Reja: Ajratish haqida umumiy ma’lumot

Kapillyar elektroforez va gel elektroforez o'rtasidagi farq nima?

Xulosa - kapillyar elektroforez va Gel elektroforez

Molekulyar diagnostika ilmiy dunyoda katta rol o'ynaydi. DNK, RNK va oqsillarni aniqlash va tozalash diagnostika jarayonlarida hal qiluvchi bosqichdir. Elektroforez - bu ikkala gel elektroforezida va juda rivojlangan kapillyar gel elektroforezida biomolekulalarni ajratib turadigan va aniqlaydigan usul. Gel elektroforez standart gözenek o'lchamidagi polimer Gel yordamida vertikal yoki gorizontal tekislikda, kapillyar elektroforez esa kapillyar naychada polimer suyuqligi yoki Gel yordamida amalga oshiriladi. Bu kapillyar elektroforez va gel elektroforez o'rtasidagi farq. Elektroforez usuli tugagandan so'ng, biomolekulalar gibridlash yoki barmoq izlari kabi yuqori darajadagi ma'lumotlarni olish uchun qayta ishlanadi.

Ajratish va kontsentratsion ma'ruza usullari. Analitik kimyoda moddalarni ajratish, ajratish va konsentratsiya qilish usullari

1. Ajratish va kontsentratsiya usullari

Ajratish va konsentratsiya haqida umumiy ma'lumot

Konsentratsiya - bu namunaning (matritsaning) asosiy qismlariga nisbatan mikrokomponentning kontsentratsiyasini oshirishga imkon beradigan operatsiya.

Agar mikrokomponentning kontsentratsiyasi Cmin aniqlash chegarasidan kam bo'lsa, ya'ni tahlil qilish usuli etarlicha sezgir bo'lmaganda qo'llaniladi. Bunday holda, tarkibiy qismlarning kontsentratsiyasi juda katta farq qiladi. Ko'pincha, kontsentratsiya ajratish bilan birlashadi.

Konsentratsiya turlari.

1. Mutlaq: mikro komponent katta hajmdan yoki namunaning katta massasidan (Vpr yoki mpr) kichikroq hajmga yoki kichikroq kontsentratlar massasiga (Vcon yoki mconc) o'tkaziladi. Natijada mikrokomponentning konsentratsiyasi n marta ko'payadi:

bu erda n - konsentratsiya darajasi.

Kontsentratlar qancha kichik bo'lsa, kontsentratsiya darajasi shuncha ko'p bo'ladi. Masalan, 20 l jo'ka suvdan 50 mg kation almashinuvchisi germaniy tomonidan so'rilgan, keyin germaniy 5 ml kislota bilan desorblangan. Shuning uchun germaniyning konsentratsiyasi quyidagicha edi:

2. Nisbiy (boyitish): mikrokomponent makrokomponentdan ajratiladi, shunda ularning konsentratsiyalari nisbati oshadi. Masalan, boshlang'ich namunada mikro va makrokomponentlarning kontsentratsiyalari nisbati 1: 1000, boyitilganidan keyin esa - 1: 10. Bunga odatda matritsani qisman olib tashlash orqali erishiladi.

Ajratish va kontsentratsiyalashuvning umumiy jihatlari ko'p: bu maqsadlar uchun bir xil usullar qo'llaniladi. Ular juda xilma-xildir. Keyinchalik, analitik kimyoda eng katta ahamiyatga ega bo'lgan ajratish va kontsentratsiya usullari ko'rib chiqiladi.

Ajratish va konsentratsiya usullarini tasniflash

Turli xil xususiyatlarga asoslangan ajratish va kontsentratsiya usullarining ko'plab tasnifi mavjud. Ulardan eng muhimlarini ko'rib chiqing.

1. Jarayonning tabiati bo'yicha tasniflash sek.

Shakl 1 Jarayonning tabiati bo'yicha ajratish usullarini tasniflash

Ajratish va konsentratsiyalashning kimyoviy usullari kimyoviy reaktsiyaga asoslanadi, bu mahsulotning yog'ingarchilik, gaz evolyutsiyasi bilan birga keladi. Masalan, organik tahlilda konsentratsiyaning asosiy usuli distillashdir: termal parchalanish paytida matritsa SO2, N2O, N2 shaklida distillanadi va qolgan kulda metallar aniqlanishi mumkin.

