Тема занятия №3. Хроматографические методы исследований.
Цель: Сформировать представления о хроматографических методах анализа как одних из важнейших физико-химических методов исследований в биологии и медицине. Научиться применять учебный материал в будущей профессии.
Сделайте запись в рабочей тетради по плану:
• Дата
• Номер занятия
• Тема занятия
• Основные вопросы темы – это учебные вопросы занятия
• Краткое описание порядка выполнения лабораторных работ.
Учебные вопросы занятия:
1. Сущность хроматографического анализа. Классификация хроматографических методов исследования.
1.1. В зависимости от агрегатного состояния неподвижной (НФ) и подвижной фаз (ПФ);
1.2. В зависимости от способа размещения неподвижной фазы (НФ).
1.3. Требования к анализируемой смеси при хроматографировании.
1.4. Этапы хроматографического анализа.
2. Методы хроматографического анализа:
2.1. Фронтальный метод;
2.2. Элюентный метод;
2.3. Вытеснительный метод.
2.4. Кривая проявительного анализа. Хроматографический пик.
3.Ионообменная хроматография.
4.Газовая хроматография, ее виды.
4.1. Газо - адсорбционнная хроматография.
4.2. Газо - жидкостная хроматография.
4.3. Качественный и количественный анализ. Методы идентификации веществ.
5. Жидкостная абсорбционная хроматография.
6.Тонкослойная хроматография (ТСХ).
6.1. Основные характеристики ТСХ.
6.2. Основные элементы установок ТСХ.
6.3. Качественный и количественный анализ в ТСХ.
7. Высокоэффективная жидкостно – жидкостная распределительная хроматография. Виды.
7.1. Хроматография на бумаге. Виды.
7.2. Качественный и количественный анализ пробы в распределительной хроматографии на бумаге.
7.3. Колоночная хроматография.
8. Гель-хроматография.
9.Биоспецифическая аффинная хроматография.
10. Применение хроматографии в биологии, медицине, фармации, судебно – медицинской экспертизе.
11.Демонстрационный эксперимент. «РАЗДЕЛЕНИЕ ИОНОВ МЕДИ(II) И ЖЕЛЕЗА(III) ИЗ ИХ СМЕСИ И КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА(III) В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ»
Рекомендуемая литература:
Основная:
1.Общая химия. Учебник для медицинских вузов. (, ), ГЭОТАР-Медиа, 2009г., стр.895-900
2. Биоорганическая химия. Учебник. (, ). 7 изд., Дрофа. 2008 , стр.507-512.
Дополнительная:
1.Основы химии живого (), С-Пб, Химиздат. 2000,стр.702-707
При отработке 1 вопроса обратите внимание на :
● методы хроматографии и принципы классификации;
● требования канализируемой пробе;
● сущность и этапы разделения веществ при хроматографировании
При отработке вопросов 3-9 обратите внимание на:
● принцип и механизм разделения веществ в каждом из методов;
● технику выполнения эксперимента в зависимости от подвижности фаз;
● качественный и количественный анализ и методы идентификации веществ.
Лабораторно - практическая работа.
Демонстрационный эксперимент
«РАЗДЕЛЕНИЕ ИОНОВ МЕДИ(II) И ЖЕЛЕЗА(III) ИЗ ИХ СМЕСИ И КАЧЕСТВЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА(III) В ПИЩЕВЫХ ПРОДУКТАХ»
Цель: Разделение ионов Cu(II) и Fe(III) методами колоночной и бумажной хроматографии. Определение ионов Fe(III) в пищевых продуктах.
Ход работы:
Опыт 1. Разделение ионов Cu(II) и Fe(III) методом колоночной хроматографии
Из стеклянной трубки диаметром 1 см готовят хроматографическую колонку: в нижней части трубки располагается слой ваты (0,5 см), поверх нее насыпают оксид алюминия высотой 2,5-3 см. Приготовленная колонка устанавливается в пробирку, стоящую в штативе.
