background image

2013 

CHROMATOGRAFIA KOLUMNOWA I CIENKOWARSTWOWA  

 
Chromatografia
    (z  gr.  chromatos  -  barwa  +  grapho  -  piszę)  to  analityczna  lub 

preparatywna  metoda  rozdziału  związków  chemicznych  wykorzystująca  różnicę  w 

powinowactwie składników rozdzielonej mieszaniny do dwóch faz: ruchomej i stacjonarnej. 

W  zależności  od  stosowanych  technik,  natury  powinowactwa  związku  do  obu  faz  i  rodzaju 

fazy  ruchomej  (gaz,  ciecz)  istnieje  bardzo  dużo  rodzajów  chromatografii;  omawiane 

ć

wiczenie 

ma 

na 

celu 

zaznajomienie 

dwoma 

podstawowymi 

technikami 

chromatograficznymi  stosowanymi  w    laboratorium:  cieczową  chromatografią  kolumnową  i 

chromatografią cienkowarstwową. 

 

Rozdział mieszaniny barwników metodą chromatografii kolumnowej 

  Chromatografię  kolumnową  prowadzi  się  w  kolumnach  chromatograficznych  - 

najczęściej  mają  one  postać  szklanej  rurki  zakończonej  kranikiem  (Rys.  16b).  Kolumnę 

wypełnia  się  fazą  stacjonarną  (adsorbentem),  którą  jest  najczęściej  tlenek  glinu,  żel 

krzemionkowy,  celuloza  itp.  Fazę  mobilną  stanowi  rozpuszczalnik  lub  mieszanina 

rozpuszczalników zwanych eluentami

 

Rozdzielaną  mieszaninę  nanosi  się  na  wypełnienie  kolumny  chromatograficznej,  a 

następnie wymywa (inaczej eluuje) składniki z kolumny za pomocą odpowiednich eluentów. 

W  rozpatrywanym  na  ćwiczeniach  układzie  chromatograficznym  faza  stacjonarna  jest 

bardziej polarna niż faza ruchoma, zatem związki o mniejszej polarności opuszczą kolumnę 

szybciej  –  mają  mniejsze  powinowactwo  do  fazy  stacjonarnej.  Następuje  oddzielenie 

składników mieszaniny. 

 

Cel ćwiczenia 

Celem 

ć

wiczenia 

jest 

przeprowadzenie 

rozdziału 

mieszaniny 

barwników 

syntetycznych na poszczególne składniki metodą chromatografii kolumnowej. 

 Substancjami, które wchodzą w skład analizowanej mieszaniny są (Rys. 16a): 

• 

błękit metylenowy (chlorek 3,7-bis(dimetyloamino)feno-5-tioazynowy) 

• 

oranż metylowy (4-N,N-dimetyloaminoazobenzenosulfonian sodu) 

Poszczególne frakcje wypływające z kolumny zbiera się do osobnych kolbek stożkowych. 

 

 

 

background image

2013 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

             

 

 

 

Rys. 16 a) Wzory rozdzielanych barwników: 1-błękit metylenowy,  

2-oranż metylowy  b) Kolumna chromatograficzna z wypełnieniem 

 

Przebieg ćwiczenia: 

1.    Na  dno  kolumny  chromatograficznej  wprowadza  się  mały  kłębek  waty,  a  następnie 

kolumnę  wypełnia  się  tlenkiem  glinu na  wysokość  ok.  10  cm. Wypełnienie  przemywa 

się  eluentem  I  (etanolem)  przy  otwartym  kraniku  wlewając  go  za  pomocą  cylindra. 

Eluent  grawitacyjnie  spływa  w  dół  kolumny  zwilżając  wypełnienie.    Kran  zamyka  się, 

gdy eluent znajdzie się kilka milimetrów nad poziomem tlenku glinu. Nie wolno dopuścić 

do "zapowietrzenia" kolumny! 

2.  Następnie  bardzo  ostrożnie  za  pomocą  pipety  wprowadza  się  po  wewnętrznej  ściance 

kolumny  ok.  1  cm

3

  roztworu  przeznaczonego  do  rozdziału.  Otwiera  się  kran  kolumny i 

gdy roztwór barwnika zostanie zaadsorbowany w górnej części wypełnienia, wkrapla się 

pipetą  po  ściance  kilka  mililitrów  eluentu  I.  Gdy  pierwsza  porcja  eluentu  wsiąknie  w 

wypełnienie,  wlewa  się  pipetą  kolejną  porcję  eluentu  I  (ok.  10  cm

3

)  i  rozpoczyna 

wymywanie pierwszego z barwników, zbierając przesącz do małej kolbki stożkowej. 