Ajratish va kontsentratsiyaning fizik-kimyoviy usullari asosan materiyaning ikki faza o'rtasida tanlab taqsimlanishiga asoslanadi. Masalan, neft-kimyo sanoatida xromatografiya eng muhimdir.

Ajratish va kontsentratsiyalashning fizikaviy usullari ko'p hollarda moddaning yig'ilish holatini o'zgartirishga asoslanadi.

2. Ikki fazaning jismoniy tabiati bo'yicha tasniflash. Moddani taqsimlash bir xil yoki turli xil agregatsiya holatida bo'lgan fazalar o'rtasida o'tkazilishi mumkin: gazsimon (G), suyuq (G), qattiq (T). Bunga muvofiq quyidagi usullar ajralib turadi (rasm).

Shakl 2 Fazalar tabiati bo'yicha ajratish usullarini tasniflash

Analitik kimyoda moddani suyuqlik va qattiq faza o'rtasida taqsimlashga asoslangan ajratish va konsentratsiya usullari katta ahamiyatga ega.

3. Elementar harakatlar (qadamlar) soni bo'yicha tasniflash.

§ Bir bosqichli usullar - moddani ikki faza o'rtasida yagona taqsimlashga asoslangan. Ajratish statik sharoitlarda amalga oshiriladi.

§ Ko'p bosqichli usullar - materiyaning ikki faza o'rtasida ko'p taqsimlanishiga asoslangan. Ko'p bosqichli usullarning ikki guruhi mavjud:

- bitta tarqatish jarayonining takrorlanishi bilan (masalan, qayta ekstraktsiya). Ajratish statik sharoitlarda amalga oshiriladi;

- bir fazaning boshqasiga nisbatan harakatiga asoslangan usullar (masalan, xromatografiya). Ajratish dinamik sharoitda amalga oshiriladi.

3. Muvozanat turiga ko'ra tasniflash (rasm).

Shakl 3 Muvozanat turiga qarab ajratish usullarini tasniflash

Termodinamik ajratish usullari moddalarning muvozanatdagi xatti-harakatlaridagi farqlarga asoslanadi. Ular analitik kimyoda juda katta ahamiyatga ega.

Kinetik ajratish usullari muvozanat holatiga olib keladigan jarayon davomida moddalarning xatti-harakatlaridagi farqlarga asoslanadi. Masalan, biokimyoviy tadqiqotlarda elektroforez katta ahamiyatga ega. Qolgan kinetik usullar kolloid eritmalarning zarralari va yuqori molekulyar og'irlikdagi birikmalarning eritmalarini ajratish uchun ishlatiladi. Analitik kimyoda bu usullar kamroq qo'llaniladi.

Xromatografik usullar ham termodinamik, ham kinetik muvozanatga asoslangan. Ular analitik kimyoda juda katta ahamiyatga ega, chunki ular ko'p komponentli aralashmalarni ajratish va ayni paytda sifatli va miqdoriy tahlil qilish imkonini beradi.

Ekstraksiya ajratish va konsentratsiya usuli sifatida

Ekstraksiya - bu moddani ikki o'zgarmas suyuq faza (ko'pincha suvli va organik) o'rtasida taqsimlashga asoslangan ajratish va konsentratsiya usuli.

Ekstraksiya ajratish uchun shunday sharoitlar yaratilganki, bitta komponent to'liq organik fazaga o'tadi, boshqasi suvli fazada qoladi. Keyin fazalar ajratuvchi huni yordamida bo'linadi.

Mutlaq konsentratsiya maqsadida modda suvli eritmaning kattaroq hajmidan organik fazaning kichik hajmiga o'tkaziladi, buning natijasida organik ekstraktdagi moddaning konsentratsiyasi oshadi.

Nisbiy konsentratsiya maqsadida mikrokomponentning organik fazaga o'tishi va makrokomponentning katta qismi suvli fazada qolishi uchun shunday sharoitlar yaratiladi. Natijada, organik ekstraktda mikro va makrokomponentlarning kontsentratsiyalari nisbati mikrokomponent foydasiga ortadi.

