Fizik-kimyoviy tadqiqot usullarining umumiy xususiyatlari va klassifikatsiyasi

Gaz va suyuqlik xromotografiyasi usullari, taxlil qilish uslubi

Rus olimi Mixail Semenovich Tsvetning xromatografiyasi. U 1903-yilda oʻsimlik pigmentlarini suyuq xromatografiya yordamida ajratish tajribalariga asoslangan. 1947-yilda nemis kimyogari Erika Kremer avstriyalik doktorant Fritz Prior bilan birgalikda GK ning nazariy asoslarini ishlab chiqdi va birinchi suyuq gazli xromatografni qurdi, ammo uning ishi ahamiyatsiz deb topildi va uzoq vaqt eʼtiborga olinmadi. Archer Jon Porter Martin suyuqlik-suyuqlik (1941) va qogʻoz (1944) xromatografiyasini ishlab chiqishdagi faoliyati uchun Nobel mukofotiga sazovor boʻlgan va shuning uchun gaz xromatografiyasining asoschisi hisoblanadi. Olovli ionizatsiya detektori (FID) ishlab chiqilgandan soʻng, gaz xromatografiyasidan foydalanish tez sur’atlar bilan oʻsdi.
Gaz xromatografiyasi — analitik kimyoda parchalanmasdan bugʻlanishi mumkin boʻlgan birikmalarni ajratish uchun ishlatiladigan xromatografiyaning keng tarqalgan shakli. GC koʻpincha maʼlum bir moddaning tozaligini tekshirish yoki aralashmaning turli komponentlarini ajratish uchun ishlatiladi (bunday komponentlarning nisbiy miqdori ham aniqlanishi mumkin). Baʼzi hollarda GC birikmani aniqlashga yordam beradi. Preparativ xromatografiyada GK dan aralashmalardan toza birikmalar tayyorlash mumkin.
Gaz xromatografiyasida mobil faza odatda geliy kabi inert tashuvchi gaz yoki azot kabi reaktiv boʻlmagan tashuvchi gazdir. Vodorod gazini ajratish uchun samarali boʻlsa-da, geliy asboblarning 90 % da ishlatiladigan eng keng tarqalgan tashuvchi gazdir. Statsionar faza sifatida koʻpincha ustun deb ataladigan shisha yoki metall naychaning ichki devoridagi inert qattiq tayanchda suyuqlik yoki polimerning mikroskopik qatlami ishlatiladi. Gaz xromatografiyasi uchun ishlatiladigan asbob gaz xromatografi (yoki „aerograf“, „gaz separator“) deb ataladi.
Tahlil qilingan gaz birikmalari statsionar faza bilan qoplangan ustun devorlari bilan oʻzaro taʼsir qiladi. Aralashma tarkibidagi har bir birikma maʼlum vaqt oraligʻida elute qilinadi (yuviladi), uni ushlab turish vaqti deb ataladi. Kechiktirish vaqtlarini taqqoslash GC ning analitik samaradorligini beradi.
Gaz xromatografiyasi printsipial jihatdan ustunli xromatografiyaga oʻxshaydi (xromatografiyaning boshqa shakllari, masalan, HPLC), lekin bir qancha muhim farqlarga ega. Birinchidan, aralashmadagi birikmalarning ajralish jarayoni suyuq statsionar faza va koʻchma gaz fazasi oʻrtasida sodir boʻladi, ustunli xromatografiyada esa statsionar faza qattiq, harakatchan faza esa suyuqlikdir. Shuning uchun protseduraning toʻliq nomi — „Gaz-suyuqlik xromatografiyasi“ mos ravishda mobil va statsionar fazalarni bildiradi. Ikkinchidan, ustun gaz haroratini nazorat qilish mumkin boʻlgan pechga joylashtiriladi, anʼanaviy ustunli xromatografiya esa haroratni nazorat qilmaydi. Uchinchidan, gaz fazasidagi birikmaning kontsentratsiyasi faqat gazning bug 'bosimi funktsiyasidir.
Gaz xromatografiyasi baʼzan bug 'fazasi xromatografiyasi (VPC) yoki gaz-suyuqlik boʻlinish xromatografiyasi (GLPC) deb ataladi. Ushbu muqobil nomlar, shuningdek, ularning qisqartmalari koʻpincha ilmiy adabiyotlarda qoʻllaniladi. Aniqroq qilib aytadigan boʻlsak, GLPC bu toʻgʻri atama, shuning uchun koʻplab mualliflar uni tanlaydilar.
Gaz xromatografi murakkab kimyoviy moddalarni ajratish uchun kimyoviy tahlil asbobidir. Gaz xromatografida gaz oqib oʻtadigan ustun deb ataladigan yupqa naychadan foydalaniladi. Namunadagi birikmalar turli xil kimyoviy va fizik xususiyatlari va statsionar faza deb nomlanuvchi material bilan oʻzaro taʼsiri tufayli ustun boʻylab turli tezliklarda harakatlanadi. Kimyoviy moddalar ustunni tark etganda, ular elektron tarzda aniqlanadi va aniqlanadi. Ustundagi statsionar fazaning maqsadi aralashmaning tarkibiy qismlarini ajratishdir. Uning yordamida komponentlarning har biri boshqa vaqtda (ushlab turish vaqti) ustundan yuviladi. Kechikish ketma-ketligini yoki vaqtini oʻzgartirish uchun ishlatilishi mumkin boʻlgan boshqa parametrlar tashuvchining gaz oqimi tezligi, ustun uzunligi va haroratdir.
