Меншікті ұсталу көлемі

Газды хроматография әдiсiн “ұшқыш улар” “скринингтік” талдауында колдану перспективасы. Цианидттерді анықтаудың фотометриялық әдісі.

Орындаған: Қияқова А. Ә.

В-ФҚБ-05-16 тобы

Қабылдаған: Бидайбек Р.

Шымкент -2020

“Оңтүстік Қазақстан медицина академиясы”

Фармацевтикалық және токсикологиялық химия кафедрасы

Notes: да

Газ хроматографиясы талданатын қоспаның әр түрлі құрамдас бөлігін бөліп (ұшқыш заттарды- газдарды нормадағы температурада, ал буларды жоғары температурада), анықтауда жиі қолданылып, кең таралған әдіс. Бұл әдіс қоспаның құрамын өте тез әрі оңай анықтап, талдауға, тіпті әрбір құрамдас бөлікті сан әрі сапа тұрғысынан бағалауға мүмкіндік береді. Қоспа құрамындағы бөлікке қойылатын басты талаптың бірі- олардың газ күйіне ауысу кезіндегі температура әсеріне төзімділігі.

Газ хроматографиясында қозғалатын фаза ретінде гелий, сутек сияқты тасымалдауышты пайдаланады, ол газ тасушы немесе қозғағыш газ деп аталады. Сорбентке байланысты хроматография газ адсорбциясына және газ сұйықтыққа бөлінеді. Газды адсорбциялайтын хроматографияда (ГАХ) қозғалмайтын фазаның қызметін қатты адсорбенти атқарады, ал газ сұйық хроматогрфиясында (ГСХ) қатты төсеніш бетіне жұқа қабатпен жабылған қозғалмайтын сұйықтықты пайдаланады.

Қозғалмайтын сұйық фаза ретінде, зерттелетін қоспаның табиғатына, құрамына байланысты әр түрлі органикалық сұйықтарды таңдайды. Қозғалмайтын сұйық фазалар қатты төсенішке жұқа қабыршақты қабат ретінде ұстатылған ұшпайтын сұйық болып табылады. Мұндай талапқа сәйкес болатын сұйықтардың көптеген түрі белгілі. Бұларды қасиеті және ұшу сияқты белгілі бір сипаты бойынша таңдайды. Талданатын құрамдас бөлік бұл сұйықта ешбір қиындықсыз еруі керек., онсыз бөлінуге жұмсалатын уақыт жетпей қалады. “Ұқсас заттар өзіне ұқсас ортада жақсы ериді” деген жалпы ереже бар, яғни полярсыз заттар полярсыз қозғалмайтын фазада жақсы еріп, жақсы хроматографияланады.

Қозғалмайтын сұйық фаза материалдарының басым көпшілігі балауыз, каучук немесе шыны сияқты масса болып келеді де, ГСХ бағаналарында олардың жұмыс температураларында сұйық күйге ауысады. Оларды полюсті дәрежесі мене шекті жұмыс температурасы бойынша ажыратады. Талдау мәселесін шешуде көптеген сұйықтардың, кең таралған, жиі қолданылатын түрлері бар, олар: апезион I, силикон түрлері, карбовакс 20-М, диэтиленгликоль сукцинаты, этиленгликоль адепинаты.

Адсорбциялық газ хроматография әдісінде қоспаны бөлу адсорбция және десорбцияны қайталаулар нәтижесінде іске асырылады және ол бөлінетін қоспа құрағыштарының адсорбциялық коэффициенттерінің әр түрлілігіне байланысты.

Газ сұйық хроматографиясында қоспаны бөлу қоспаның құрағыштарының қозғалмайтын фазадан, өткенде, қозғалмайтын фаза ретінде қолданылатын сұйықта еру коэффициенттерінің әртүрлілігіне байланысты жүреді.

Зерттелетін газ хроматографиялық бағанаға құрағыштарға бөлінеді. Ол үшін газ дозатор арқылы бағанаға беріледі. Газ тасушы бірқалыпты жылдамдықпенбағанаға беріледі және өзімен бірге зерттелетін құрвғыштарды алып жүреді. Әр түрлі адсорбциялық коэффициентті қоспа құрағыштары бағанадан әр түрлі жылдамдықпен өтеді. Бірінші болып нашар мсіңірілетін, ең соңында адсорбциялық коэффициенті ең жоғары құрағыш (жақсы сіңірілетін) шығады. Газ сұйық хроматографиясында еру коэффициентіне қарай шығады.