Ekstraktsiyaning afzalliklari:

§ yuqori selektivlik;

§ amalga oshirish qulayligi (faqat ajratuvchi huni kerak);

§ kam ishchi kuchi;

§ tezlik (3-5 min);

§ ekstraksiya keyingi aniqlash usullari bilan juda yaxshi kombinatsiyalangan va natijada bir qator muhim gibrid usullar (ekstraksiya-fotometrik, ekstraksiya-spektral va boshqalar) olinadi.

Ajratish va kontsentratsiya usuli sifatida Coprektsiyalash

Yog'ingarchilik bu mikrokomponentni hosil bo'lish paytida cho'kindi kollektori tomonidan ushlanishi va mikrokomponent to'yinmagan eritmadan cho'kindi hosil bo'ladi (PS).< ПР).

Kollektor sifatida rivojlangan sirtga ega bo'lgan noorganik va organik kam eriydigan birikmalar qo'llaniladi. Fazalarni ajratish filtrlash yo'li bilan amalga oshiriladi.

Kopratsiyadan foydalanish:

§ kontsentratsiyani 10-20 ming marta oshirishga imkon beradigan juda samarali va eng muhim usullardan biri bo'lgan aralashmalar konsentratsiyasi;

§ aralashmalarni ajratish (kamroq tarqalgan).

Sorbtsiya ajratish va konsentratsiya usuli sifatida

Sorbtsiya - bu gazlar yoki erigan moddalarning qattiq yoki suyuq sorbentlar tomonidan so'rilishi.

Sorbentlar sifatida faol sorbentlar, faol uglerod, Al2O3, silika, zeolitlar, tsellyuloza, tabiiy va sintetik sorbentlar ion va xelat guruhlariga ega.

Moddaning so'rilishi faza yuzasida (adsorbsiya) yoki fazaning hajmida (assimilyatsiya) sodir bo'lishi mumkin. Analitik kimyoda adsorbtsiya ko'pincha qo'llaniladi:

§ moddalarni ajratish, agar tanlab so'rilish uchun sharoit yaratilsa;

§ konsentratsiya (kamroq).

Bundan tashqari, dinamik sharoitda sorbsiya ajratish va tahlil qilishning eng muhim usuli, xromatografiyaning asosini tashkil qiladi.

Ion almashinuvi

Ion almashinuvi - bu ionit - elektrolit eritmasi interfeysida sodir bo'ladigan teskari stoxiometrik jarayon.

Ionitlar turli xil tuzilmalar va kompozitsiyalarning yuqori molekulyar og'irlikdagi poleelektrolitlari. konsentratsiyali kimyoviy sorbsion gaz

Ion almashtirgichlarning asosiy xususiyati shundaki, ular eritmadan kationlar yoki anionlarni o'zlashtiradilar, shu bilan bir xil zaryadlangan belgilarning ionlarini eritmaga chiqaradilar.

Ion almashinuvi jarayoni massa harakati qonuni bilan tavsiflanadi:

bu erda A va B eritmalardagi ionlar va ion almashtirish fazasidagi ionlardir.

Ushbu muvozanat almashinish doimiyi (K) bilan tavsiflanadi:

bu erda a - ionlarning faolligi.

Agar K\u003e 1 bo'lsa, u holda B ioni ion almashinuvchiga ko'proq yaqinlik qiladi; agar K< 1, то ион А обладает бульшим сродством к иониту; если же К? 1, то оба иона одинаково сорбируются ионитом.

Ion almashinuvi jarayoniga quyidagi omillar ta'sir qiladi:

1) ion almashtirgichning xususiyati;

2) ionning tabiati: ion zaryadining gidratlangan ion radiusiga nisbati (z / r) qanchalik katta bo'lsa, ion almashtiruvchiga yaqinlik shunchalik katta bo'ladi;

3) eritma xususiyatlari:

§ pH qiymati (keyingi qismlarga qarang);

§ ion kontsentratsiyasi: suyultirilgan eritmalardan, zaryadlari yuqori bo'lgan ion almashtiruvchi sorb ionlaridan va zaryadlari past bo'lgan konsentrlanganlardan;

§ eritmaning ion kuchi: m qancha kichik bo'lsa, ionlar shuncha yaxshi singib ketadi.

