 2-жадвалдаги қийматлардан кўриш мумкин. 2-жадвал Самарадор назарий тарелкалар сонининг хроматографик система селективлигига ( α) таъсири 2-жадвалдаги қийматлардан кўринишича, α бирга яқинлашганда хроматографик системанинг самарадорлигига талаблар кескин ошади.

Колонкали суюқлик хроматографияси Усулнинг классик вариантида диаметри 0,5-5 см , узунлиги 20-100 см бўлган шиша найдан иборат сорбент (турғун фаза) билан тўлдирилган колонкадан элюент (ҳаракатчан фаза) ўтказилади. Ҳаракатчан фаза сорбент оғирлик кучи таъсиридан ҳаракатланади, ҳаракатчан фаза тезлигини найнинг пастки қисмидаги кран ёрдамида бошқариш мумкин. Ажратиладиган намуна колонканинг юқориги қисмидан киритилади. Унинг ҳаракати давомида моддалар ажрала боради. Турли вақт оралигида таҳлил учун элюент олинади ва у бирор усул ёрдамида текширилади. Кейинги даврда асбоблар такомиллашиб, бу усул юқори самарали суюқлик хроматографияси га айланди ва ҳозирги вақтда органик моддалар таҳлилида асосий усуллардан бири бўлиб қолди. Бу усулда зангламайдиган пўлатдан ясалган, диаметри 2-6 мм , узунли

Ион алмашиниш хроматографияси Ион алмашиниш хроматографияси суюқлик хроматографиясининг бир тури бўлиб, унда сорбент сифатида ионит ишлатилади ва ажратиладиган модда ионит таркибидаги ион билан алмашинади: Ионитлар катионит ва анионитларга бўлинади. 3-жадвалда айрим ионитларнинг селективлик қатори келтирилган. Ионитлар ҳаракатчан фазада эримаслиги, кислота ва асослар (ишқорлар) таъсирига чидамли бўлиши, етарли даражада ионоген гуруҳларга ва механик мустаҳкамликка эга бўлиши керак. Ҳаракатчан фаза сифатида сув муҳитидаги буфер эритмалар ишлатилади. Водород иони концентрацияси, буфернинг тури ва ион кучини ўзгартириш асосида системанинг селективлигини ўзгартириш мумкин.

3-жадвал Айрим ионитларнинг селективлиги

Гель-хроматография Гель-хроматографияда молекулалар ўлчамларининг ҳар хиллиги асосида ажратиш амалга оширилади. Бу усул эксклюзион, молекуляр-элакли хроматография номлари билан ҳам аталади. Турғун фаза сифатида аниқ ўлчамли заррачалар, ҳаракатчан фаза сифатида эса сувдаги ёки органик эритувчидаги элюентлар ишлатилади. Ажратиш вақтида модда сорбентнинг тирқишларида ва эритувчи орасида тақсимланиб турғун фаза орқали ўтади. Сорбентнинг ғовак тирқишларига кира оладиган молекулалар колонка бўйлаб ҳаракатланиши даврида ушбу тирқишларда маълум вақт ушланади. Катта ўлчамли молекулалар эса сорбент тирқишларига киролмасдан колонкадан ўтиб кетади. ўлчами кичик молекулалар тирқишларга кириб секин ҳаракатланади ва шу туфайли ажралади. Сорбентлар юмшоқ, қаттиқ ва яримқаттиқ бўлиши мумкин. Юмшоқ сорбентл

Юпқа қаватли хроматография Юпқа қаватли хроматография адсорбцион ва тақсимланиш хроматографияси турларидан ҳисобланиб, унда элюент пластинка устидаги юпқа қават бўйлаб капиллярлик кучи туфайли ҳаракат қилади. Элюент кўтарилувчи¸ ёки тушувчи бўлиши мумкин. Ажратиладиган аралашма старт чизигига томизилгандан кейин ундаги моддаларни ҳаракатчан фаза ўзи билан ҳаракатлантиради. Ёмон адсорбиланувчи модда кўпроқ ҳаракатланади ва яхши ютиладиган моддадан ажралади. Моддаларнинг сифат таркиби қиймат асосида аниқланади. Бу ерда x - модданинг старт чизикидан босиб ўтган йўли, модда ўрнатилган жойдан доғгача бўлган масофа; y - старт чизиғидан фронт чизиғигача бўлган масофа. Юпқа қаватли негиз сифатида шиша пластинка устига жуда юпқа қилиб бир текис, ётқизилган адсорбент қатлами ишлатилади; ҳозир саноат

