Курсова робота
На тему
В«Хроматографічні методи аналізу та їх використання в аналізі об'єктів навколишнього природного середовища В»
Зміст
Введення
Глава 1. Хроматографія в сучасній хімії
1.1. Основні види хроматографії
1.2. Методи прояву хроматограм
1.3. Робота хроматографа
Глава 2. Застосування хроматографічних методів в екологічному моніторингу
2.1. Апаратура для хроматографії
Глава 3. Приклади застосування хроматографії в аналізі об'єктів навколишнього середовища
Глава 4. Сучасне апаратурне оформлення
Література
Введення
Виключно могутній засіб контролю забруднення різних об'єктів навколишнього середовища - хроматографічні методи, що дозволяють аналізувати складні суміші компонентів. Найбільше значення придбали тонкошарова, газорідинна і високоефективна рідинна і іонна хроматографія. Будучи нескладної по техніці виконання, тонкошарова хроматографія хороша при визначенні пестицидів та інших органічних з'єднань-забруднювачів. Газорідинна хроматографія ефективна при аналізі багатокомпонентних сумішей летких органічних речовин. Застосування різних детекторів, наприклад малоізбірательного детектора по теплопровідності - катарометра і виборчих - полум'яно-іонізаційного, електронного захоплення, атомно-емісійного, дозволяє досягати високої чутливості при визначенні високотоксичних сполук. Високоефективну рідинну хроматографію застосовують при аналізі сумішей багатьох забруднюючих речовин, перш всього нелетких. Використовуючи високочутливі детектори: спектрофотометричні, флуоріметріческой, електрохімічні, можна визначати дуже малі кількості речовин. При аналізі сумішей складного складу особливо ефективне поєднання хроматографії з інфрачервоною спектрометрією і особливо з мас-спектрометрією. В останньому випадку роль детектора грає підключений до хроматографії мас-спектрометр. Зазвичай прилади такого типу оснащені потужним комп'ютером. Так визначають пестициди, поліхлоровані біфеніли, діоксини, нітрозоаміни та інші токсичні речовини. Іонна хроматографія зручна при аналізі катіонного та аніонного складів вод.
Глава 1. Хроматографія в сучасній хімії
Одне з важливих завдань сучасної хімії - надійний і точний аналіз органічних речовин, часто близьких за будовою і властивостям. Без цього неможливе проведення хімічних, біохімічних і медичних досліджень, на цьому в значній мірі базуються екологічні методи аналізу навколишнього середовища, криміналістична експертиза, а також хімічна, нафтова, газова, харчова, медична галузі промисловості та багато інших галузей народного господарства.
Один з найбільш чутливих методів - хроматографічний аналіз, вперше запропонований російським вченим М.С.Цветом в початку XX в. і до кінця століття перетворився на найпотужніший інструмент, без якого вже не можуть обходитися як синтетики, так і хіміки, що працюють в інших областях.
Поділ Колір проводив у колонці, показаної на рис. 1. Суміш речовин А, Б і В - природних пігментів, спочатку знаходяться в зоні е, - розділяється при пріліваніем відповідного розчинника Д (елюент) на окремі зони.
Рис. 1. Хроматографічне розділення пігментів хлорофілу М.C.Цветом: а - адсорбент, б - колонка; в - приймач; г - ділильна воронка; д - вата.
Суміш речовин А, Б і В, спочатку знаходяться в зоні е, розділяється при елюювання розчинником Д (елюент) на окремі зони, що рухаються з різними швидкостями до виходу з колонки.
Хроматографія заснована на розподілі одного з декількох речовин між двома, як кажуть, фазами (наприклад, між твердим тілом і газом, між двома рідинами та ін), причому одна з фаз постійно переміщається, тобто є рухомою.