Ion almashtirgichlarning turlari

Ko'p sonli turli xil ion almashtirgichlar mavjud. Ular kelib chiqishi va ionlarni almashtirish zaryadining belgisi bo'yicha tasniflanadi.

Ikkita guruh kelib chiqishi bo'yicha ajralib turadi.

ion almashtirgichlar:

1. Tabiiy ion almashinuvchilar:

§ noorganik (gil, zeolit, apatit);

§ organik (tsellyuloza).

2. Sintetik ion almashinuvchilar:

§ noorganik (permutitlar);

§ organik (yuqori molekulyar materiallar).

Analitik kimyoda sintetik organik ion almashinuvchilari eng ko'p ishlatiladi.

Ionlarni almashtirish zaryadining belgisiga qarab ion almashinuvchilar quyidagicha nomlanadi.

1. Kation almashtirgichlar - almashinadigan kationlar, tarkibida kislota guruhlari mavjud:

§ -SO3H (kuchli kislotali kationlar almashinuvi, almashinish pH qiymatlarining keng doirasida sodir bo'ladi);
§ -PO3H2 (kislota kationlari almashinuvi, almashinish pH\u003e 4 da sodir bo'ladi);

§ -COOH, -OH (kuchsiz kislota kationlari almashinuvi, almashinish pH\u003e 5 da sodir bo'ladi).

2. Anion almashtirgichlar - almashinadigan anionlar, tarkibida osniy guruhlar mavjud:

§ to'rtlik alkil ammoniy guruhlari (juda quritilgan anion almashtirgichlar, almashinish pH qiymatlarining keng doirasida sodir bo'ladi);

§ aminokislotalar va imino guruhlari, (o'rta va past asosli anion almashinuvchilari, pHda almashinuv)< 8-9).

3. Amfolitlar - sharoitga qarab ikkala kation va anionlarni almashadilar. Ular ikkala guruhga ega - kislotali va asosiy.

Sintetik organik ion almashinuvchilarning tuzilishi. Ion almashinish reaktsiyalari

Sintetik organik ion almashinuvchilari uch o'lchovli zanjir tuzilishiga ega. Ular ionogen guruhlar biriktirilgan yuqori molekulyar og'irlikdagi (BM) matritsadan iborat.

Masalan, R-N (CH3) 3Cl xlorid shaklidagi juda asosiy anion almashinuvchisi uchun

Ion almashtirgichning tarkibi

sobit VM ioni	harakatlanuvchi NM ioni
	sobit ion	qarshi
	ionogen guruhga kiradi

O'zaro bog'lash vositasi bo'lgan stirol va divinilbenzol (DVB) kopolimeri odatda matritsa vazifasini bajaradi: uning har bir molekulasi ko'prik singari polistirolning ikkita qo'shni chiziqli zanjirlarini bog'laydi.

Ion almashinuvida ion guruhlariga kiruvchi past molekulyar og'irlikdagi (NM) ionlar ishtirok etadi.

Ion almashinuvchilarning asosiy fizik-kimyoviy xususiyatlari

Ionitlar material sifatida ko'plab fizik-kimyoviy va fizik-mexanik xususiyatlarga ega. Ulardan analitik kimyogar uchun uchta asosiy fizik va kimyoviy xususiyatlar - namlik, shishish va almashinish qobiliyati katta ahamiyatga ega.

Namlik (W,%) ion almashtirgichning havodan namlikni olish qobiliyatini tavsiflaydi. Uni eksperimental ma'lumotlar asosida hisoblash mumkin:

bu erda mo va m - quritishdan oldin va keyin ion almashinadigan massa.

Odatda, ion almashtirgichlarning namlik darajasi 10-15% oralig'ida.