Газ хроматографияси Газ хроматографияси усулида ҳаракатчан фаза сифатида ташувчи деб аталадиган инерт газ ишлатилади. Бу усулда аниқланадиган модда, албатта, газ ҳолига ўтказилиши зарур. Газ хроматографияси газ-қаттиқ (газ-адсорбцион) ва газ-суюқлик хроматографияси усулларига бўлинади. Газ адсорбцион усулда турғун фаза сифатида қаттиқ адсорбент ишлатилади. Газ-суюқлик хроматографияси усулида турғун фаза сифатида бирор қаттиқ моддага юпқа қават билан киритилган суюқлик ишлатилади. Газ суюқлик хроматографияси газ-адсорбцион усул сифатида кўпроқ қўлланилади. Колонка диаметри 3-6 мм, узунлиги 1-3 м бўлган пўлат, мис ёки шиша найдан иборат. Иссиқлик ўтказувчанлик, алангани ионлаштириш, электрон ушлаш асосидаги детекторлар; гелий, водород, азот сингари газлар ташувчи; силикагель, алюминий оксиди

Газ хроматографиясида сифатий таҳлил Ҳар қандай модданинг турғун ва ҳаракатчан фазалар билан ўзаро таъсири унинг индивидуал хусусияти бўлиб ҳисобланади. Хроматографияда сифатий таҳлил учун қўлланиладиган асосий катталик ушланиш вақтидир. Колонкали газ ва суюқлик хроматографияси усулларида ушланиш вақти колонканинг тўлдирилиш сифати, ҳарорат, элюентнинг ҳаракат тезлиги, сорбентнинг нави ва бошқа кўп омилларга боғлиқ. Шунинг учун ҳам ушланиш вақтининг қиймати бир колонкадан иккинчисига ўтганда ўзгаради. Нисбий ушланиш вақти қиймати эса кам ўзгаради. Нисбий ушланиш вақти ажратиладиган модда ушланиш вақтининг стандарт модда ушланиш вақтига нисбатидир. Аниқланган τ R нисб қиймат жадвалдаги қиймат билан солиштирилади.

Агар тоза моддалар асосида анализ қилинаётган бўлса, текширишда олинган ушланиш вақти тоза модданинг шундай қиймати билан солиштирилади. Натижаларнинг янада ишончли бўлишини таъминлаш учун турли сорбентлар билан тўлдирилган иккита колонкада олинган қийматлар солиштирилади. Текшириладиган модда хроматограммаси туширилгандан кейин аралашмага тоза модда қўшилиб, яна хроматограмма туширилади. Агар ушланиш вақтлари бир хил бўлса, хроматограмманинг юзаси ёки баландлиги ортади. Бу эса текширилаётган модда таркибида қўшилган стандарт моддага тўғри келадиган модда борлиги ҳақида хулоса қилишга имкон беради

Хроматографик миқдорий анализ Замонавий хроматографларда миқдорий анализ хроматограммадаги чўққининг баландлиги ёки юзасини ўлчашга асосланган. Миқдорий анализ: 1) намуна олиш ва уни ишлаш; 2) намунани хроматографик системага киритиш; 3) хроматографиялаш; 4) хроматограммани қайд қилиш; 5) хроматограммани ишлаш босқичларидан иборат. Биринчи босқич барча усуллар учун бир хил бўлгани ҳолда, иккинчи босқич улардан фарқ қилади. Намунани киритиш учун ишлатиладиган шприцлар аниқ даражаланган бўлиши жуда муҳимдир. Хроматограммани ишлашдан олдин унинг юзаси ёки баландлиги ўлчанади. Бунда хроматограммаларнинг симметрик бўлиши муҳимдир. Симметрик хроматограммалар учун чўққининг баландлигидан фойдаланиш мумкин. Асимметрик чўққили хроматограммалар билан ишлаганда чўққи юзасидан фойдаланиш маъқул. Замон

Стандартсиз ва стандартли намуналар хроматограммалари асосида текшириладиган модданинг фойиз концентрацияси қуйидаги формула ёрдамида топилади: бу ерда S a ва S ст − аниқланадиган ва стандарт намуна хроматографик чўққиларининг юзалари, мм 2 , k a – хроматограф детекторининг сезгирлигини белгилайдиган тузатиш коэффициенти.

