Xromatografik analiz usullari. Usullarning sinflanishi. Ajratish mexanizmi va
Mavzu -11 Xromatografik analiz usullari. Usullarning sinflanishi. Ajratish mexanizmi va bajarish tartibi bo’yicha xromatografiya turlari. Dars rejasi: 1. X rom atografi ya usulining m ohi yati 2. X rom atogra fiya tex nikasi 3. Ads orbsion xrom atografiya 4. Kolonkali xrom at ografiya 5. Yu pq a qavatli xro m atografiya 6. Ta qsim lash xrom atografiyasi 7. Gaz xr om atografi yasi 8. Ion almashinish xromatografiyasi 1.XR O MA TOG RAF IY A U SU LI N IN G M OHI YA TI M odd alarni ajratish va ana liz qilishnin g xromato grafik usulini birinchi bo’ lib 19 03-yilda M .S. Svet osimlik pigmentlarini ajratishda qo’ lladi. Keyinroq 1 93 1-yilda Kun va uning shog irdlari xromato graf iya yor damida tuxum sar ig’ ida ks antofil, lutein va zeaks antin modd alari ha mda α va β karotinlarini kristall sh aklida ajratib olib, usulning modda larni preparativ ajratishda ham kat ta a hamiyatga ega ekanligini, 19 41-yilda A.Mar tin va R. Sing taqsimlash xromatogra fiyasiga asos soldi va oqsil, uglerod brikmalar ini o’ rganishda uning keng imko niyatla rini ko’ rsatib be rdi. 194 0-45-yillarda S.Mur va U.Sta ynlar aminok islotalarni xromato graf iya us ulida ajratish va miqdoriy analiz qilishga katta hissa qo’ shd i. 19 05-yilda Ma rtin va Je yms ga z-suyuqlik xromato graf iyasi us ulin i ishlab chiqdi. Hozi rg i vaqtda xromatografiya usu llari moddalarni ajratish, tozalash, sifat va miqdo riy aniqlash kabi masalala rni hal etishda ishlatiladi. Xromatog rafiya usul i o lib bor ilayotgan muhitga qarab gaz, ga z-su yuqlik, suyuqlik xromatogr afiyala riga, moddala rni ajratish mexanizmiga qar ab mole kulyar (adso rbsion), ion almashinish , ta qs imlanish va cho’ kti rish xromatogra fiyalar iga, texn ikasi bo’ yicha kolonkali, na ychali (kapilyar), qog’o zli va yupqa qa tlamli xromatogr afiyalar ga bo’l inadi. Quyida ayrim xromatogr afik usullar texnikasi va ular bo’ yicha bajariladigan la bor atori ya ishlari namun alari keltirilgan. Xromatogra fik tahlil - ara lashmadagi modd alarni qattiq yoki su yuq a dsorbent ga (shimuvchi modda) tanlab sh imilishiga-adsorbtsiyalanishiga a sos lang an. M od da ni adsorbentg a shimilish dara jasi shimiluv chi-sorba tni shimib o luvc hi adsorbent ga bo `lgan moyilligiga bog’ liq. Barc ha xromatogr afik tahlilla rning tub mohiyati: tahlil etiluvchi aralashma harakatlanuvchi (su yuq, ga z) faza tarkibida statsionar ya'ni qo` zg` almas sorbent fazasi bo` ylab harakatlanganda, uning tark ibiy qismlar i, q o`zg`almas va harakatchan faza larga bo `lgan moyilliklari farq etgani sababli, tur li tye zlikd a harakatlanib, o’zaro ajraladi. Xromatogra fik tah lilning turlari ko`p bo`lib, tekshirilayotgan moddani sifat va miqdoriy tarkibini aniqlash maqs adiga ko`ra, ulardan ba 'zilarini tanlab qo `llash uchun bu u su lla rning tasnifi va bir biridan farqini bilish lozim. 2. XR O MA TOG RA FIYA TE XN IK A SI Xromatogra fik tahlil xus usiyati ga ko`ra 3 xil: 1. Aj ralish mexa nizmi. 2. Tajriba ta moyili. 3. Hara katchan va qo `zg`almas fazalar ning agr ye gat holatiga ko`ra tasn iflanadi. Aj ralish mexanizm i (ta moyili)ga ko `ra t asnif 1) Adsorbsion xromatogra fiya. Aj ratiluvchi mod dala rni turli ads or bsion (shimilish) x us usiyati ga