3.  Gdy  zebrane  zostaną  frakcje  zawierające  pierwszy  z  barwników,  należy  zmienić  eluent 

na 

eluent  II  -  1M  NaOH  (pamiętać  o  ZAŁOŻENIU  OKULARÓW 

OCHRONNYCH!!!) oraz odbieralnik. 

4.  Chromatografię kończy się w momencie wymycia z kolumny drugiego barwnika.  

 

S

N

N

N

Cl

N

N

N

S

O

O

O

Na

----

+

----

+

a)

1

2

background image

2013 

W sprawozdaniu

  1.  Narysować  i  opisać  poszczególne  elementy  kolumny  chromatograficznej.  Podać,  jaka 

substancja  stanowi  fazę      ruchomą,  a  jaka  fazę  stacjonarną  w  omawianym  układzie 

chromatograficznym.  

2.  Podać,  który  z  rozdzielanych  barwników  ma  mniejszą,  a  który  większą  polarność.    

Odpowiedź uzasadnić. 

 

Analiza  jakościowa  mieszaniny  związków  steroidowych  metodą  chromatografii 

cienkowarstwowej. Dobór warunków podziału. 

 

 

Chromatografia cienkowarstwowa  (TLC  - z  ang. Thin  Layer  Chromatography)  polega 

na  rozdziale  analizowanej  mieszaniny  na  aluminiowej  płytce  pokrytej  adsorbentem 

stanowiącym  fazę  stacjonarną,  najczęściej  żelem  krzemionkowym.  Fazę  ruchomą  stanowi 

mieszanina  rozpuszczalników  organicznych  w  różnych  proporcjach.  W  rozpatrywanym  na 

ć

wiczeniu  układzie  chromatograficznym  faza  ruchoma  jest  mniej  polarna  od  fazy 

stacjonarnej.  Związek  lub  mieszaninę  związków  nanosi  się  na  płytkę,  którą  następnie  

umieszcza  się  w  zamkniętym  naczyniu  zwanym  komorą  chromatograficzną  zawierającym 

niewielką ilość eluentu. Eluent sukcesywnie zwilża płytkę, wymywając składniki mieszaniny 

z  linii  startu  –  następuje  tzw.  rozwijanie  chromatogramu.  Związek  mniej  polarny  zostaje 

wymyty  wcześniej  i  zaadsorbuje  się  w  wyżej  położonym  miejscu  płytki  aniżeli  związek  o 

większej  polarności  i  tym  samym  większym  powinowactwie  do  fazy  stacjonarnej.  W  ten 

sposób  następuje  rozdział  składników  mieszaniny  na  płytce;  ich  obecność  (wizualizację 

czyli  wywołanie  chromatogramu)  stwierdza  się  spryskując  płytkę  odpowiednim 

odczynnikiem  (zwanym  wywoływaczem),  który  z  analizowanymi  związkami  daje  reakcję 

barwną  związki obserwujemy wtedy na płytce w postaci plamek (Rys. 17). Na podstawie 

porównania  na  płytce  wysokości  plamek  pochodzących  od  substancji  wzorcowych  oraz  od 

składników  mieszaniny,  ustala  się  skład  analizowanej  próbki  (analiza  jakościowa). 

Wartością charakterystyczną dla danego związku w danych warunkach chromatograficznych 

(faza stacjonarna, eluent) jest współczynnik opóźnienia R

f

 (z ang. retardation factor). Jest on 

zdefiniowany jako stosunek drogi, jaką na płytce przebył dany związek (a), do drogi, jaką w 

tym czasie przebyło czoło rozpuszczalnika (b). 

 

 

 

 

background image

2013 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rys. 17 Płytka chromatograficzna (Źródło: 

http://chorg.p.lodz.pl/preparatyka/tlc.html

) 

 

Cel ćwiczenia 

Celem  ćwiczenia  jest  przeprowadzenie  analizy  jakościowej  roztworu  mieszaniny 

związków  steroidowych  metodą  chromatografii  cienkowarstwowej  oraz  dobór  optymalnych 

warunków podziału. 

