Chromatografia bibułowa to rodzaj chromatografii cieczowej. Metoda głównie analityczna, lecz także preparatywna, służąca do oczyszczania i identyfikacji mieszanin związków chemicznych. Fazę rozdzielczą stanowi specjalna bibuła chromatograficzna, o wysokiej czystości i określonych parametrach.

Mechanizm i techniki frakcjonowania [edytuj]

Prędkość ruchu poszczególnych składników rozdzielanej mieszaniny jest uzależniona od oddziaływań międzycząsteczkowych między związkami chemicznymi tworzącymi analizowaną próbkę, a fazą rozdzielczą i rozpuszczalnikiem zwanym w tym przypadku eluentem.

Substancje rozdzielane nakrapia się punktowo przy dolnej krawędzi bibuły, po czym umieszcza się ją w komorze chromatograficznej zanurzoną na kilka milimetrów w eluencie, tak by nakropione substancje nie zostały zanurzone. Dzięki zjawisku występowania sił kapilarnych eluent stopniowo wznosi się po bibule ciągnąc za sobą z różną prędkością związki chemiczne tworzące analizowaną mieszaninę. Gdy czoło eluenta dotrze do górnej krawędzi bibuły rozdział jest zakończony.

Ten etap analizy nazywany jest rozwijaniem chromatogramu. Dzięki różnicy prędkości wędrówki rozdzielanych związków chemicznych w momencie zakończenia analizy znajdują się one na bibule na różnych wysokościach względem czoła eluentu.

Ze względu na kierunek przepływu eluentu przez bibułę chromatografię bibułową dzieli się na:

• wstępującą - prowadzoną w sposób opisany powyżej, tzn z eluentem wędrującym po bibule z dołu do góry

• zstępującą - w której bibuła jest nasączana od góry a eluent wędruje z góry do dołu; tego rodzaju chromatografia wymaga specjalnej konstrukcji komory chromatograficznej.

Wywoływanie chromatogramu i chromatografia preparatywna [edytuj]

Po zakończonym etapie rozwijania, gdy przebiegał on prawidłowo rozdzielone związki tworzą na bibule obszary o kształtach zbliżonych do łez. Gdy rozdzielanie związki są barwne obszary te można bezpośrednio obserwować w świetle widzialnym lub przy innej długości fali, w którą analizowane związki absorbują. W przypadku związków organicznych jest to najczęściej światło UV. Gdy związki nie są barwne działa się na chromatogram odpowiednimi odczynnikami, które reagują z analizowanymi związkami nadając im przy tym barwę. Najczęściej stosowanym odczynnikiem wywołującym są pary jodu.

W celu odzyskania rozdzielonych związków chemicznych można je wymyć z określonego fragmentu bibuły. Jest to jednak dość uciążliwie i współcześnie raczej nie stosowane. Do preparatywnego rozdzielania związków stosuje się raczej chromatografię cienkowarstwową (TLC), lub preparatywną chromatografię kolumnową.

Chromatografia

 

Chromatografia jest techniką analityczną i preparatywną wykorzystującą rozdzielanie mieszanin substancji na poszczególne składniki, bądź ich grupy (frakcje), dzięki różnicom w zachowaniu się tych składników w układzie dwóch faz, w których jedna nie zmienia swego położenia (faza nieruchoma, stacjonarna), druga zaś porusza się względem pierwszej w określonym kierunku (faza ruchoma, roztwór rozwijający).

 

Podział chromatografii zależnie od dominującego mechanizmu procesu rozdziału:

 

a. adsorpcyjna - gdy fazą ruchomą jest ciecz lub gaz, a nieruchomą ciało stałe o właściwościach adsorbujących i odpowiednim rozdrobnieniu (np. żel krzemionkowy, tlenek glinowy, węgiel aktywny itp.). Rozdział jest powodowany różnicami współczynników adsorpcji.

b. podziałowa - gdy fazą ruchomą jest ciecz lub gaz, a stacjonarną  ciecz zatrzymana na odpowiednim nośniku (bibuła, ziemia okrzemkowa, kulki szklane itp.). Rozdział jest wynikiem różnic współczynników podziału.

c. jonowymienna - gdy fazą ruchomą jest ciecz, a stacjonarną wymieniacz jonowy. Rozdział zależy od różnic w sile wiązania składników przez wymieniacz.

d. żelowa - gdy fazą ruchomą jest ciecz, a nieruchomą granulowany, jednorodny spęczniały żel. Rozdział jest powodowany różnicami w zdolnościach dyfundowania do cząsteczek żelu, a więc różnicami w wielkości cząsteczek składników.

 

Podział chromatografii w zależności od sposobu przeprowadzania rozdziału:

 

a) bibułowa (PC) której fazą nieruchomą jest odpowiednio przygotowana (np. zaimpregnowana ) specjalna bibuła chromatograficzna pocięta na arkusze, paski  lub krążki. W pobliżu krawędzi arkusza bądź paska lub środka krążka nanosi się na tzw. punkt startowy (krople badanego roztworu), a następnie powoduje się przepływ fazy ruchomej, co prowadzi do rozdzielenia składników mieszaniny (tzw. rozwijanie chromatogramu). Proces odbywa się w odpowiednim szczelnym naczyniu tzw. komorze chromatograficznej. Po zakończeniu rozwijania otrzymuje się plamy (lub pasma) chromatograficzne poszczególnych składników (lub frakcji), które uwidacznia się, np. przez przeprowadzenie reakcji barwnych (tzw. wywoływanie chromatogramu), obserwację w świetle nadfioletowym itp. Przez porównanie z analogicznie wykonanym chromatogramem mieszaniny substancji wzorcowych identyfikuje się poszczególne składniki, a przez porównanie wielkości intensywności plam uzyskuje się wyniki ilościowe.

