Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Определение хлорорганических пестицидов методом тонкослойной хроматографии в воде и продуктах питания: Методические указания для выполнения лабораторной работы по дисциплине "Основы экотоксикологии"

Голосов: 1

Методические указания содержат рекомендации по выполнению лабораторной работы на тему: "Определение некоторых хлорорганических пестицидов в воде, продуктах питания, кормах методом хроматографии в тонком слое". Рассмотрены теоретические основы хроматографии в тонком слое, общие положения хроматографии. Предназначено для студентов 5 курса агрономического факультета по специальности 110102 - Агроэкология.

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
                               Министерство сельского хозяйства РФ
                  Федеральное государственное образовательное учреждение
                         высшего профессионального образования
                   «Мичуринский государственный аграрный университет»

                       кафедра агроэкологии и защиты растений
          ________________________________________________________________

                                                            Утверждено
                                                            Протокол № 3
                                                            учебно-методической комиссией
                                                            агрономического факультета
                                                            от «27» ноября 2006 г




                        МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
                  для выполнения лабораторной работы по теме:
             «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХЛОРОРГАНИЧЕСКИХ ПЕСТИЦИДОВ
            МЕТОДОМ ТОНКОСЛОЙНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ В ВОДЕ
                          И ПРОДУКТАХ ПИТАНИЯ»
               по дисциплине «ОСНОВЫ ЭКОТОКСИКОЛОГИИ»
               (для студентов 5 курса агрономического факультета
                   по специальности 110102 - «Агроэкология»)




                            МИЧУРИНСК-НАУКОГРАД 2007



PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


              Методические указания разработаны: к. с.-х. наук, доцентом кафед-
         ры агроэкологии и защиты растений В.М. Лапушкиным, ассистентом
         кафедры химии С.Б. Сафроновым, к. с.-х. наук, ассистентом кафедры аг-
         роэкологии и защиты растений Е.В. Пальчиковым



                                           Рецензент:
               к. с.-х. наук, ст. преподаватель кафедры маркетинга, коммерции
          и товароведения, зам. руководителя органа по сертификации при МичГАУ
                                          И.К. Каранян


         Рассмотрены на заседании кафедры агроэкологии и защиты растений
         Протокол № 2 от « 24 » октября        2006 г


                                            Содержание

         1.   Теоретические основы хроматографии в тонком слое …………                3
         1.1. Общие положения хроматографии……………………………….                           3
         1.2. Механизмы разделения веществ в тонкослойной
              хроматографии …………………………………………………….                                  4
         1.3. Особенности техники выполнения разделения веществ мето-
              дом тонкослойной хроматографии (ТСХ) ……………………..                     6
         1.4. Характеристика разделения …………………………………….                           11
         2.   Лабораторная работа «Определение некоторых хлорорганиче-
              ских пестицидов в воде, продуктах питании, кормах методом
              хроматографии в тонком слое»……………………………………..                        15
         3.   Литература ……………………………………………………….                                   21




             ©Издательство Мичуринского государственного аграрного университета, 2007


         2

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


              1. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХРОМАТОГРАФИИ
                           В ТОНКОМ СЛОЕ

                     1.1. Общие положения хроматографии.
              Хроматографический метод анализа (от греч. хроматос —
         цвет) разработан русским ботаником М. С. Цветом в 1903 г.
              Хроматография – это физико-химический метод разделения
         веществ, основанный на распределении компонентов между дву-
         мя фазами — неподвижной и подвижной. Неподвижной (стацио-
         нарной) фазой обычно служит твердое вещество (его часто назы-
         вают сорбентом) или пленка жидкости, нанесенная на твердое
         вещество. Подвижная фаза представляет собой жидкость или газ,
         протекающий через неподвижную фазу.
              В отличие от ряда других методов, основанных на распреде-
         лении компонентов между фазами, хроматография — это дина-
         мический метод, обеспечивающий многократность актов сорб-
         ции—десорбции разделяемых компонентов, так как разделение
         происходит в потоке подвижной фазы. Этим обусловлена боль-
         шая эффективность хроматографического метода по сравнению с
         методами сорбции и экстракции в статических условиях.
              Сорбцией (от лат. – sorbeo – поглощаю) называют процесс
         поглощения твердым телом или жидкостью (сорбентом) газооб-
         разного или растворенного вещества (сорбата), обратный процесс
         называют десорбцией. Сорбцию подразделяют на адсорбцию -
         поглощение вещества (адсорбата) поверхностью твердого или
         жидкого адсорбента и абсорбцию — поглощение вещества (аб-
         сорбата) поверхностью абсорбента. Поглощение вещества сор-
         бентом с образованием химических соединений называют хемо-
         сорбцией (химической сорбцией).
              Вещество подвижной фазы непрерывно вступает в контакт с
         новыми участками сорбента и частично сорбируется, а сорбиро-
         ванное вещество контактирует со свежими порциями подвижной
         фазы и частично десорбируется.