aso slang an. M isol. Sili kagel (adsorbent ) to`lg`a zilgan shisha nay (kolonka) or qali Cu2+ va Co2+ ionlar aralashmasi o`tkazilsa kolonkani ustki havor ang qa tlami os tida push ti rang qa tlam kuz atiladi. M az kur tajriba dan pushti rangli Co2+ ka tio niga nisba tan Cu2+ kationi ku chliroq sh imilis hini anglash mumkin. Kolonka suv bilan yuvilganda bu 2 x il rangli soh alar bir-biridan ajraladi. 2 misol: simob (II) va qo` rgosh in (II) kationlar aralashmasi bilan shun day tajriba o` tka zilsa Pb (II) so rbsion xususiyati ko`proq bo`lgani sababli u Hg (II) dan a jraladi ammo bu ikk ala ion rangsiz bo`lgani uchu n ajralish syez ilmaydi. Bu nday hollarda xromatogr afik kolonkadan maxsu s “oc huvc hi” reagent lar o`tkaz ilib, a jralgan ion larga tegishli rangli sohalar aniqlanadi. Ma zkur holda kolonk adan o chuvchi reagent sifatida KJ ning suvli eritmasi o` tka zilsa yuqorida PbJ2 sariq qu yiroq da Hg J2 qizil rangli sohal ar pa ydo bo` ladi. 2) Taqsimlanish xromato graf iyasi aralashmadagi A va B moddala rni ikki xil fazada taqsimlanish koeffitsient larining farqiga muvo fiq ajralish iga asoslangan. SA(harakatch an faza) SV(harakatch an faza) KA=----------- ------- ----=9 ,0 KV=-------- ------------ --=0 ,1 SV (qo`zg`almas faza) SV (qo`zg`almas faza) Taqsimlanish koeffitsient iga ko`ra A modda ning harakatchan faz aga moyilligi 9 marta ko`p B modd aning moyill igi esa qo` zg`almas fazaga 10 marta or tiq. A modda harakatchan faza ga o`tib tyez roq harakatlanadi B modda esa ta qs imlanish koeffitsient i kichikligi sababli qo`zg`almas faz ada ush lanib qoladi. Taqsimlanish xromatogra fiyasida qo` zg`almas statsionar faza sifatida qa yna sh haror ati yuqori bo`lgan suyuqlik shimdirilgan, qa ttiq sorbent ; harakatchan faza si fatida gazlar yoki qo `zg`almas faza bilan aralash maydigan su yuqlik ishlatiladi. Xromatogra fiyani gaz-suyuq lik, suyuq lik-suyuq lik kabi zamon aviy turlari a jralishning taqs imlanish tamoyiliga asoslanga n. 3) Cho` ktirish xr omatogr afiyasi - aralashmadagi ionlar hosil qilgan cho` kmalar eruvcha nligining farqiga movof iq bir-biridan ajr alis higa a so slangan.
4) Cho `qqi xromatog raf iyasi -qog`ozda bajariladigan cho`ktirish xromatogra fiyasini bir turi bo `lib, bunda qo` zg` aluv chan (elyuent ) faza vertikal yo` nalish ida siljig ani sa babli qo g`oz da, aniqlanuvchi ion miqdor iga ko`ra, cho`qqisimon rangli dog ` hos il bo`ladi. M asa lan: cho `ktiruvchi - dimeti lglioks im shi mdirilgan va quritilgan fi ltr qog `ozni start chizig` iga Ni2+ eritmasidan tomizib, Petri idishidagi suvga tik holda tushirilsa, elyuent (suv) ni yuq ori tomon har akatlanishi hisobiga Ni2+ ioni qog`ozni yangi sohalariga siljib cho`qqisimon qizil dog` hos il qiladi do g`nin g yuza si tomchidagi Ni 2+ ionlarining miqdoriga bo g`liq. 5) Gel xromatog rafiyasi - aralashmadagi molye kulalarni o`lchamlar iga ko` ra a jralishiga asos langan. Bo` ktirilgan jye latina gel i to` ldirilgan kolon ka or qali YuMB ning kichik o` lchamda gi molye kulalari gel g`ovaklarda ushlanib, yirik molyek ulalar kolonkadan avvalroq chiqadi. Bu usul molye kulyar elak us uli deb at aladi va biopolimyerla rni molyar massa siga ko`ra ajratish uchun ishlatiladi. 