 

b. cienkowarstwowa(TLC) - w której fazę nieruchomą nanosi się w postaci cienkiej równomiernej warstewki na płytkę szklaną, arkusik folii aluminiowej czy tworzywa sztucznego. Dalsze postępowanie jest podobne jak w chromatografii bibułowej

 

c. kolumnowa - kolumnę (najczęściej szklaną) wypełnia się fazą nieruchomą (adsorbentem, nośnikiem nasyconym ciekłą fazą nieruchomą, jonitem, granulowanym żelem) i na jej szczyt wprowadza badany roztwór, a następnie fazę ruchomą (eluent). Zachodzi rozdzielanie składników, które bądź pozostają w kolumnie (tworząc oddzielne pasma) lub są kolejno wymywane (elucja). W poszczególnych porcjach wycieku (eluatu) przeprowadza się oznaczenia rozdzielanych składników, np. przez miareczkowanie, pomiar refrakcji itd.

 

d. gazowa - w której fazą ruchomą jest gaz, a faza nieruchoma jest umieszczona w kolumnie. Próbkę (gaz, ciecz) wstrzykuje się przed kolumną do strumienia przepływającego z określoną prędkością i pod określonym ciśnieniem gazu nośnego. Za kolumną znajduje się detektor czuły na zmiany składu gazu, którego sygnały są zapisywane w postaci chromatogramu. Chromatografię gazową wykonuje się w chromatografach gazowych wyposażonych w urządzenia sterujące przepływem gazów, temperaturą pracy, różnego typu detektory itp. W ustalonych warunkach pracy czas wyjścia składnika z kolumny umożliwia jego identyfikację, a powierzchnia piku jest proporcjonalna do jego zawartości. Chromatografia gazowa jest stosowana powszechnie do celów analitycznych (chromatografia gazowa analityczna); do otrzymywania czystych substancji (chromatografia gazowa preparatywna) oraz w badaniach fizykochemicznych.

e. cieczowa - w której fazą ruchomą jest ciecz przepływająca przez kolumnę sposób ciągły i pod ciśnieniem do kilkudziesięciu MPa. Wykonuje się ją w chromatografach cieczowych działających podobnie jak chromatograf gazowy. Oznaczenie całkowitego stężenia soli stanowi ważną dziedzinę zastosowania metody jonitowej. Roztwór analizowany przepuszcza się przez kolumnę kationitową i po przemyciu wodą destylowaną otrzymany roztwór miareczkuje się mianowanym roztworem ługu sodowego. Ponieważ w roztworze oznaczanym mogą znajdować się kwasy należy uwzględnić to podczas wykonywania analizy. W celu oznaczenia całkowitej zawartości soli w roztworze za pomocą miareczkowania uwolnionego kwasu, należy odjąć od wartości otrzymanej z miareczkowania wycieku tę ilość kwasu, która istnieje w roztworze pierwotnym (H2SO4 ,H2CO3 ,H3PO4 ) lub w analizie zamienić różne sole w chlorki, przed przystąpieniem do oznaczania poprzez gotowanie próbki z kwasem solnym (ok. 30 minut).

 

Wiadomości ogólne: dotyczące chromatografii bibułowej i cienkowarstwowej

 

Podstawą działania chromatografii bibułowej (PC) jest podział substancji rozdzielanych miedzy fazę nieruchomą, którą stanowi woda unieruchomiona przez celulozę dzięki jej higroskopijności, oraz fazę ruchomą rozpuszczalnik organiczny lub mieszaninę rozpuszczalników, często nawet z wodą, wędrujące po bibule dzięki siłom kapilarnym. Celuloza stanowiąca nośnik dla fazy stacjonarnej (wody) ma niewielkie właściwości adsorpcyjne i prawie nie zniekształca przebiegu rozdzielania opartego na podziale substancji między wodę a wędrujący rozpuszczalnik. Jeżeli współczynniki podziału substancji naniesionych na bibułę są różne, to w trakcie wędrówki po bibule następuje ich rozdzielenie

Chromatografia cienkowarstwowa (TLC) jest również odmianą chromatografii podziałowej. Fazę nieruchomą stanowi woda zatrzymana w cienkiej warstwie sorbenta typu krzemionki lub tlenku glinu, naniesionej na płytkę szklaną. Fazą ruchomą jest rozpuszczalnik wędrujący przez tę warstewkę na zasadzie sił kapilarnych. Substancje rozdzielane, naniesione na płytkę, po której następnie posuwa się rozpuszczalnik, rozdzielają się na zasadzie podziału między fazę nieruchomą na sorbencie a fazę rozpuszczalnika. Gdy ich współczynniki podziału są różne, następuje rozdzielenie. Wielkością charakteryzującą substancję w określonym układzie chromatografii bibułowej lub chromatografii cienkowarstwowej jest wielkość Rf (współczynnik retencji) zdefiniowana jako stosunek drogi, którą od punktu startowego na bibule lub płytce przebyła dana substancja Ds do drogi, którą w tym samym czasie przebył rozpuszczalnik (Dr):

Rf = Ds/Dr

Czasami stosuje się również wielkość Rs, definiowaną jako stosunek drogi, którą od punktu startowego na bibule lub płytce przebyła substancja, (Ds), do drogi, którą w tym samym czasie przebyła wybrana przez nas substancja wzorcowa, (Dw)

Rs = Ds/Dw

W przypadku wielkości Rs, podaje się zawsze nazwę wzorca, np. glicyna. Zarówno Rf jak i Rs są wielkościami, które charakteryzują liczbowo substancje w danym określonym układzie. Nie są to wielkości dobrze powtarzalne.

Zależą, bowiem bardzo od drobnych nawet różnic w sposobie wykonania chromatogramu, stąd mimo opublikowania wielkiej liczby danych na ten temat nie jest wskazane identyfikowanie danej substancji na podstawie jej literaturowej wartości Rf bez próby porównawczej ze znaną substancją wzorcową.