                                                                             3

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


                                                       Хроматография
             По агрегат-
              ному со-          •••••••                  ••••••••••                 ••••-••••••••••
              стоянию


              По меха-       ••••••••-       ••••••-
                                                                              •••••••••, ••••••••••••-
             низму разде-                                 ••••••-••••••   •••••••••••••••••, ••••••••••••-
                               •••••          ••••-
                ления                                                        •••••••••-•••••••••••••••
                                             •••••••




             По способу
                                                                            ••••••••••• (••••••••, ••••••-
              ведения           ••••••••••               •••••••••••
                                                                                       ••••••)
              процесса



              Характерная особенность всех видов хроматографии – мно-
         гократность повторения элементарных процессов, например
         сорбции-десорбции, экстракции-реэкстракции и др. Это обуслов-
         ливает высокую эффективность хроматографических методов для
         разделения близких по химическим свойствам элементов.


                 1.2. Механизмы разделения веществ в тонкослойной
                                  хроматографии.

             По механизму процесса разделения смеси компонентов вы-
         деляют основные виды тонкослойной хроматографии: адсорбци-
         онную и распределительную.
             На рисунке 2 показано два основных механизма: адсорбци-
         онный и равновесного распределения.




         4

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


                                                       Вещество ● с большим срод-
                                                       ством к сорбенту остается
                                                       преимущественно на поверх-
                                                       ности стационарной фазы
                                                       (адсорбция) (А) или в ста-
                                                       ционарной жидкой фазе
                                                       (распределение) (В); Веще-
                                                       ство О с большим сродством
                                                       к растворителю остается
                                                       преимущественно в подвиж-
                                                       ной фазе.
                                                            Закрепленные твердой
                                                       или жидкой стационарной
                                                       фазой вещества возвраща-
                                                       ются в подвижную фазу; она
                                                       перемещается дальше по
                                                       слою стационарной фазы,
                                                       вместе с разделяемыми ве-
                                                       ществами; снова компонент
                                                       ● преимущественно закреп-
                                                       ляется в стационарной твер-
                                                       дой (А) или стационарной
                                                       жидкой фазе (В). Молекулы
                                                       О
                                                         , мигрируют быстрее, чем
                                                       молекулы вещества ●.
                                                             После многократных
                                                       повторений процесса веще-
                                                       ства разделяются и форми-
                                                       руется хроматограмма.

          Рис.2. Равновесие в хроматографическом процессе: Адсорбция (А) и рас-
           пределение (В). П - подложка для слоя (стекло, алюминиевая фольга);
               С — поверхность стационарной фазы; ПФ — подвижная фаза;
                            СЖФ — стационарная жидкая фаза.