ГСХ бөліп таратқыш хроматографияға жатады және ол аналитикалық токсикологияда биологиялық сынамалардағы дәрілік заттарды, улы техникалық өнімдерді, есірткі және допингті заттарды, т. б. ашу және мөлшери анықтау үшін жиі қолданылады.

Қазіргі кезде іс жүзінде жиі қолданылып, кең таралған газ хроматографтарының негізгі бөліктері мен тораптарының схемасы көрсетілген.

Газ хроматографтары үшін элюент ретінде балоннан қысылған газды немесе газ (сутек, азот) генераторларын пайдаланады. Балоннан шыққан газ тасымалдауыш тұрақты жылдамдықпен хроматографиялық жүйе арқылы өтеді. Сынаманы хроматографияланатын заттың толық булануына қажет болатын температураға дейін қылдырылған буландырғышқа енгізеді. Талданатын қоспа буын газ тасымалдаушы ағымымен ілестіре кетіп, оны әдістеме бойынша қажет температурадағы (0- 400 С және одан жоғары болуы мүмкін) термостатқа орнатылған бағана жеткізеді.

Notes: т

Бағанадағы талданатын қоспа құрамдас бөліктерге жіктелінеді де, олардың әрқайсысы жеке жеке детекторға енеді. Детекторлдың сигналы әулі тіркеліп, интегратормен не микропроцессормен өңделінеді. Қазіргі хроматографтардың басым көпшілігі қарапайымдалумен қатар, клавиатурамен басқарылатын микропроцессормен, микрокомпьютермен жабдықталған. Олар нақтылы талдаудың жағдайын қалыптастырып, нәтижелерді есептегенде үлкен септігін тигізеді. Сол сияқты басқарылатын микрокомпьютерге түрлі есептеулермен қатар график салынады.

Аналитикалық газ хроматографиясына арналған хроматографиялық бағаналарды ішкі диаметрі1-6 мм, шиыршықталған немесе тағаша иілген болат, мыс, жез, шыны немесе кварц түтікшелерінен әзірлейді.

Диаметрі 1-3 мм, ұзындығы 1-3м бағаналар жиі қолданылады. Қозғавлыссыз сұйық фаза үшін жіңішке өзекшенің ішкі қабырғасының беткі ауданы төсеніш міндетін атқаратын капилляр бағаналар жиі қолданылады. Мұндай капиллярдың типтік өлшемі 0, 2мм, ал ұзындығы 50м- ден 100 м-ге дейін болады. Бұлардың тиімділдігі өте жоғары, мысалы, теориялық табақшаға эквивалентті биіктігі (ТТЭБ) 1 мм шамасында, ал теориялық табақшалар саны стандартты бағаналыр үшін 5000 болса, ал түтікшелер үшін 500 000 жетеді.

Капилляр бағаналарды пайдалану газ және газ сұйық хроматографияның тиімділігін арттырды. Голей қоспаны бөуде тұңғыш рет капиллярлы бағаналарды қолданды.

Notes: ДЫ ПАЙДАЛАНУ

Қазіргі сұйық бағаналы газ хроматографы қоспадан құрамдас бөліктерді детекторлеуге мүмкіндік беретін масс- спектрометрмен жақсы үйлестірілген.

Хроматографиялық бағанадан бөлінген заттар детекторға түсетіні жоғарыда аталды. Детоктор бинарлық қоспалардың ( құрамдас бөлік және газ тасушы) белгілі бір қасиеттерінің интенсивтігін тіркейтін хроматографтың бөлігі. Детектор сигналы интенсивтігінің өзгерісі газды қоспа құрамының өзгергендігін білдіреді. Детекторлар, электрлік сигналдарға айналатын жүйелердің әр түрлі физика химиялық қасиеттерінің ( қысымның, жылуөткізгіштің, жану жылуының, ионизацияның және т. б) интенсивтілігін өлшеуге мүмкіндік береді.

Химиялық-токсикологиялық талдау тәжірибесінде жылу өткізгіштіктік детектор-катарометр қолданылады. Катарометр көмегімен таза газ тасушы және газ тасушы мен талданушы заттың қоспасының жылуөткізгіштіктері айырмасын өлшейді. Катарометрдің көмегімен уытты заттарды анықтау сезімталдығы 10 3-10~5 г аралығында болады.

Жалынды-ионизациялық детектор (ЖИД) . Әрекет принципі сутегі жалынындағы органикалық зат молекуласының ионизациялануында пайда болатын токты өлшеуге негізделген. Таза сутегі жанған кезде иондар пайда болмайды, сондықтан сутегі жалынының электр өткізгіштігі өте төмен болады. Сутегі жалынында жанатын органикалық заттар иондар немесе радикалдар түзеді. Зарядталған бөлшектердің пайда болуы жалынның электр өткізгіштігін ұлғайтады. бұл хроматограммада шың түрінде өрнектелінетін иондық қуат күшін көбейтеді. ЖИД сезімталдығы -10 9-10~12 г. Екі ерітіндінің хроматограммасын келесідей ұсынуға болады (сурет) .

Бөлу қисығында әр шыңға келесі параметрлер тән. Шыңның биіктігі (2) - шыңның жоғарғы жағынан оның түбіне дейінгі қашықтық (3) . Шыңның ауданы (4) - шыңның контуры мен оның негізі арасында қоршалған алаң. Шыңның негізі (3) - шыңның шеткі нүктелері арасындағы нөлдік сызықтың (1) кесіндісі.

Кітаптағы сурет турады

ГСХ сапалық сипаттама болып “ұсталу уақыты” деген түсінік қолданылады. Бұл заттар қоспасын дозаторға енгізгеннен бастап шың максимумы шыққанға дейінгі уақыт, тұрақты жағдайларда берілген затқа тән.

Салыстырмалы ұсталу уақыты деген түсінік талданушы заттың ұсталу уақытының стандарт ұсталу уақытына қатынасын білдіреді.

Ұсталу көлемін ұсталу уақытын газ тасушының көлемдік жылдамдығына көбейту арқылы алады. Бұл берілген затты бағанадан аластату үшін қажетті жылжитын фазаның жалпы көлемі.

Салыстырмсалы ұсталу көлемін стандартты заттың қатысында, құрағыштардың табылған ұсталу уақытын стандартты заттың ұсталу уақытына, осы екі ұсталу уақытының мәндерінен газ тасушының ұсталу уақытын шегергеннен кейін бөлу.

Меншікті ұсталу көлемі. Бұл бір грамм жылжымайтын фазаның ұсталу көлемі. Бұл шама қайнау нүктесі сияқты константа болып табылады және идентификациялау үшін сенімділеу.

Ұсталу индексі (I) . Ұстап қалу индексін Ковач 1958 жылы ұсынған, ол логарифмдік шкалаға негізделген, онда қалыпты парафиндер олардың молекуласындағы көміртек атомдарының санынан 100 есе көп ұстап тұру индекстерінің мәндеріне ие. Мысалы, сәйкесінше Этан, пропан, Н-Бутан үшін 200, 300, 400. Сондықтан 1/100 шамалары бізді қызықтыратын затпен анықталатын Н-парафиндегі көміртек атомдарының саны ретінде қарастырылады. Ұсталу индексі-заттың салыстырмалы ұстау көлеміне қарағанда зат үшін қайталанғыш шама. Ол меншікті ұсталу көлемінің логарифміне пропорционалды.

ГСХ көмегімен заттарды сәйкестендірудің негізі белгісіз заттың ұстап қалу индексін белгілі қосылыстың ұстап қалу индексімен салыстыру болып табылады.

Ұшқыш улардың газ-сұйық хроматографиясы әдісі биологиялық сұйықтықтың өзін (қан, зәр) емес, оның үстіндегі газ фазасын зерттеуге негізделген. Бұл әдіс парофаза талдауы (PFA) немесе тепе-теңдік буының талдауы деп аталады. Ол Д. П. Коноваловтың бу құрамының ерітінді құрамына тәуелділігін білдіретін заңдарының біріне негізделген: "сұйық фазадағы компоненттің салыстырмалы құрамының жоғарылауы әрқашан оның және будың салыстырмалы құрамының артуына әкеледі". ПФТ газдық экстракция техникасы мен принципіне негізделген. ПФТ-ның қарапайым нұсқасы: V көлемді герметикалық жабылатын құтыға құрамында С концентрациясы бар белгілі бір "ұшқыш уы бар V көлемді зерттелетін объект орналастырылады. VG объектісінің үстіндегі газ фазасының көлемі-V-V ға тең. Жүйе термодинамикалық тепе-теңдік орнағанға дейін тұрақты температурада ұсталады (Сұйықтық пен газ арасындағы ұшқыш удың тепе-теңдік таралуы) . Газ фазасын хроматографқа енгізеді.