 

Technika wykonania i aparatura

 

Przebieg wykonania chromatogramu PC lub TLC jest następujący. Na pasek bibuły chromatograficznej lub płytkę TLC nanosi się z brzegu niewielką ilość roztworu badanej mieszaniny i czeka się, aż plamka wyschnie. Następnie bibułę lub płytkę umieszcza się w komorze chromatograficznej i zanurza skraj bibuły lub płytki w rozpuszczalniku. Rozpuszczalnik wędruje do góry bibuły względnie płytki. Kiedy osiągnie drugi koniec, wyjmuje się bibułę (płytkę) z komory i suszy. Jeżeli substancje są barwne, obserwuje się od razu rozdzielone plamki poszczególnych substancji. Plamy substancji fluoryzujących można obserwować po naświetleniu promieniowaniem UV. W przypadku substancji bezbarwnych wywołuje się chromatogram spryskując bibułę (płytkę) odpowiednim odczynnikiem dającym reakcje barwne z rozdzielanymi substancjami. Omówimy kolejno niezbędne wyposażenie i warunki wykonania obydwu metod. Fazę nieruchomą w przypadku chromatografii bibułowej stanowi specjalna bibuła produkowana do tych celów. Powszechnie stosowana jest bibuła firmy Whatman, której Nr l ma mniejszą pojemność, a Nr 3 większą. Do rozdzielenia jednej próbki używa się paska o wymiarach ok. 3-5 cm szerokości i 30 cm długości. W przypadku jednoczesnego rozdzielania kilku próbek pasek musi być odpowiednio szerszy. Bibułę przed procesem chromatograficznym kondycjonuje się, tj. nasyca parami mieszaniny rozpuszczalników, używanych następnie do wymywania. W tym celu zamyka się bibułę w eksykatorze lub w komorze chromatograficznej nad otwartymi naczyńkami z mieszaniną rozpuszczalników. Fazę nieruchomą w przypadku chromatografii cienkowarstwowej stanowią płytki szklane (bywają też metalowe lub z tworzyw sztucznych) o wymiarach 5 x 20,10 x 20 lub 20 x 20 cm, pokryte warstwą adsorbent. Jako adsorbenty stosuje się: żel krzemionkowy, tlenek glinu, ziemię okrzemkową, proszek celulozowy, proszek poliamidowy i inne. Najczęściej jednak używa się żelu krzemionkowego, który jest najbardziej uniwersalny. Płytki do TLC są produkowane z gotową warstwą adsorpcyjną. Można je też przygotowywać w laboratorium. Wymaga to jednak dość dużej wprawy, aby otrzymać równej grubości jednolitą warstwę, nawet, jeśli stosuje się produkowane w tym celu specjalne urządzenia. Roztwór próbki w lotnym rozpuszczalniku w ilości zwykle nie większej niż 20 ul nanosi się porcjami po 5 ul (susząc po każdej porcji) na tzw. punkt startowy, położony 15 mm od podstawy i 15 mm od boku bibuły lub płytki. Gdy nanosi się więcej próbek lub próbkę i wzorzec, to odległość między punktami startowymi powinna wynosić nie mniej jak 20 mm. Po naniesieniu i wyschnięciu próbek umieszcza się bibułę (płytkę) w komorze chromatograficznej. W przypadku chromatografii bibułowej tak przygotowaną bibułę poddaje się rozwinięciu chromatogramu, tj. wprowadza się na nią fazę ruchomą. Operację tę możną wykonać metodą wstępującą lub zstępującą. Metoda wstępująca polega na zawieszeniu arkusza bibuły w komorze chromatograficznej, punktami startowymi do dołu, i zanurzeniu dolnej jego krawędzi w zbiorniku z fazą ruchomą, która siłami kapilarnymi jest wciągana do góry arkusza. Wygodny sposób, pokazany na rys a i b, polega na zwinięciu arkusza w rulon i wstawieniu go do naczynia z eluentem. W metodzie zstępującej arkusz zanurzony jest górną krawędzią w naczyniu, z eluentem i rozpuszczalnik (eluent) spływa po nim w dół. Na rysunku przedstawione są komory stosowane w metodzie wstępującej (a) i zstępującej (b).Rozwijanie chromatogramu jest ukończone, gdy rozpuszczalnik osiągnie przeciwległy koniec bibuły. Jeżeli rozdzielane substancje są barwne, to chromatogram jest od razu gotowy, bowiem widzimy oddzielone od siebie plamy poszczególnych składników. Jeżeli substancje są bezbarwne, to należy chromatogram wywołać. W tym celu po wysuszeniu skrapia się go z rozpylacza roztworem odczynnika lub zanurza do takiego roztworu i ponownie suszy przypadku płytek TLC wstawia się je do podobnych komór w kształcie graniastosłupa, na których dnie znajduje się naczynie z 5 mm warstwą rozpuszczalnika. W chromatografii cienkowarstwowej stosuje się tylko metodę wstępującą. Po osiągnięciu przez rozpuszczalnik poziomu ok. 5 mm poniżej górnego skraju płytki, wyjmuje się płytkę, suszy w przypadku substancji bezbarwnych wywołuje plamki rozpylając na płytkę odpowiedni odczynnik. Zarówno w przypadku chromatografii PC jak i TLC należy przestrzegać identycznego wykonywania wszystkich czynności. W szczególności ważne jest zachowywanie zawsze jednakowego czasu nasycania komór rozpuszczalnikiem przed włożeniem do nich bibuły lub płytki. Atmosfera panująca w komorze ma znaczny wpływ na rozwijanie chromatogramu i powtarzalne wyniki można otrzymać tylko przy zachowaniu ściśle tych samych warunków wykonania. Najistotniejszym czynnikiem wpływającym na wyniki w przypadku chromatografii bibułowej jest dobór rozpuszczalnika, a w przypadku chromatografii cienkowarstwowej dobór adsorbenta. i rozpuszczalnika. Nie ma ściśle sprecyzowanych zasad dokonywania tego wyboru, można tylko przytoczyć ogólne przesłanki. W przypadku rozdzielania związków bardziej polarnych lub związków mało różniących się między sobą polarnością lepiej jest korzystać z chromatografii podziałowej, a więc stosować chromatografię bibułową, a w przypadku cienkowarstwowej korzystać ze słabo adsorbującej warstwy, np. warstwy celulozowej. Przy rozdzielaniu związków słabo polarnych i związków różniących się znacznie polarnością należy wybrać chromatografię cienkowarstwową z dość silnym adsorbentem, np. żelem krzemionkowym.