                                                                                  5

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


              Механизм распределительной хроматографии (чаще всего
         бумажная хроматография) реализуется в результате различий
         растворимости анализируемого вещества в двух несмешиваю-
         щихся фазах - стационарной жидкой, нанесенной на твердый суб-
         страт, и подвижной фазе. При этом носитель (сорбент) удержива-
         ет на своей поверхности только одну из жидкостей, которая слу-
         жит неподвижным растворителем. Вторая жидкость, несмеши-
         вающаяся с первой, играет роль подвижного растворителя.
              Инертными носителями в распределительной хроматогра-
         фии служат селикагель, кремнезем, оксид алюминия, крахмал,
         фильтровальная бумага (в бумажной хроматографии). Неподвиж-
         ными растворителями обычно бывают – вода, этанол, и некото-
         рые другие полярные жидкости, а подвижными растворителями –
         малополярные жидкости: бутанол, пентанол, ацетон и т.п.
              Компоненты смеси будут элюироваться подвижной фазой и
         перемещаться по слою сорбента в порядке увеличения их коэф-
         фициентов распределения между фазами, в результате чего осу-
         ществляется разделение смеси на индивидуальные вещества
         (пятна), т.е. образуется хроматограмма.
                                                          Св   подвижном     растворителе
                         К распределения   вещества   =
                                                          Св   неподвижном   растворителе



             1.3. Особенности техники выполнения разделения веществ
                    методом тонкослойной хроматографии (ТСХ).

              Метод тонкослойной хроматографии (ТСХ), получивший в
         настоящее время широкое распространение, был разработан Н. А.
         Измайловым и М. С. Шрайбер еще в 1938 г. В методе ТСХ не-
         подвижная твердая фаза тонким слоем наносится на стеклянную,
         металлическую или пластмассовую пластинку. В 2—3 см от края
         пластинки на стартовую линию вносят пробу анализируемой
         жидкости и край пластинки погружают в растворитель, который
         действует как подвижная фаза жидкостной адсорбционной хро-
         матографии (элюент от лат. eluo — вымываю). Под действием
         капиллярных сил растворитель движется вдоль слоя сорбента и с
         разной скоростью переносит компоненты смеси, что приводит к
         их пространственному разделению. Диффузия в тонком слое

         6

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


         происходит в продольном и поперечном направлениях, поэтому
         процесс следует рассматривать как двумерный.
               Бумажную и тонкослойную хроматографию можно исполь-
         зовать для количественного анализа смесей. Для этого на старто-
         вую линию наносят в виде пятна или полосы точный объем рас-
         твора пробы при известной концентрации. Нанесение раствора
         осуществляют микропипетками, микрошприцами или специаль-
         ными приспособлениями. При нанесении пробы стремятся, чтобы
         в ней содержалось не менее 20...500 мкг определяемого вещества
         (в зависимости от методики количественного определения).
               Состав тонкого слоя выбирают с учетом состава анализи-
         руемой пробы. Компоненты смеси должны разделяться друг от-
         носительно друга достаточно полно, отдельные зоны не должны
         перекрываться. При выборе состава неподвижной фазы следует
         учитывать полярности сорбента и разделяемых веществ.




                 3



              На приготовленные хроматографические пластинки наносят
         линии старта и финиша. На линии старта выбирают точки для
         каждой пробы или стандартного вещества на расстоянии 1,5 см
         от ее нижнего края, финишную линию обозначают на удобном
         расстоянии от стартовой точки. Точки и линию старта наносят
         мягким графитовым (нехимическим!) карандашом, стараясь не


                                                                             7

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


         повредить слой адсорбента в месте нанесения пробы, поскольку
         это может привести к деформации пятен или загрязнению посто-
         ронними соединениями.
              Анализируемый раствор наносят на пластинку в точку на
         линии старта с помощью градуированного микрошприца или
         микропипетки. Как правило, наносимый объем составляет 1-5
         мм3(мкл). Пробу следует растворять в легко испаряющихся рас-
         творителях, чтобы размер пятна на пластине был минимальным.
         Применяют достаточно концентрированные пробы, поскольку
         для проявления пятно должно содержать 0,5 - 10 мкг определяе-
         мого вещества.
              После удаления избытка растворителя пластинку помещают
         в камеру для хроматографирования - плотно закрывающийся
         стеклянный сосуд с плоскими стенками. Для получения воспро-
         изводимых результатов хроматографирования в камере создают
         атмосферу, насыщенную парами растворителя (подвижная фаза).
         Для этого в камеру помещают, располагая вдоль стенки, фильт-
         ровальную бумагу. Бумага пропитывается находящимся на дне
         камеры растворителем (восходящий вариант ТСХ). Создание на-
         сыщенной атмосферы необходимо для устранения "краевого эф-
         фекта" - перемещения пятен, находящихся по краям пластинки со
         скоростью, заметно отличающейся от скорости пятен, нанесен-
         ных в середину хроматограммы.
              Известно несколько вариантов ТСХ, различающихся спосо-
         бом подачи растворителя. Наиболее распространенным является
         восходящее элюирование. Растворитель помещают на дно хрома-
         тографической камеры, нижний край пластинки с нанесенными
         пробами медленно пропитывается подвижной фазой. Фронт хро-
         матографирования перемещается снизу вверх.
              Нисходящий вариант ТСХ применяют в анализе проб, ком-
         поненты которых медленно перемещаются по слою (аминокисло-
         ты). Растворитель подают на пластинку из специального устрой-
         ства сверху. К капиллярным силам добавляется сила гравитации.
         Таким способом достигается лучшее разделение, чем при восхо-
         дящем элюировании.