Substancjami, które wchodzą w skład analizowanej mieszaniny są: 

•  cholesterol 

•  octan cholesterolu         

   

Przebieg ćwiczenia: 

1.     Przygotowanie płytki chromatograficznej.   

   Na  płytce  chromatograficznej  (Rys.  17)  zaznacza  się  delikatnie  ołówkiem  w 

odległości ok. 1 cm od jej krótszej krawędzi tzw. linię startu (s). Na linii startu zaznacza 

się  krzyżykiem i oznacza literką w równych odległościach trzy punkty (co ok. 7 mm), w 

których  naniesione  zostaną  substancje  wzorcowe  i  badana  mieszanina.  Przy  pomocy 

włosowatych  kapilar  (każda  do  innego  związku!)  nanosi  się  roztwory  wzorcowe  i 

roztwór  badany,  tak  aby  plamki  miały  nie  więcej  niż  2  mm  średnicy.  Analizowany 

roztwór  należy  umieścić  w  środkowym  miejscu,  dotykając  jeden  raz  kapilarą 

powierzchnię  płytki.  Roztwory  wzorcowe  nanosi  się  w  identyczny  sposób  po  bokach, 

każdy  raz  w  danym  miejscu.  Należy  pamiętać,  aby  nie  dopuścić  do  uszkodzenia 

powierzchni adsorbentu,  a plamki nie  były  zbyt duże,  ani położone  zbyt  blisko  siebie. 

W  żadnym  momencie  nie  można  dotknąć  powierzchni  płytki  palcami!  Każdy  zespół 

przygotowuje  trzy  płytki  chromatograficzne,  które  będą  rozwijane  w  trzech  różnych 

eluentach

2.  Rozwijanie chromatogramu w trzech różnych eluentach.  

background image

2013 

 

Do komór chromatograficznych wlewa się niewielką ilość odpowiedniego eluentu 

tak, aby po włożeniu płytki poziom eluentu znajdował się poniżej linii startu (poziom s na 

rys. 17) na płytce. 

 Komora 1 –  eluent: heksan : aceton, 10:1 

 Komora 2 – eluent: heksan : aceton, 10:4 

 Komora 3 – eluent: heksan : aceton, 10:10 

Każdą z płytek umieszcza się za pomocą pincety (pęsety) w komorze z odpowiednim 

eluentem. Płytkę wstawia się do komory pionowo - linią startową do dołu i zakrywa się 

pokrywką.  Należy  pamiętać  aby  poziom  rozpuszczalnika  znajdował  się  poniżej  linii 

startowej.  Po  umieszczeniu  płytki    w  komorze  nie  wolno  nią  poruszać,  do  czasu 

zakończenia  rozwijania!  Gdy  rozpuszczalnik  osiągnie  wysokość  ok.  0,5  cm  od  górnej 

krawędzi  płytki  (poziom  f  na  rys.  17),  wyjmuje  się  ją  z  komory,  zaznacza  ołówkiem 

miejsce, do którego dotarł rozpuszczalnik (tzw. czoło rozpuszczalnika) i pozostawia do 

wyschnięcia (odparowania rozpuszczalnika). 

3.    Wywołanie chromatogramu. 

 

Aby  wykryć  plamki  pochodzące  od  cholesterolu i  octanu  cholesterolu  (związki  te  są 

bezbarwne)  płytkę  spryskuje  się  odczynnikiem,  który  daje  barwne  reakcje  z 

wywoływanymi  substancjami.  Wywoływacz,  który  zawiera  stężony  H

2

SO

4

  znajduje  się 

w  spryskiwaczu  umieszczonym  pod  dygestorium.  Po  spryskaniu  płytki 

wywoływaczem umieszcza się ją pod lampą promiennikową i wygrzewa do czasu, gdy 

na  płytce  pojawią  się  barwne  plamy  pochodzące  od  analizowanych  substancji 

organicznych. 

 

W sprawozdaniu podać: 

1.

 

Podaj wzory strukturalne związków rozdzielanych na płytce. 

2.

 

Co  jest  odpowiednikiem  tlenku  glinu  oraz  etanolu  i  1M  NaOH  (użytych  w 

chromatografii kolumnowej) w poznanej metodzie TLC ? 

3.

 

Obliczyć  wartości  R

f

  dla  analizowanych  związków  w  poszczególnych  eluentach  i 

uzupełnić poniższą tabelę. 

  

 

 

 

 

background image

2013 

Wartości współczynników R

f

 rozdzielanych związków w różnych eluentach 

Eluent 

cholesterol 

octan 

cholesterolu 

heksan:aceton 10:1 

 

 

heksan:aceton 10:4 

 

 

heksan:aceton 10:10 

 

 

 

4.

 

Odpowiedzieć  na  pytanie,  co  jest  miarą  efektywności  rozdziału  dwóch  związków 

metodą chromatografii kolumnowej w określonym eluencie ? 

5.

 

Wiedząc, że aceton jest bardziej polarny niż heksan i wykorzystując dane z powyższej 

tabeli,  sformułować  wniosek  o  zależności  efektywności  rozdziału  analizowanych 

związków od polarności użytego eluentu. 

6.

 

Który z zastosowanych eluentów okazał się najbardziej efektywny w procesie rozdziału 

cholesterolu i octanu cholesterolu. Odpowiedź uzasadnić.