 

Pewną orientację w stosowaniu adsorbentów w chromatografii cienkowarstwowej może dać następująca klasyfikacja adsorbentów:

 

a) tlenek glinu-rozdzielanie zasad i steroidów,

b) ziemia okrzemkowa-cukry,

c) żel krzemionkowy-wszystkie klasy związków (zależnie od przygotowania żelu),

d)celuloza- związki polarne (także aminokwasy i nukleotydy),

e) poliamidy, antocyjaniny, flawony,

f) pochodne dwu- i trójetyloaminocelulozy oraz karboksymetylocelulozy barwniki, nukleotydy, fosfolipidy, glikolipidy.

Dobierając rozpuszczalnik trzeba kierować się jego polarnością, której najlepszym liczbowym wyrazem jest stała dielektryczna. Zwykle najlepsze działanie wykazują mieszaniny 2-3 rozpuszczalników. W literaturze można znaleźć dane dotyczące układów rozdzielania metodami PC i TLC oraz gotowe informacje i konkretne przesłanki do zaprojektowania układu dla określonego zadania.

 

Wywoływanie plam na chromatogramach

 

-Wywoływanie metodami fizycznymi

 

Wiele rozdzielanych substancji fluoryzuje w świetle lampy kwarcowej lub absorbuje promieniowanie nadfioletowe. Dla utrwalenia obrazu chromatogramów obrysowuje się plamy ołówkiem lub stosuje fotografowanie z użyciem odpowiednich filtrów i błon fotograficznych. Do oceny chromatografii bibułowej najdogodniejsza jest lampa kwarcowa z filtrem Wooda. Świecące plamy udaje się odróżnić i zidentyfikować nie tylko na podstawie ich położenia, lecz również na podstawie swoistego zabarwienia.

 

-Wywoływanie metodami chemicznymi.

 

Bezbarwne rozdzielone substancje uwidocznia się na chromatogramie za pomocą odpowiednich odczynników chemicznych. Istnieją dwa sposoby wywoływania plam na bibule: przez zanurzanie bibuły we właściwym odczynniku wywołującym, gdy substancje są nierozpuszczalne, i przez rozpylanie na bibule cienkiej mgiełki odczynnika wywołującego, gdy substancje są rozpuszczalne i nie są adsorbowane przez bibułę. O dobrym wywoływaniu decyduje niewątpliwie jakość rozpylacza. Jeżeli reakcja badanych substancji z odczynnikiem wywołującym zachodzi w wyższej temperaturze, to ogrzewa się chromatogramy w suszarce do wymaganej temperatury. Szklane drzwiczki w suszarce ułatwiają obserwację występowania kolejnych plam i barw pośrednich

 

-Wywoływanie metodami biologicznymi

 

Biologiczne metody wywoływania chromatogramów mają zastosowanie w badaniach substancji czynnych, występujących w żywych ustrojach, np. enzymów, koenzymów, aktywatorów i inhibitorów enzymatycznych. Na przykład w badaniach przemian enzymatycznych nanosi się badany materiał na bibułę i rozpyla roztwór preparatu enzymatycznego. Inkubację przeprowadza się w termostacie w temp. 37-38°C. Po inkubacji, rozwinięciu chromatogramu i wywołaniu właściwym testem, identyfikuje się produkty reakcji enzymatycznej. Metoda ta służy do badania i rozdzielania enzymów, koenzymów, aktywatorów, inhibitorów, izomerów optycznych itp. Za pomocą testu wzorcowego udaje się identyfikować substancje, które przyspieszają lub hamują wzrost bakterii, drożdży i roślin.

 

-Wywoływanie wielokrotne

 

Czasem plamy wielokrotnie wywołuje się na tych samych chromatogramach przy sukcesywnym stosowaniu różnych odczynników wywołujących. Na przykład aminokwasy wywołuje się niekiedy sukcesywnie ninhydryną i izatyną. Przy wielokrotnym wywoływaniu udaje się wykryć obok siebie różnego typu substancje, jak np. aminokwasy, kwasy organiczne i węglowodany.

 

Suszenie chromatogramów

 

Temperaturę suszenia "dostosowuje się do rodzaju analizowanych substancji i do zastosowanych układów rozpuszczalników. Rozpuszczalniki o niższej temperaturze wrzenia udaje się usunąć z bibuły przez suszenie nawet w temperaturze pokojowej w ciągu kilku godzin (w ten sposób usuwa się propanol i butanol). Rozpuszczalniki o wyższej temperaturze wrzenia, np. fenol, oktanol, usuwa się z bibuły przez suszenie w termostacie w ciągu kilkunastu godzin w temp. 60-120°C. W celu szybszego usunięcia z termostatu par rozpuszczalnika stosuje się przewietrzanie termostatu, ssanie powietrza lub oba sposoby równocześnie. Do zawieszania chromatogramów używa się różnego typu klamer.

 

Utrwalanie chromatogramów

 

W celu zachowania chromatogramów do dokumentacji naukowej i zabezpieczenia przed wpływem światła i powietrza stosuje się lakierowanie lub parafinowanie lub sporządza się ich fotografie.