         8

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


                4

                                                            5




              Для решения задач, связанных с разделением сложных сме-
         сей, применяют двухмерную хроматографию. Исследуемую
         смесь разделяют одним растворителем, затем полученные зоны
         отдельных компонентов обрабатывают другим растворителем в
         перпендикулярном к первоначальному направлению. В результа-
         те действия двух различных элюентов происходит значительно
         более полное разделение смеси.
              При выборе элюента следует руководствоваться элюотроп-
         ным рядом, в котором растворители расположены по возраста-
         нию элюирующей эффективности, а также данными о свойствах
         разделяемых веществ и их способности взаимодействовать с под-
         вижной и неподвижной фазами. Выбор растворителя аналогичен
         выбору состава элюента в колоночной хроматографии. Не реко-
         мендуется применять многокомпонентные смеси, предпочти-
         тельней одно- или двухкомпонентные элюенты, это улучшает
         воспроизводимость получаемых данных.
              После разделения компонентов хроматографическую пла-
         стинку извлекают из камеры и просушивают (под тягой в су-
         шильном шкафу) для удаления избытка подвижной фазы, затем

                                                                             9

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com


         хроматограмму проявляют. Окрашенные компоненты смеси чет-
         ко видны на пластинке после разделения. Неокрашенные соеди-
         нения обнаруживают различными способами. Если хроматограм-
         му поместить в йодную камеру (сосуд с кристаллами иода), то
         компоненты смеси проявляются в виде коричневых пятен или же
         проводят иное химическое проявление опрыскивая реагентами с
         помощью пульверизатора.
              Затем хроматографируют и количественно определяют ве-
         щества в полученных пятнах или полосах. Используют несколько
         способов определения компонентов пробы: по площади зон, по-
         лученных на хроматограмме; по измерению физических и физи-
         ко-химических свойств зон на хроматограмме; экстрагированием
         зоны соответствующим растворителем и анализом экстракта.
              Определение по площади зон основано на явлении насыще-
         ния слоя адсорбента или бумаги веществом. Каждый тип адсор-
         бента имеет определенную емкость и не может адсорбировать в
         единице массы больше определенного количества вещества. При
         хроматографировании неадсорбированная часть вещества пере-
         ходит в подвижную фазу и поступает на свободные участки ад-
         сорбента. Вещество распределяется на хроматограмме на площа-
         ди, пропорциональной его массе (рис. 3). Зависимость между
         массой вещества q и площадью пятна S на хроматограммах пред-
         ставляет собой логарифмическую функцию:
                                              S = a ⋅ lg q + b
         где a и b -коэффициенты

                Эта зависимость линейна для количества вещества от 1 до
         80... 100 мкг.
                При таком методе для исключения больших ошибок приме-
         няют стандартные растворы, определенные объемы которых с
         помощью микропипетки наносят на хроматограмму, стремясь
         получить серию пятен с различным содержанием стандарта. На
         эту же хроматограмму наносят определенный объем раствора
         пробы. Осуществляют хроматографирование, подсушивают хро-
         матограмму, обрабатывают ее раствором реактива, подсушивают
         снова и измеряют площадь зон.


         10

PDF created with FinePrint pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика