тонкослойная хроматография
ТОНКОСЛОЙНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ (ТСХ)
вариант хроматографии, основанный на различии в скорости перемещения компонентов смеси в плоском тонком слое (толщина 0,1–0,5 мм) сорбента при их движении в потоке подвижной фазы (элюента). Последняя представляет собой, как правило, жидкость, однако осуществлен и газовый вариант ТСХ. В качестве сорбентов используют мелкозернистые силикагель, Al2O3, целлюлозу, крахмал, полиамид, иониты и др. Суспензиями этих сорбентов покрывают пластинки из стекла, фольги или пластика; для закрепления слоя применяют крахмал, гипс или др. связующие. Промышленностью выпускаются готовые пластинки с уже закрепленным слоем сорбента. Элюентами служат обычно смеси орг. растворителей, водных растворов кислот, солей, комплексообразующих и др. веществ. В зависимости от выбора хроматографич. системы (состава подвижной и неподвижной фаз) в разделении веществ осн. роль могут играть процессы адсорбции, экстракции, ионного обмена, комплексообразования. На практике часто реализуются одновременно неск. механизмов разделения.
В зависимости от положения пластинки и направления потока элюента различают восходящую, нисходящую и горизонтальную ТСХ. По технике работы выделяют фронтальный анализ (когда подвижной фазой служит анализируемая смесь) и обычно используемый элюционный вариант. Применяют также "круговую" (когда анализируемый раствор и растворитель последовательно подаются в центр пластинки) и "антикруговую" ТСХ (когда анализируемый раствор наносится по окружности и элюент перемещается от периферии к центру пластинки), ТСХ под давлением (когда растворитель под давлением пропускают через слой сорбента, покрытый плотно прижатой полиэтиленовой пленкой), а также ТСХ в условиях градиента температуры, состава сорбента и т. п. В т. наз. двухмерной ТСХ хроматографич. процесс осуществляют последовательно в двух взаимно перпендикулярных направлениях с разл. элюентами, что увеличивает эффективность разделения. С этой же целью применяют многократное элюирование в одном направлении.
В элюционном варианте на слой сорбента наносят капли (объемом 1–5 мкл) анализируемого раствора и погружают край пластинки в элюент, который находится на дне герметично закрываемой стеклянной камеры. Элюент продвигается по слою сорбента под действием капиллярных и гравитационных сил; анализируемая смесь перемещается в том же направлении. В результате многократного повторения актов сорбции и десорбции в соответствии с коэф. распределения в выбранной системе компоненты разделяются и располагаются на пластинке отдельными зонами.
После завершения процесса пластинку вынимают из камеры, высушивают и обнаруживают разделенные зоны по собств. окраске или после опрыскивания их растворами реагентов, образующих окрашенные или флуоресцирующие пятна с компонентами разделяемой смеси. Радиоактивные вещества обнаруживают авторадиографически (экспонированием на рентгеновскую пленку, наложенную на хроматографии, пластинку). Применяют также биол. и ферментативные методы детектирования. Полученная картина распределения хроматографич. зон наз. хроматограммой (см. рис.).
Хроматограмма, полученная при разделении смеси трех компонентов методом тонкослойной хроматографии.
Положение хроматографич. зон на хроматограмме характеризует величина Rf-отношение пути li, пройденного центром зоны i-го компонента от линии старта, к пути l, пройденному элюентом: Rf = li/l; Rf
На разделение в ТСХ влияет ряд факторов-состав и свойства элюента, природа, дисперсность и пористость сорбента, температура, влажность, размеры и толщина слоя сорбента, размеры камеры. Поэтому для получения воспроизводимых результатов необходимо тщательно стандартизовать условия опыта. Соблюдение этого требования позволяет устанавливать Rf с относит. стандартным отклонением 0,03. В стандартных условиях Rf постоянна для данного вещества и используется для идентификации последнего.
Количество компонента в хроматографич. зоне определяют непосредственно на слое сорбента по площади зоны (обычно ее диаметр варьирует от 3 до 10 мм) или интенсивности ее окраски (флуоресценции). Используют также автоматич. сканирующие приборы, измеряющие поглощение, пропускание или отражение света, либо радиоактивность хроматографич. зон. Разделенные зоны можно соскоблить с пластинки вместе со слоем сорбента, экстрагировать компонент в растворитель и анализировать раствор подходящим методом (спектрофотометрия, люминесцентный, атомно-абсорбци-онный, атомно-флуоресцентный, радиометрич. анализ, масс-спектрометрия и т. д.). Погрешность количественного определения обычно составляет 5–10%; пределы обнаружения веществ в зонах -10−3–10−2 мкг (по окрашенным производным) и 10−10–10−9 мкг (с применением люминесцентного анализа).
Достоинства ТСХ: простота, экономичность, доступность оборудования, экспрессность (продолжительность разделения 10–100 мин), высокие производительность и эффективность разделения, наглядность результатов разделения, простота обнаружения хроматографич. зон.
ТСХ применяют для разделения и анализа как орг., так и неорг. веществ: практически всех неорг. катионов и мн. анионов, в т. ч. близких по свойствам ионов благородных металлов, РЗЭ, а также полимеров, лекарственных средств, пестицидов, аминокислот, липидов, алкалоидов и т. д. С помощью ТСХ удобно анализировать микрообъекты (малые количества веществ), оценивать чистоту препаратов, контролировать технол. процессы и состав сточных вод, изучать поведение разл. ионных форм элементов, предварительно подбирать условия для колоночной хроматографии.
Метод предложен Н.А. Измайловым и М.С. Шрайбер в 1938.
Лит.: Волынец М.П., Тонкослойная хроматография в неорганическом анализе, М., 1974; Березкин В. Г., Бочков А. С., Количественная тонкослойная хроматография. Инструментальные методы, М., 1980; Шаршуно-ва М., Шварц В., Михалец Ч., Тонкослойная хроматография в фармации
и клинической биохимии, пер. со словац., М., 1980; Кирхнер Ю., Тонкослойная хроматография, пер. с англ., М., 1981; Беленький Б. Г., Волыпец М.П., Ганкина Э.С., "Ж. Всес. хим. общества им. Д.И. Менделеева", 1983, т. 28, № 1, с. 30–34.
М. П. Волынец
Химическая энциклопедия