Ички стандарт усулига уйғунланган ички нормаллаштириш усули бўлиб, уни қуйидаги масаланинг ечимида кўриб чиқамиз. 1-мисол . Газ хроматографияси усули ёрдамида олинган қуйидаги қийматлар бўйича аралашма таркибидаги газларнинг фойиз таркибини аниқланг: Ечиш : Ички нормаллаштириш усули бўйича таркибий қисмларнинг фоиз таркиби қуйидаги формула асосида ҳисобланади:

бу ерда S ai – аниқланадиган модда хроматографик чўққисининг юзаси; k ai − хроматограф детекторининг сезгирлигини белгилайдиган тузатиш коэффициенти. Энг аввало, Σ S i k i қийматни ҳисоблаймиз: Σ S i k i =175 ⋅ 0,68+203 ⋅ 0,68+182 ⋅ 0,69+85 ⋅ 0,85=412,9. Энди ҳар бир таркибий қисмнинг фоиз таркибини аниқлаймиз: ϕ пропан =(175 ⋅ 0,68/412,9) ⋅ 100=28,8%, ϕ бутан =(203 ⋅ 0,68/412,9) ⋅ 100=33,43%, ϕ пентан =(182 ⋅ 0,69/412,9) ⋅ 100=30,41%, ϕ циклогексан =(35 ⋅ 0,87/412,9) ⋅ 100=7,36%.

Мавзуни мустаҳкамлаш учун саволлар 1. Хроматографиянинг моҳияти нимадан иборат? 2. Хроматография усули қачон ва ким томонидан фанга киритилган? 3. Турғун ва ҳаракатчан фазалар нима вазифаларни бажаради. Уларга қандай талаблар қўйилади? 4. Хроматография усулларининг турларини санаб беринг. 5. Адсорбцион, тақсимланиш, ион-алмашиниш, чўктириш хроматографияси усулларини тавсифланг. 6. Элюент, суриб чиқариш, фронтал хроматография усуллари қандай усуллар ва улар қандай мақсадларда ишлатилади. 7. Газ ва суюқлик хроматографияси усулларининг моҳияти нималардан иборат? 8. Модданинг ушланиш вақти ва ушланиш ҳажми қандай аҳамиятга эга? 9. Назарий тарелкага эквивалент баландликнинг моҳияти нимада? 10. Хроматографик системанинг самарадорлиги нима ва у қандай омилларга боғлиқ? 11. Термодинамик, диффузион

1. Основы аналитической химии. Учебник по химическим направлениям. В 2. Т. Под ред. Ю.А.Золотова 6-е изд., перераб. и дополн. М.: Академия. – 2014. – Т.1. (Т.А.Большова, Г.Д.Брыкина, А.В.Гармаш и.др.) – 390 с. –Т.2 (Н.В., Барбалат Ю.А., Борезенко А.Г. и. др.). – 409 с. 2. Donald Ckoog, M. West. Fundamentals of Analytical Chemistry Brouя. Cole. Cengage, –2014. – 796 рg. 3. О.Файзуллаев. Аналитик кимё асослари. Университетлар талабалари учун дарслик. −Тошкент: А. А. Қодирий номидаги халқ мероси нашриёти, –2003. − 443 б. 4. F.James Holler, Stanley R.Crouch. “Fundamentals of analytical chemistry” Copyright 2013. Cengage Learning. – 1090 pg. 5. О.Fayzullaev. Аnalitik kimyo. “Yangi asr avlodi”, –2006. – 448 b. 6. О.Fayzullaev, N.Turabov, E.Ro’ziyev, A.Quvvatov, N.Muhammadiyev. Analitik kimyo lab

Купить