6) Ion almashinish xr omatogra fiyasi - tahlil etilayotg an aralashmadagi ionlarni sorbent ning ionogye n guruhidagi (N+) yoki (ON -) ionlariga almashinuvig a a sos lang an. O`zidagi harakatchan (N+) yoki (ON -) ion ni, elektrolit ionnig a almashtiruvchi sorbent lar - ionitlar dye yiladi. Almashinuvchi ionning tabiatiga k o`ra i onitlar kationit va anionitlarga bo` lina di. Kationitlarda ionitning protoni (N+) elektrolit kationiga, anionitlarda esa ionitning (ON -) gr up pasi elektrolit anionig a al masha di. Taj ribani bajarilish uslub iga ko`ra tasnif. Kol onka usul i - sorbent to`lg`az ilgan s hisha yoki po` lat naylar (kolon kalar )d a ba jariladi. Yu za viy usul - filtr yok i xromatogra fik qog`ozda ba jarilsa - qog`oz xromatog rafiyasi dye yiladi. Yuzaviy u su l sorbent ning yupqa qatlamida ham ba jarilish i mumkin (Yu QX) - yup qa qavat xr omatogra fiyasi. Elyuyentni ng sorbent qatlam bo` ylab yo` nalishiga ko`ra yuza viy xromatogra fiyani vye rtikal, quyi va ra dial yo` nalishli tur lari mavjud. 1)Elyuyent ni vyer tikal yo`nalishi 2. Elyuyent ni quyi yo`nalishi
3. Ra dial xromatogr afiya Yupqa qavatda bajariladigan xromatog rafiya usu llari elyuyyent ning yo` nalish iga ko `ra bir yoki ikki o`lchamli bo` ladi. Bir o`lcha mli Ikki o`l cha mli Ikki o`l cha mli xromatogra mmalar mura kkab aralash malar t ahlilida ish latiladi. 3.AD SO RBS ION XR OMA TOG RAF IYA Adsor bent – turg’u n faza bo’l ib, u katta yuza ga ega bo’l adi, erituvchi esa har akatchan faza bo’ lib, tur g’un faza (adso rbent) orqali sizib o’ta di. Xromatogra fik u su lda modda larni ajratish va analiz qilish erigan modda larning ko’ p fazali ( ko’ pincha ikki fazali) sistemalar dan o’t ganda adsorbent sirtiga turlicha yutilish iga a sos lang an. Ad so rbs ion xromato grafiya ajratilayotgan aralashmadagi tarkibiy q ismlar ning ads or bsi yala nish xossalaridagi farqlarga asoslangan. Aj ratilayotgan ara lashmadagi modda lar mole kulalari adsorbentning aktiv yuza siga yuti ladi. Ular ning bog’ lanish dara jalari har xil bo’ lganligi uchun mod dalar har xil tezlikda har akatlanadi. M odd a qancha lik yaxshi adsorbsiyala nsa, uning adsorbe nt bo’ ylab har akatlanish tez ligi shuncha sekin bo’la di va aksincha. Adsor bs ion xromatog rafiyada ish latiladigan adsorbentlar erituvchi va a niqlana yotgan (ajratilayotgan) modd alar bilan kimyoviy ta’sirlash masligi, er ituvchi va aniqlanayotgan (ajratilayotga n) modd alarga katalitik ta’sir ko’r satmasligi va aniq dispe rslik da rajasiga va ma’lum sta nda rtga ega bo’ lishlari ker ak. Ad so rbent sifatida alyuminiy oksidi, silikagel, poliamid (kapron), sellyuloza, ka lsiy gidrok sid, magniy oksid, gips va bo shqalar ish lat iladi. M odd alarning adsorbsion xusu siyati ularning eruvchanligi va tarkibidagi f unk sional gruppalarn ing xusu siyatl ari bilan belgilanadi.