Shishish suv yoki boshqa hal qiluvchi bilan aloqa qilganda ion almashtirgich hajmining ko'payish darajasini tavsiflaydi. Shishish miqdori ion almashtirgichning yuqori molekulyar og'irlikdagi matritsasining o'zaro bog'liqlik darajasiga bog'liq (% DVB). Shishganlik tufayli ion almashinuvi tez sodir bo'ladi. Shishishning sababi - qutblanish ionogen yoki hidratsiyaga qodir bo'lgan ionogen guruhlarning mavjudligi. Almashtirish hajmi (OE) - bu ion almashtirgichning eng muhim miqdoriy xarakteristikasi. Bu ion almashtirgichning ion almashinish qobiliyatini tavsiflaydi. Ushbu ion almashtirgichning umumiy almashinuv hajmi (POE) doimiy bo'lib, ion almashtiruvchi matritsadagi sobit ionlar soni bilan belgilanadi. Bu quyidagi omillarga bog'liq: ion almashinuvchining tabiati;

§ eritmaning pH qiymati;

§ aniqlash shartlari (statik yoki dinamik);

Almashinadigan ionning tabiati;

§ radiusi (elektor effekti).

Massa almashinuvi sig‘imi 1 gramm quruq ion almashinuvchisini necha millimol - n (1 / z ion) almashtirishi mumkinligini ko‘rsatadi. U quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

Hajm almashinuvi hajmi 1 millilitr shishgan ion almashinuvchisi - n (1 / z ion) ning qancha millimol ekvivalenti ekanligini ko'rsatadi. U quyidagi formula bo'yicha hisoblanadi:

Belgilash shartlariga qarab, ular SOE bilan statik (SOE) va dinamik (DOE) almashinish qobiliyatini farqlaydilar? DOE.

Dinamik almashinuv sig'imi turlari:

§ so'rilgan ionning sirpanishidan oldin yoki ishlayotganida (DOE) ion almashtirgich bo'shliqqa (slip) paydo bo'lishidan oldin qancha ionni yutishi mumkinligini ko'rsatadi;

§ to'liq (PDOE) - berilgan sharoitlarda ionogen guruhlarning to'liq to'yinganligidan oldin ion almashinuvchisi qancha ionlarni yutishini ko'rsatadi.

DOE va PDOE qiymatlari o'rtasidagi farq rasmda keltirilgan:

Http://www.allbest.ru/ da joylashtirilgan

Shakl 4 To'liq dinamik almashinuv hajmi (PDEO) va slipgacha bo'lgan quvvat (DOE)

Analitik kimyoda ion almashinuvchilardan foydalanish

Ionitlar analitik amaliyotning quyidagi vazifalarini hal qilish uchun ishlatiladi.

§ moddalarni ajratish. Ion almashinuvi - bu moddalarni ajratishning qulay va samarali usuli. Masalan, uning yordami bilan hatto kimyoviy xususiyatlariga o'xshash elementlarni, masalan, lantanoidlarni ajratish mumkin.

§ Moddalarning konsentratsiyasi. Birinchidan, suyultirilgan eritmaning katta hajmi ion almashtirgich ustunidan o'tadi. Shundan so'ng, so'rilgan ionlar minimal miqdorda mos keladigan eluent bilan kolonnadan yuviladi.

§ "Noqulay" kationlar va anionlarni aniqlash. Ko'pincha "noqulay" deb ataladigan ionlarning tarkibini tahlil qilish kerak. Bunday ionlarning kimyoviy analitik xususiyatlari yo'q, bu ularni kimyoviy yoki instrumental tahlil usullari yordamida aniqlashni osonlashtiradi. Kationlardan bularga ishqorli metal ionlari (Na +, K + va boshqalar), anionlar va boshqalar kiradi “Noqulay” kationlarning ta'rifi namunani vodorod shaklida kationlar almashinadigan qatronlar bilan kolon orqali oldindan o'tish va keyinchalik ishqor bilan titrlashga asoslanadi:

"Noqulay" anionlarning ta'rifi namunani gidroksid shaklida anion almashinadigan qatronlar bilan kolon orqali o'tishi va ozod qilingan ishqorni kislota bilan titrlashiga asoslanadi:

Ionlangan suvni qabul qilish. Suv ketma-ket vodorod shaklida kationlar almashinuvi qatroni bo'lgan kolonnadan, so'ngra gidroksid shaklida anion almashinadigan qatronlar bo'lgan kolonnadan o'tadi. Natijada, barcha kationlar va anionlar ion almashtirgichlarda saqlanib qoladi va tarkibida ionlari bo'lmagan suv olinadi.