Газды хроматография әдiсiн “ұшқыш улар” “скринингтік” талдауында колдану

Cg уының тепе-теңдік концентрациясының абсолютті мәнін өлшейді. Фазалық тепе-теңдікті орнату процесінде ұшқыш удың бір бөлігі газ фазасына өтетіндіктен, оның конденсацияланған фазадағы концентрациясы бастапқы С-ден аз болады. Ерітіндіден газ фазасына өткен заттың мөлшері фаза көлемінің R=Vg/V қатынасына және таралу коэффициентіне байланысты K=C, /Cg. Егер тепе-теңдікті орнату процесінде ерітіндінің булануына байланысты сұйықтық көлемінің өзгеруін ескермесек, бастапқы ерітіндідегі заттың концентрациясын оның тепе-теңдік газ фазасындағы құрамы бойынша c, =Cg(K+R) теңдеуімен есептеуге болады. Бұл формула парофаза талдауының негізінде жатыр.

Бұл әдіс ауыз су, табиғи және ағынды сулардағы, тамақ өнімдеріндегі, қандағы, зәрдегі, фармацевтикалық және косметикалық препараттардағы, сондай-ақ криминалистикада, микробиологияда, медициналық диагностикада және т. б. ұшқыш органикалық заттарды анықтау үшін қолданылады.

Ұшқыш қосылыстарды талдауда жүйелі химиялық-токсикологиялық талдау жөніндегі халықаралық кеңес ГСХ скринингін жүргізудің мынадай шарттарын ұсынады. .

Материал және тұз шайғыштар: Хромосорб W, фр. (80-100 меш. ) ; жабын (қозғалмайтын фаза) -15% карбовакс 1500, температура: изотермиялық режим (60-100°с) ; тесттік қоспа (1 г/л) : колонка сапасын, детектордың сезімталдығын және бөліну тиімділігін тексеру мақсатында пайдаланылатын метанол, ацетон, этанол, изопропанол; детектор: жалынды-ионизациялық (ЖИД) .

Бағытталмаған талдау кезінде бу-фазалық талдауды қолдана отырып, биологиялық объектілерді зерттеу әдістемесі келесідей.

Ішкі органдар мен тіндер. Салмағы 5 г ұсақталған объектінің ілмегі көлемі 15 мл тиісті ыдысқа салынып, 0, 5 мл 0, 5% фосфор-вольфрам қышқылының ерітіндісі қосылады. Ыдыс резеңке тығынмен тығыз жабылады, алюминий қақпақпен оралып, қайнаған су ваннасында кем дегенде 15 минут қызады.

Қан, зәр. Көлемі 0, 5 мл зерттелетін объект көлемі 15 мл ыдысқа салынып, резеңке тығынмен жабылады, алюминий қалпақшамен оралып, бөлме температурасында 5-10 минутқа қалдырылады. жүйеде сұйық және бу фазалары арасында термодинамикалық тепе-теңдік орнатылады.

Содан кейін резервуарларда медициналық шприцтің инесімен резеңке тығын тесіліп, 2 мл бу-газ фазасы алынып, газ хроматографының буландырғышына енгізіледі. Этанолды және басқа Ұшпа спирттерді оқшаулау және анықтау үшін алкилнитриттер түріндегі с, -С5 алифатты спирттерді оқшаулау және анықтауға мүмкіндік беретін бекітілген экспрессивті этилнитриттік әдіс қолданылады. Нашар бөлінуге байланысты қалған "Ұшпа" улар әртүрлі полярлықтың селективті қозғалмайтын фазалары бар екі параллель бағандарды қолдана отырып анықталады. Әдістің селективтілігі қатты тасымалдағыштың модификациясы металл күміс қабатымен өзгерту арқылы артады.