В чистой пробирке готовят смесь: 1,5 мл 0,05% раствора CuSO4 и 1,5 мл 0,05% раствора FeCl3. Эта смесь вливается в хроматографическую колонку. Скорость вытекания должна быть невелика. После разделения компонентов смеси на отдельные зоны проводят проявление, пропуская через колонку 3 мл 1% раствора гексацианоферрата (II) калия. Зона, содержащая ионы Fe3+, окрашивается в интенсивно-синий цвет, зона, содержащая ионы Cu2+, окрашивается в коричневый цвет.
Уравнения реакций:
4FeCl3 + 3K4[Fe(CN)6 → Fe 4[Fe(CN)6]3 + 12KCl
2CuSO4 + K4[Fe(CN)6] →Cu2[Fe(CN)6 ] + 2K2SO4
Вывод: Оценивают возможность разделения ионов Cu(II) и Fe(III) методом колоночной хроматографии.
Опыт 2. Определение Fe(III) в пищевых продуктах методом бумажной хроматографии.
Из хроматографической или фильтровальной бумаги вырезают полоску шириной 6 и длиной 10 см. На расстоянии 1 см от нижнего края карандашом проводят тонкую линию (линия старта). На стартовую линию с помощью тонкого капилляра наносят исследуемый раствор так, чтобы диаметр пятна не превышал 5 мм. На эту же стартовую линию на расстоянии 2-3 см от этой капли наносят другим капилляров 0,05% раствор хлорида железа (III). Высушивают бумагу на воздухе.
Приготовленную таким образом полоску закрепляют с помощью двух соединенных резиновыми колечками стеклянных палочек и опускают в стакан со смесью растворителя (этанол и разбавленная соляная кислота в соотношении 1:4). Слой растворителя в стакане должен быть равным 1-1,5 см, глубина погружения полоски бумаги 2-3 мм. После поднятия растворителя на высоту 7-8 см полоску вынимают из стакана и карандашом отмечают линию подъема растворителя. Для обнаружения ионов Fe(III) бумага смачивают раствором гексацианоферрата (II) калия.
Вывод: Хроматограмму зарисовать. Сравнить форму, цвет и расстояние от линии старта для стандартного и исследуемого растворов, сделать вывод об идентичности ионов, сравнить концентрации растворов по иону Fe(III).
Вопросы для самоконтроля
1.В чем сущность хроматографического процесса?
2. Каково назначение подвижной и неподвижной фаз?
3. Какие процессы происходят в колонке?
4. Как классифицируют методы хроматографии по агрегатному состоянию фаз и по способу хроматографирования?
5. В чем состоит проявительный (элюентный ) анализ?
6. В чем преимущество элюентной хроматографии перед фронтальной и вытеснительной?
7. Как классифицируют методы хроматографии по технике проведения эксперимента и цели?
8. В чем сущность хроматографического разделения по методу: а) газожидкостной хроматографии; б) распределительной жидкостной хроматографии; в) тонкослойной хроматографии; д) ионообменной хроматографии?
9. Как влияет температура на хроматографический процесс?
10. Как идентифицировать пятна органических соединений в методе ТСХ?
11. Как выполняют количественный анализ в методе ТСХ?
12. Как определяют Rf в методе БХ и ТСХ? От чего зависит величина Rfи какие условия нужно поддерживать постоянными при проведении эксперимента?
13. Как можно определить концентрации компонентов смеси после разделения методом БХ или ТСХ?
14. Как выполняется качественный анализ с помощью плоскостных вариантов хроматографии – БХ и ТСХ?
15. Какими способами проба анализируемой смеси веществ вводится в хроматографическую установку в бумажной хроматографии?
16. Почему в методе ТСХ необходимо герметически закрывать камеру с растворителем и пластинкой во время подъема фронта растворителя?
17. Как обнаруживают и идентифицируют компоненты на бумажных и тонкослойных хроматограммах?
18. Каковы области применения, достоинства и недостатки тонкослойной хроматографии?
19. В чем сущность метода ионообменной хроматографии?
20. Какие функциональные группы обеспечивают обменные свойства различных синтетических ионообменных смол? Какие типы катионитов и анионитов Вам известны?
21. Что такое «обменная емкость» ионита, в каких единицах измеряется?
22. Каковы области применения, достоинства и недостатки ионообменной хроматографии?
23. Приведите примеры применения хроматографическуих методов в медико - биологических и клинических исследованиях.