Xromatografik tahlil usullari

Xromatografik tahlil usuli birinchi marta rus botanisti M.S. Tsvet tomonidan xlorofillni tahlil qilish uchun ishlatilgan. Usulning nomi yunoncha "xromatos" so'zidan keladi - rang, garchi bu usul har qanday, shu jumladan bo'yalmagan aralashmalarni ajratishga imkon beradi.

Xromatografiya hozirgi vaqtda tahlil qilishning eng istiqbolli usullaridan biridir. Gazli, suyuq va qattiq moddalar aralashmalarini tahlil qilish uchun turli sohalarda va ilmiy tadqiqotlar uchun keng qo'llaniladi.

Neft-kimyo va gaz sanoatida bajarilgan tahlillarning 90 foizini xromatografiya tashkil etadi. Gaz xromatografiyasi biologiya va tibbiyotda, yog'ochni qayta ishlash texnologiyasida, yog'och kimyosi va oziq-ovqat sanoatida va boshqa sohalarda qo'llaniladi. Atrof-muhit holatini (gazning ifloslanishi, oqava suvlar tahlili va boshqalar) 30% ga yaqin tahlil gaz xromatografik usullari bilan amalga oshiriladi.

Xromatografik tahlil usullarining mohiyati

Xromatografiya - tarkibiy qismlarni ikki faza - ko'chma va statsionar o'rtasida ko'p taqsimlashga asoslangan moddalarni ajratish va aniqlashning dinamik usuli.

Modd mobil fazaning oqimi bilan birga sorbent qatlamiga kiradi. Bunday holda, modda so'riladi, so'ngra mobil fazaning yangi qismlari bilan aloqa qilganda, u tushadi. Ko'chma fazaning harakati doimiy ravishda sodir bo'ladi, shuning uchun moddaning sorbsiyasi va desorbtsiyasi doimo sodir bo'ladi. Bundan tashqari, moddaning bir qismi so'rilgan holatda harakatsiz fazada, bir qismi harakatchan fazada va u bilan birga harakat qiladi. Natijada, moddaning tezligi mobil fazaning tezligidan kamroq. Moddani qanchalik qayg'uga solsa, u sekinroq harakat qiladi.

Agar moddalar aralashmasi xromatografiya qilingan bo'lsa, unda sorbent uchun turli xil ta'sirlar tufayli ularning har birining harakat tezligi har xil bo'ladi, buning natijasida moddalar ajralib chiqadi: ba'zi tarkibiy qismlar yo'l boshida kechiktiriladi, boshqalari harakatga keladi.

Xromatografik tahlil usullarining tasnifi

Xromatografik tahlil usullari shunchalik xilma-xildirki, yagona tasnif mavjud emas. Ko'pincha quyidagi xususiyatlarga asoslanib bir nechta tasniflash qo'llaniladi:

§ harakatchan va statsionar fazalarni yig'ish holati;

§ moddaning sorbent bilan o'zaro ta'siri mexanizmi;

§ tahlilni o'tkazish texnikasi (jarayonni qayta ishlash usuli);

§ xromatografik usul (moddani ustun orqali siljitish usuli);

§ xromatografiyaning maqsadi.

Fazalarning yig'ilish holatiga qarab, gaz xromatografiyasi (ko'chma faza - gaz yoki bug ') va suyuq xromatografiya (ko'chma faza - suyuq) ajratiladi.

Biror moddaning sorbent bilan o'zaro ta'sir mexanizmiga ko'ra xromatografiyaning quyidagi turlari ajratiladi: adsorbsiya, tarqalish, ion almashinuvi, cho'kindi, redoks, murakkablashtirish va boshqalar

Ichida qo'shadi dan yo'l ijro jarayon ajratib turmoq ustunli va tekis xromatografiya. Ichida ustunli xromatografiya jarayon ajratish qo'rg'oshin ichida ustunlar to'ldirilgan sorbent. Tekis xromatografiya o'z ichiga oladi ichida o'zim ikkita navlari: xromatografiya yoqilgan qog'oz va yupqa qatlam xromatografiya yoqilgan yozuvlar.

Ichida qo'shadi dan yo'l xromatografiya ajratib turmoq quyidagi turlari xromatografiya:

§ oqlangan (rivojlanmoqda) xromatografiya;

§ joy almashtirish xromatografiya;

§ frontal xromatografiya.