4.K O LO N K A LI XR O MA TOG RAF IYA Xromatogra fiya meto dik xu susiyatlari va ba jarilish te xn ikasiga ko’ra kolonkali, yupqa qavatli va qog’ ozda taqsimlanish xromatog rafiyasiga bo’l inadi. Kolonkali xromato grafiya asosan mod dalarni aralash madan miqdo riy ajratish da qo’ llaniladi. 1 -rasmda modd alarni aralashmadan miqdor iy a jratib olishd a qo’ llaniladigan ko lonkali adsorbsion taqsimlanish xromatogra fiya kolon ka lari ko’ rsatilgan. Bu k olon ka lardan ion almashinish xromato graf iya usu lida ham f oydal anish mumkin. 1-rasm. Sor bent bilan to’ ldirilgan xromatogra fik kolonka Kolonkalarni a ds or bent va a jratilayotg an modd alar aralash masi bilan to’ ldirishda ikki usuldan foyda laniladi. Birinchi usul bo’ yicha tayyorla ngan a dsorbent kolonk aga oz-oz dan solinib, uchiga rez ina kiygizilgan tayoq cha bilan to’ xtov siz ur ib turiladi. Bunda adsorbe nt zich joylashadi. Ba’zan esa elyuent si fatida ishlatiladigan erituvchi yoki erituvchilar aralashmasi avval ko lon kaga quyiladi, ke yin ads or bent solinib, asta- sekin kolonka tayoqcha bilan uriladi. I kkinchi usul bo’ yicha adsorbent elyuent da su sp enziyalanadi va kolonkaga s olinadi. Susp enziyala nga nda havo pufakcha lari qolmasligi ke rak. Tayyorla ngan kolo nkaga ajratila yotgan aralash maning elyuentd agi k on sentrlangan eritmasi so linadi. Agar elyuent da aralashma to’ la erimasa, u avval yaxshi eriydig an erituvchida eritilib, adsorbentning mini mal qismida a dsorbsiyala nadi, qur itiladi va so’ng ra ko lon ka ga solinadi. Bun da modd a k olonkaning 1/10 qismidan ko’p ha jmini egallamasligi kerak. Ko lon kaning dia metri sorbent qatlamining qalinligiga nisbati 1:20 nisbat atrof ida, so rbent uchidagi bo’ shliq kamida 10-15 sm bo’ lishi ker ak. Kolonka tayyor bo’ lga ch, un dan tanlab olingan elyuent o’t kaz iladi. Agar so rbent qatla mining qa rshiligi kichik bo’lsa, elyuent o’zi o’ta di. Agar so rbent qa tlamining qarshiligi katta bo’lsa, elyuent kolonka orqa li bosim os tida o’ tka ziladi yoki vaku um na sosi yor damida so’ rib olinadi. Ra ngli modd alar ajratilganda, ularning har akati kuz atib bo riladi va toza h olda a jratib olinadi. Rangs iz mod dalar ajratilganda kolonkada a jralayotgan elyuent tekshiriladi. Bu nda elyuent bir xil hajmda gi fraksiyalar tariqasida yok i bir xil vaqt (0, 20, 25, 30 minut) or alig’ ida yig’ ib olinadi. Har bir fraksiya yup qa qa tlamda gi xromatog raf iya, qog’oz xromatog rafiyasi, ko lorimetrik, potensiometr ik yoki bosh qa us ullar yor damida t eksh iriladi. 5. YUP Q A Q AV ATLI XR O MA TO G RAF IYA Xromatogra fik us ullarni muhim afza lligi tye zkorligida ya'ni eksprye ss usu l hisoblana di. Kimyoviy tahlilda ko`proq yuz aviy xromato grafiyani qog`oz da yoki sorbent ning yupqa q atla mida ba jariladigan turlari ishlatiladi. Ta' rif: Yup qa qavat xroma tog rafiyasi - ara lash m adagi m oddalarn i har ak atchan ely uent (erituv chilar aralas hm asi) va pl astin kaga bi r tye kis yopisht irilg an sorbent nin g yupq a qavatida turlicha ta qsiml anish saba bli o`zar o ajralish iga as oslan gan. Xromatogra fiyani sorbentn ing yupqa qavatida bajarish uchu n shisha yoki f olga plastinka sirtiga sorbent ni gipslik aralash masi maxsus mosla ma yor damida bir tye kis yoyiladi, quritiladi. Plastinkani os tki chye tidan 1,5 sm masof ada, yumsh oq qa lam bila n, start chizig`i chiziladi. Ing ichka kapilyar vositasida, sta rt chizig’i 1,0 - 1,5 sm ora lig’ ida tyek sh iriluvchi eritma va aniqlanuvchi modda ning standart er itmasidan kichik tomchi tushiriladi. Plastinka tubida 1 sm qalinlikda elyuent - su yuqlik bo`lgan stakan (kolonk aga) tik holda joylan ib, stakan og’zi yopiladi. Elyuyent sorbent ni namlab yuq origa harakatlanish jara yonida start chizig`iga t us hirilgan modd alarni o` zida eritib yuqor iga ko`tarila bor adi.