 

Chromatografia kolumnowa

 

Technika chromatografii kolumnowej znajduje zastosowanie w chromatografii: adsorpcyjnej, podziałowej i jonowymiennej. Ze względu na zakres pracy dyplomowej omówiona będzie technika chromatografii adsorpcyjnej kolumnowej. Kolumna chromatograficzna i jej napełnianie. Jako kolumny chromatograficzne stosuje się zwykle rurki szklane o długości i średnicy ściśle określonej dla danego nośnika i badanej substancji (dł. od 15 cm do kilku metrów i szer. od 0.2 cm do kilkudziesięciu cm); wyciągnięte z jednego końca i zaopatrzone powyżej tego końca doszlifowany korek szklany oraz porowatą płytką szklaną. Właściwą kolumnę stanowi złoże nośnika i badanej substancji, na którym zachodzi proces chromatograficzny. Dolny otwór kolumny zamyka się watą i następnie napełnia ją przesianym adsorbentem. Wsypuje się go stopniowo, lekko ugniata pręcikiem szklanym. Należy go równomiernie rozmieścić w kolumnie, aby uniknąć powstania nieregularnych pasm pęcherzyków powietrza. Ilość adsorbenta powinna być 30-krotnie większa od masy zaadsorbowanej substancji. Złoże można przykryć od góry dobrze dopasowanym krążkiem bibuły filtracyjnej; ułatwia to wprowadzenie badanego roztworu i rozpuszczalnika bez deformowania górnej warstwy złoża. W celu uniknięcia strat można także od dołu kolumnę przykryć krążkiem bibuły. Oprócz napełnienia kolumny suchym nośnikiem można napełnić ją także nośnikiem mokrym. W tym celu rozciera się adsorbent z rozpuszczalnikiem na papkę, po czym wlewa go małymi porcjami do kolumny. Gdy ciecz odcieknie wlewa się niezwłocznie nową porcję. Po odcieknięciu rozpuszczalnika adsorbent przykrywa się i zaczyna wkraplać roztwór badany

 

Wyodrębnienie związków

 

Po rozwinięciu chromatogramu zawartość kolumny wypycha się ostrożnie za pomocą drewnianego tłoczka na papier. Następnie poszczególne warstwy rozcina się nożem i zadaje odpowiednim rozpuszczalnikiem. Wyodrębnienie związku z kolumny chromatograficznej można przeprowadzić nie rozdzielając adsorbenta na warstwy. Przepuszcza się wówczas przez kolumnę rozpuszczalnik tak długo, aż poszczególne składniki zostaną całkowicie wypłukane. Odbywa się to stopniowo. Jeżeli więc wyciek będzie się zbierał w małych frakcjach, to uzyska się dość dokładne rozdzielenie składników.

 

Metody stosowane w chromatografii adsorbcyjnej kolumnowej

 

Każdy proces chromatograficzny można przeprowadzić za pomocą trzech zasadniczych metod, które różnicują się najwyraźniej na przykładzie adsorpcyjnej chromatografii kolumnowej:

 

Metoda analizy czołowej

 

Roztwór badanej mieszaniny składników przesącza się w sposób ciągły przez kolumnę, którą uprzednio przemywa się czystym rozpuszczalnikiem, aż do całkowitego nasycenia powierzchni  adsorbentu. Podczas przepływu tego roztworu  przez kolumnę  adsorbentu następuje zróżnicowanie prędkości wędrowania poszczególnych składników. Składnik o najmniejszym powinowactwie do fazy nieruchomej ma największą prędkość wędrowania i stanowi pasmo pierwsze od dołu kolumny oraz jedyne, które uzyskane może być w całości w stanie czystym; wszystkie pasma znajdujące się ponad nim reprezentują mieszaninę od dwóch i więcej składników. Analiza czołowa umożliwia określenie, ile składników zawiera badana mieszanina oraz pozwala uzyskać w stanie czystym tylko składnik najsłabiej adsorbowany.

 

Metoda wypierania (rugowania)

 

Na wierzchołek kolumny chromatograficznej umieszcza się badaną mieszaninę w małej objętości roztworu. Następnie przez przemywanie kolumny roztworem zawierającym kilka składników o różnych właściwościach wypierających rozsuwa się od siebie pasma poszczególnych substancji. Metoda ta nadaje się tylko do rozdzielenia substancji wykazujących odwracalną adsorpcję oraz umożliwia jedynie półilościowe określenie zawartości poszczególnych składników w badanej mieszaninie

 

Metoda wymywania (elucyjna)

 

Przeprowadza się ją w dwóch etapach. W pierwszym etapie niewielką objętość roztworu badanej mieszaniny wprowadza się na wierzchołek kolumny (adsorpcja). W drugim etapie rozwija się chromatogram przez przemywanie kolumny czystym rozpuszczalnikiem lub serią rozpuszczalników o coraz większej mocy elucyjnej albo rozpuszczalnikiem z niewielką ilością substancji powierzchniowo czynnej (desorpcja). Substancja o większej zdolności adsorbowania się przesuwa wzdłuż kolumny wolniej od substancji słabiej adsorbowanej. Rozdział składników o dużych różnicach  szybkości wędrowania osiąga się na kolumnie krótszej, natomiast do składników o małych różnicach prędkości migracji należy stosować kolumnę dłuższą i zwiększoną ilość cieczy wymywającej. Kolejno w oddzielnych odbieralnikach zbiera się frakcje przesączu, z których każda zawiera jeden składnik badanej mieszaniny.

 Metoda elucyjna jest głównym sposobem przeprowadzenia  praktycznie każdej chromatografii oraz ma podstawowe znaczenie w tych procesach, ponieważ umożliwia rozdzielanie oraz ilościowe odzyskanie poszczególnych  składników dość złożonych mieszanin.

 

Zalety chromatografii adsorpcyjnej

 

Specyficzność - możliwość rozdziału składników zbliżonych pod względem składu chemicznego, nie dających rozdzielić się zwykłymi metodami krystalizacji lub destylacji frakcjonowanej.

Uniwersalność - nadawanie się do rozdziału substancji bardzo różnych, od węglowodorów niepolarnych lub słabo polarnych do zasad organicznych i kwasów silnie polarnych i reaktywnych.

Szerokie możliwości - zmiany warunków rozdziału chromatograficznego dzięki zmianie adsorbentu i solwentu.