Це означає, що така фаза, наприклад газ або рідина, весь час просувається, порушуючи рівновагу. При цьому чим краще то або іншу речовину сорбується (поглинається) або розчиняється в нерухомій фазі, тим швидкість його руху менше, і, навпаки, чим менше сорбується з'єднання, тобто володіє меншим спорідненістю до нерухомій фазі, тим швидкість переміщення більше. У підсумку, як показано на рис. 2, якщо спочатку ми маємо суміш з'єднань, то поступово всі вони, підштовхувані рухомою фазою, рухаються до В«ФінішуВ» з різними швидкостями і в кінці кінців розділяються.
Рис. 2. Основний принцип хроматографічного розділення: НФ - шар нерухомої фази, що покриває внутрішню поверхню капілярної трубки Т, через яку тече рухома фаза (ПФ). Компонент А 1 поділюваної суміші володіє більшою спорідненістю до рухомий фазі, а компонент А 2 - до нерухомій фазі. А ' 1 і А ' 2 - положення зон тих же компонентів через проміжок часу, за яке відбувалося хроматографічне розділення в напрямку, вказаному стрілкою
Практично зразок суміші речовин вводять, наприклад, шприцом в шар нерухомої фази, а потім різні сполуки, входять до складу суміші, разом з рухомою фазою (елюент) рухаються вздовж шару, підганяли цією фазою. Швидкість переміщення залежить від величини взаємодії (спорідненість) компонентів в нерухомої і рухомої фазах, і в результаті досягається розділення компонентів.
Після розділення необхідно ідентифікувати всі компоненти і оцінити їх кількісно. Така загальна схема хроматографії.
Слід зазначити, що цей сучасний метод дозволяє протягом декількох хвилин визначити зміст десятків і сотень різних сполук у суміші, причому навіть у незначних, В«слідовихВ» кількостях ~ 10-8%. [1-3]
Хроматографічний метод аналізу.
Хроматографічні системи можна розділити за такими принципами:
- агрегатний стан рухомої та нерухомої фаз;
- геометричні характеристики системи;
- механізм взаємодії між поділюваним речовиною і фазами.
В якості рухомої фази використовується газ або рідина. В якості нерухомої, або стаціонарної, фази застосовуються тверді речовини або рідини.
За розташуванням фаз хроматографічні системи підрозділяють на дві групи: площинні і колоночною.
Останні, в свою чергу, поділяються на:
- насадкові, заповнені зернистим твердим матеріалом (дрібні кульки), або є розділової середовищем, або службовцям носієм нерухомої рідкої фази;
- капілярні, внутрішні стінки яких покриті плівкою нерухомої рідини або шаром твердого адсорбенту (Поглинач).
Взаємодія між розділяються речовиною і фазами хроматографічної системи може здійснюватися або на поверхні фази, або в обсязі. У першому випадку хроматографія називається адсорбційної, у другому - розподільчої.
Механізми розподілу молекул в хроматографічних системах найчастіше зводяться до наступних:
- нерухома фаза фізично поглинає (Сорбує) Спільні речовини;
- нерухома фаза хімічно взаємодіє з розділяються речовинами;
- нерухома фаза розчиняє поділювані речовини з розчину в незмішуваних розчиннику;
- нерухома фаза має пористу структуру, утруднює дифузію молекул поділюваних речовин в цій фазі.
Хроматографія, почавшись із саморобних пристроїв типу смужки паперу, опущеною в розчинник, в даний час представлена ​​найскладнішими інструментальними системами, заснованими на сучасних найточніших, або прецизійних, принципах і оснащеними комп'ютерним забезпеченням. Схема процесу хроматографування, по суті, дуже проста і показана на рис. 3. Далі приблизно в такій послідовності буде розглянуто принцип роботи хроматографа.
1.1 Основні види хроматографії
До основних видів хроматографії відносять адсорбційну, іонообмінну, рідинну, паперову, тонкошарову, гель-фільтраційну і Афіни хроматографію.
Адсорбційна хроматографія . У цьому випадку поділ речовин здійснюється за рахунок вибіркової (селективної...