GC tahlilida suyuq yoki gazsimon tahlil qiluvchi modda odatda mikroshprits (yoki qattiq fazali mikroekstraktsiya tolalari, gaz almashinuvi tizimi) yordamida ustunning „boshiga“ AOK qilinadi. Tashuvchi gaz analit molekulalarini ustun orqali harakatga keltiradi, bu harakat analit molekulalarining adsorbsiyasi bilan inhibe qilinadi. Molekulalarning ustun boʻylab harakatlanish tezligi adsorbsiya kuchiga bogʻliq boʻlib, u oʻz navbatida molekula turiga va statsionar faza materiallariga bogʻliq. Har bir molekula boshqa tezlikda harakat qilganligi sababli, aralashmaning tarkibiy qismlari ajralib turadi va turli vaqtlarda (ushlab turish vaqti) ustunning oxiriga etib boradi. Kolonnadan chiqishni kuzatish uchun detektor ishlatiladi; Shunday qilib, har bir komponentning chiqish vaqtini va miqdorini aniqlash mumkin. Odatda moddalarni sifatli aniqlash uchun ustundan chiqish tartibi yoki kechikish vaqti qoʻllaniladi.
suyuqlik xromatografiyasi (HPLC;ilgari yuqori bosimli suyuqlik xromatografiyasi) -aralashmadagi komponentlarni ajratish, aniqlash va dozalash uchun analitik kimyoda qo'llaniladigan usuldir. Uning asosiy konstruktiv xususiyati qattiq adsorbent materialdan tayyorlangan statsionar faza bo'ylab mobil fazani yuqori bosim bilan siqib chiqaradigan nasoslardir.Namunadagi har bir komponent adsorbent moddasi bilan turlicha reaksiyaga kirishadi, shuning uchun ular ustun boʻylab turli tezlikda harakatlanib,aralashmaning ajralishiga olib keladi.
HPLC ko'p maqsadlarda qo'llaniladi:sanoatda (masalan,dori va oziq-ovqat mahsulotlarini o'rganish uchun), qonunchilikda (masalan,dopingni aniqlash uchun), tadqiqotda (masalan,murakkab biologik materialning tarkibiy qismlarini ajratish uchun) va tibbiyot uchun (masalan, qon testlari).
Xromatografiya-bu massa o'tkazuvchanligi bilan adsorbsya. HPLC ning asosiy qismi namuna va erituvchi aralashmasini qattiq adsorbent bilan to'ldirilgan ustun orqali siqib chiqaradigan nasoslar bo'lib,bu ularning turli tezliklarda harakatlanishi va ajralishiga olib keladi.Ustunning faol komponenti adsorbent,statsionar faza va qattiq,donador materialdir (masalan,kremniy yoki polimerlar),ko'pincha o'lchami 2-50 mkm.Komponentlarning ajralish sababi ularning adsorbent moddasi bilan turlicha o'zaro ta'siridir.Bosim ostidagi suyuqlik ko'pincha erituvchilar aralashmasidir (masalan, suv, asetonitril, metanol, suyultirilgan mineral kislotalarning suvli eritmalari), namuna va erituvchi birgalikda harakatlanuvchi faza deb ataladi. Mobil fazaning tarkibi va harorati ajratish jarayonida juda muhim rol o'ynaydi, chunki u komponentlarning adsorbsiya jarayoniga ta'sir qiladi. Ushbu o'zaro ta'sirlarning ko'pchiligining tabiati fizik, masalan, hidrofobik, dipol-dipol, ionli o'zaro ta'sirlar yoki ularning kombinatsiyasi.
HPLC an'anaviy past bosimli suyuqlik xromatografiyasidan uning bosimi juda yuqori (50-350 atm gacha) bo'lishi bilan farq qiladi va an'anaviy ustunli suyuqlik xromatografiyasida asosiy harakatlantiruvchi kuch tortishish hisoblanadi.HPLC tomonidan tahlil qilingan namunaning o'lchami juda kichik bo'lgani uchun uning ustun o'lchami ham kichik (diametri 2,1-4,6 mikron,uzunligi 30-250 mm).HPLC ustunlarining adsorbent zarralari ham juda kichik (2-50 mkm).Bunday o'lchovlar HPLC ning aralashmalarni parchalash qobiliyatini ko'paytiradi va bu hozirgi kunga qadar eng ko'p qo'llaniladigan usuldir.
HPLC qurilmasi odatda degasser,namuna oluvchi,nasos va detektordan iborat.Namuna oluvchi namunani harakatlanuvchi faza oqimiga yuboradi.Nasoslar harakatlanuvchi fazaning tarkibi va tezligini saqlab turadi.Va detektor ustundan chiqadigan oqimdagi ajratilgan komponentlar miqdoriga mutanosib signal beradi.Qurilma tahlil natijalarini chiqarish uchun raqamli mikroprotsessordan foydalanadi.Ba'zi HPLC modellarida nasoslar vaqt o'tishi bilan harakatlanuvchi fazaning tarkibini o'zgartirishi mumkin, bunday oqimlarning tarkibi gradient oqimi deb ataladi. Eng ko'p ishlatiladigan detektorlar UV-Vis, yorug'lik chiqaradigan detektorlar va mass-spektraskopiyasi beradi.