 

Ograniczenia chromatografii adsorpcyjnej

 Znajduje zastosowanie tylko do rozdziału substancji o minimalnych różnicach struktury chemicznej, które pociągają za sobą różnice powinowactwa adsorpcyjnego. Składniki adsorbatu nie mogą reagować ze sobą ani z solwentem czy adsorbentem, również nie mogą być adsorbowane nieodwracalnie przez adsorbent

Nukleofil - to cząsteczka lub grupa, która, jak sama nazwa wskazuje, "lubi" dodatnio naładowane jądra innych atomów. Sama posiada nadmiar elektronów i w odpowiednich warunkach jest skłonna się nimi podzielić, czyli być ich donorem.

Nukleofilami są wszystkie zasady. Oprócz tego mogą to być jednak cząsteczki, które nie wykazują żadnych zasadowych własności, lecz tylko mają "zwykły" nadmiar elektronów - pojęcie nukleofila jest więc szersze od pojęcia zasady.

W odróżnieniu od zasad, które można uszeregować wg ich "mocy", nukleofile dzieli się raczej na twarde i miękkie. Twardy nukleofil to cząsteczka mała, zwarta i o bardzo skoncentrowanym "centrum nukleofilowości" - czyli jednym konkretnym miejscu w cząsteczce, które ma nadmiar elektronów. Przykłady twardych nukleofili to: OH^-, F^-, NH₃. Miękki nukleofil to na odwrót cząsteczka duża, z rozmytym "centrum nukleofilowości" - czyli brakiem jednego konkretnego miejsca, które ma nadmiar elektronów. Przykłady miękkich nukleofili to: I^-, CN^-, benzen C₆H₆.

Mechanizmy reakcji chemicznych - sposoby obrazowania

HANNA GULIŃSKA, MAŁGORZATA BARTOSZEWICZ
Zakład Dydaktyki Chemii, Wydział Chemii UAM, Poznań

W artykule zdefiniowano pojęcie mechanizmu reakcji chemicznej, omówiono przykładowe typy mechanizmów oraz sposoby ich przedstawiania. Podano przykłady zapisu takich równań. Wśród nich wyróżniono kilka rodzajów najczęściej spotykanych w literaturze: zapisy statyczne (różniące się miedzy sobą formą i uproszczeniami przedstawianego mechanizmu), półanimowane (pojawiające się po sobie plansze kolejnych etapów reakcji dające złudzenie ruchu), animowane (w formie czaszowej). W artykule pokazano jak statyczna forma prezentacji mechanizmu może prowadzić do niewłaściwego zrozumienia przebiegu reakcji. W tym kontekście zasygnalizowano działania podjęte w Zakładzie Dydaktyki Chemii w Poznaniu nad przygotowaniem pełnych animacji reakcji z zakresu chemii organicznej.

 

[Spis treści]

Mechanizmy reakcji chemicznych to swoiste opisy ich faktycznego przebiegu, razem ze wszystkimi stadiami i produktami pośrednimi. Niektórzy za integralną część mechanizmu reakcji uważają zapis stanów energetycznych oraz podstawowych danych kinetycznych (szybkości reakcji i wpływu różnych czynników na tę szybkość: np. temperatury, ciśnienia, katalizatora). Mechanizm reakcji tłumaczy, jak reagujące cząsteczki oddziałują ze sobą, tworząc końcowy produkt. Mówi o sposobie i kolejności powstawania podczas reakcji nowych wiązań i rozrywania starych. Wyjaśnia, co dzieje się z elektronami walencyjnymi w cząsteczkach biorących udział w reakcji” [1]. „Pokazuje jaka jest względna szybkość każdego etapu. Pełny mechanizm musi również uwzględnić wszystkie substraty, wszystkie utworzone produkty oraz odpowiednie ilości każdego z nich” [2]. Typowe równania chemiczne są zwykle tylko sumarycznym zapisem przebiegu reakcji, bez wnikania w jej kolejne etapy. Większość reakcji obejmuje jednak kilka do kilkadziesiąt etapów pośrednich, w czasie których dochodzi do rozrywania jednych i tworzenia innych wiązań chemicznych. Poszczególne akty zrywania lub powstawania wiązań nazywa się reakcjami elementarnymi. Kompletny zapis wszystkich równań elementarnych zachodzących w trakcie reakcji jest właśnie tym, co zwykło się nazywać jej mechanizmem. Znajomość mechanizmu reakcji, oprócz znaczenia czysto poznawczego, ma także ogromne znaczenie praktyczne. Rozumiejąc mechanizm reakcji można nią świadomie sterować, zmieniając parametry jej środowiska. Na podstawie mechanizmu wyznacza się także efekty energetyczne reakcji i jej kinetykę, które to dane są często niezbędne do zastosowania danej reakcji w przemyśle.   Typy mechanizmów reakcji  Jakkolwiek reakcje chemiczne przebiegają na wiele różnych sposobów, typowe mechanizmy zostały dość dokładnie sklasyfikowane. Nazwy klas mechanizmów reakcji składają się ze skrótów literowo-cyfrowych. Wielkie litery określają ogólny rodzaj reakcji (eliminacja, substytucja, addycja), małe określają charakter chemiczny cząsteczki „atakującej”, a cyfra określa ile cząsteczek uczestniczy w etapie limitującym szybkość całej reakcji (czyli najwolniejszym). I tak np. SN1 to substytucja nukleofilowa jednocząsteczkowa. W trakcie reakcji przebiegającej według mechanizmu SN1 następuje jednoczesne zerwanie wiązania C-X i utworzenie wiązania między reaktywnym centrum a atakującym nukleofilem. W stanie przejściowym nukleofil zbliża się do atakowanej cząsteczki z przeciwnej strony niż grupa odchodząca. Cechą charakterystyczną reakcji zachodzących według tego mechanizmu jest inwersja centrum reaktywnego. Szybkość reakcji typu SN2 zależy zarówno od stężenia halogenku alkilowego jak i stężenia atakującego nukleofila. Reakcji tego typu ulegają halogenki 1˚ i 2˚, natomiast halogenki 3˚ reagują bardzo wolno SN2 to substytucja nukleofilowa dwucząsteczkowa - jest reakcją dwuetapową, w której szybkość pierwszego etapu decyduje o szybkości całego procesu. W pierwszym etapie substytucji nukleofilowej następuje zerwanie wiązania C-X i halogenek opuszcza cząsteczkę jako anion halogenkowy. Reszta cząsteczki staje się płaskim karbokationem. Jak już nadmieniono szybkość całej reakcji jest ograniczona szybkością pierwszego etapu, zależy więc ona tylko i wyłącznie od stężenia halogenku alkilowego. W drugim etapie następuje związanie karbokationu z nukleofilem. Wynikiem powstania nowego wiązania jest odtworzenie tetraedrycznego centrum o hybrydyzacji sp^3 E1 to eliminacja elektrofilowa, jednocząsteczkowa - czyli w kluczowym etapie reakcji uczestniczy tylko jedna cząsteczka E2 to eliminacja elektrofilowa, dwucząsteczkowa - czyli w reakcji z wyjściowej cząsteczki coś ubywa, cząsteczka ma w kluczowym etapie charakter elektrofilowy i w etapie tym uczestniczy tylko jedna cząsteczka SE1 to substytucja elektrofilowa jednocząsteczkowa SE2 to substytucja elektrofilowa dwucząsteczkowa ACN4 to addycja skoordynowana (czasami mówi się też jednoczesna) (Concerted), obojętna (Neutral) czterocząsteczkowa - czyli w reakcji dochodzi do połączenia się cząsteczek w sposób skoordynowany, bez powstawania produktów ubocznych, a w kluczowym etapie uczestniczą wszystkie 4 cząsteczki na raz.   Ustalanie mechanizmów reakcji Mechanizmy reakcji ustala się na różne sposoby: Najbardziej podstawowym jest zbadanie kinetyki danej reakcji. Reakcje chemiczne zachodzące według jednego z ogólnych typów mają zazwyczaj bardzo zbliżony mechanizm i podobną kinetykę. Dzięki temu istnieją stablicowane katalogi ogólnych schematów kinetycznych odpowiadających danemu typowi reakcji. Typ reakcji można więc w dużym stopniu ustalić porównując dane kinetyczne ( szybkość reakcji , jej rząd względem wszystkich substratów) badanej reakcji ze schematem przypisanym do danego typu. Drugim sposobem jest próba analizy produktów pośrednich reakcji. Robi się to albo w trakcie samej reakcji (zwykle metodami spektroskopowymi ) albo usiłuje się "zatrzymać" reakcję na etapie pośrednim i wyodrębnić pośrednie produkty. Trzecim sposobem jest bezpośrednia obserwacja przebiegu zrywania i powstawania kolejnych wiązań chemicznych. Pomocne są tu często tzw. szybkie (tj. możliwe do przeprowadzenia szybciej niż sama reakcja) techniki analityczne takie jak np. chromatografia stop flow. Czwartym jest izotopowe śledzenie, co się dzieje z wybranymi fragmentami cząsteczek w czasie reakcji. Robi się to syntezując najpierw substraty zawierające duże ilości nietypowego izotopu (izotopu C^14 w określonych ściśle miejscach, a następnie analizując, w których miejscach znalazły się one w produktach. Wymaga to już jednak posiadania ogólnej koncepcji przebiegu danej reakcji. Ostatnim etapem jest zwykle weryfikacja eksperymentalna proponowanego mechanizmu. Polega ona na zmianach tych warunków, które według proponowanego mechanizmu powinny mieć istotny wpływ na nią i badaniu, czy wpływ ten jest rzeczywiście taki, jak to wynika z mechanizmu [3].   Sposoby przedstawiania reakcji Poniżej przytoczono reakcje z zakresu chemii organicznej w celu pokazania stosowanej w podręcznikach i książkach statycznej formy zapisu: Przykład 1. Ogólny zapis równania reakcji. Uwodornienie węglowodorów nienasyconych, czyli przyłączenie wodoru do cząsteczek związków chemicznych zawierających wiązania nienasycone [4]: Przykład 2. Zapis równania reakcji uwzględniający wiązania w postaci kreskowej. W reakcji przyłączenia bromu do wiązania potrójnego powstaje związek z wiązaniem podwójnym węgiel-węgiel [5]:   Jeżeli w naczyniu reakcyjnym znajduje się dostateczna ilość bromu, następuje drugi etap reakcji i powstaje związek z wiązaniem pojedynczym węgiel-węgiel: Przykład 3. Zapis równania reakcji przedstawiający wiązania w postaci kropkowej. Reakcja Würtza   czyli reakcji jednopodstawionych halogenowych pochodnych węglowodorów nasyconych z metalicznym sodem. W reakcji tej możemy otrzymać etan oraz węglowodory o dłuższym łańcuchu węglowym [6]: Przykład 4. Zapis równania reakcji przedstawiający ogólny mechanizm polimeryzacji alkenów. Polega na przyłączeniu do podwójnego wiązania inicjatora (In^·). Reakcja przebiega w następujący sposób [7]:   Do najczęściej stosowanych inicjatorów należą nadtlenki, które rozpadają się na wolne rodniki, te zaś przyłączają się do cząsteczki alkenu wytwarzając jednocześnie inny wolny rodnik, który z kolei przyłączą się do następnej cząsteczki alkenu. Jest to polimeryzacja łańcuchowa.   Przykład 5. Mechanizm reakcji addycji bromu do alkenów. Polega na przyłączeniu do podwójnego wiązania. Na uwagę zasługuje fakt, ze oprócz schematu umieszczono przestrzenne modele substratów z rozkładem ładunków ( d ^+, d ^-). Reakcja przebiega w następujący sposób [8]:    Przykład 6. Poniżej przytoczono reakcje z zakresu chemii organicznej opierając się na najnowszym wydaniu Chemii organicznej J. McMurry'ego, w którym to mechanizmy reakcji ujęto w nowatorski sposób stosując zapis pionowy. Mechanizm reakcji hydrolizy estrów katalizowanej zasadą nazywanej reakcją zmydlania (saponifikacji). Hydroliza estru przebiega według typowego mechanizmu substytucji nukleofilowej W reakcji tej jon hydroksylowy jest nukleofilem, który przyłącza się do atomu węgla grupy karbonylowej w estrze [9]:                                                          Addycja nukleofilowa jonu OH^-  do estrowej grupy karbonylowej prowadzi do powstania typowego tetraedrycznego produktu pośredniego - alkoholanu: Eliminacja jonu alkoksylowego generuje następnie kwas karboksylowy: Jonu alkoksylowy odrywa kwasowy proton z kwasu karboksylowego i tworzy się jon karboksylanowy:                                                         Protonowanie jonu karboksylanowego przez dodanie wodnego roztworu kwasu nieorganicznego daje wolny kwas karboksylowy:   Mechanizmy reakcji można przedstawić również w formie pół-animowanej w postaci pojawiających się kolejno obrazów, tzw. GIF-ów.   Przykład 7. Reakcja eliminacji jednocząsteczkowej. Obraz pół-animowany składający się z kilku plansz pojawiających się po sobie. Niektóre animacje opatrzone są napisem w postaci planszy [10].   Przykład 8. Przykład mechanizmu reakcji ukazany w sposób statyczny, związki chemiczne przedstawione w formie kulowo-czaszowej [11]. Przykład 9. Przykład animacji przedstawiającej mechanizm reakcji otrzymywania etenu (etylenu) przez depolimeryzację polietylenu. Wyjaśnienie przebiegu reakcji zostało opatrzone komentarzem lektora [12]. W zamieszczonej poniżej tabeli umieszczono jedynie fragmenty animacji, tzw. zrzuty ekranowe, co z zasady nie oddaje ruchu charakterystycznego dla animacji, m.in. tworzenia i rozpadania wiązań.   Rodzaj wizualizacji: ANIMACJA Komentarz lektora Depolimeryzacja polietylenu. Depolimeryzacja polietylenu polega na rozkładzie polimeru na pojedyncze monomery. W tym przypadku eten. Proces ten zachodzi pod wpływem ciepła. Prześledźmy teraz dokładniej kolejne etapy reakcji. Pod wpływem ciepła następuje rozerwanie wiązania polimeru z wytworzeniem rodników. Kolejna porcja ciepła powoduje dalsze rozrywanie wiązań polimeru. Powstałe rodniki przekształcają się w eten. Proces ten powtarza się do czasu wyczerpania polimeru. Produktem depolimeryzacji polietylenu jest eten.   Analiza prostych mechanizmów nie sprawia zazwyczaj kłopotu uczącym się. Jednak z rozumieniem rozbudowanych mechanizmów jest już znacznie gorzej. I tutaj mogą przyjść z pomocą animacje multimedialne ilustrując to, czego nie można pokazać za pomocą kartki i ołówka. Przygotowane w Zakładzie Dydaktyki Chemii UAM w Poznaniu animacje oddziałując na wzrok i słuch jednocześnie, wpływają na lepsze zrozumienie i zapamiętanie materiału oraz pozwalają pokazać to, co jest niedostrzegalne dla ludzkiego oka [12]. Sprawiają m.in., że widzimy ruch elektronów walencyjnych, „(...) a właśnie ruch tych elektronów jest istotą procesów chemicznych” [13].

Kwas salicylowy (z łac. Salix - wierzba, ATC: D 01 AE 12), znany także jako kwas o-hydroksybenzoesowy lub 2-hydroksybenzoesowy to aromatyczny hydroksykwas karboksylowy o wzorze ogólnym C₆H₄(OH)COOH.

Właściwości [edytuj]

Występuje w postaci białego, krystalicznego proszku lub bezbarwnych igiełek o gęstości 1,443 g/cm³. Słabo rozpuszcza się w wodzie (w temp. 20°C - 0,18 g na 100 cm³ H₂O, w 100°C - 7 g na 100 cm³; roztwór ma umiarkowanie kwaśny odczyn), lepiej w etanolu. Działa drażniąco na skórę i oczy. W dużych ilościach może być toksyczny (LD50_rat(oral)) wynosi 891 mg/kg). Kwas salicylowy ma również zdolność do tworzenia wewnątrzcząsteczkowych wiązań wodorowych. Dzięki temu jest lotny z parą wodną i ulega sublimacji.

Otrzymywanie [edytuj]

Kwas salicylowy po raz pierwszy był otrzymany przez wyodrębnienie go z kory wierzby (łac. salix, stąd nazwa). Metoda syntezy chemicznej została wynaleziona przypadkowo, przez niemieckiego chemika, Hermana Kolbe. W 1859 roku rozpoczął on poszukiwania sposobu taniej, chemicznej syntezy indyga (barwnika). Otrzymany ze smoły pogazowej fenol umieścił w zamkniętym naczyniu z dwutlenkiem węgla i mieszaninę tę ogrzewał. W wyniku tej reakcji, zamiast oczekiwanego granatowego barwnika otrzymał kwas salicylowy. Doświadczenie to było jednym z pierwszych dowodów obalających hipotezę istnienia siły życiowej, dowodziło bowiem możliwości otrzymania ze składników mineralnych (za takie był wtedy uważany fenol i CO₂) związku organicznego. Odkrycie Kolbego uważa się również za początek chemicznego przemysłu farmaceutycznego, gdyż kwas salicylowy był pierwszym lekiem wytwarzanym na skalę przemysłową na drodze syntezy chemicznej.

Kwas salicylowy również dziś jest otrzymywany z fenolanu sodu w reakcji Kolbego.

Zastosowanie [edytuj]

Najistotniejszym zastosowaniem kwasu salicylowego jest produkcja kwasu acetylosalicylowego i kwasu p-aminosalicylowego. Samego kwasu salicylowego używa się w medycynie jako środka dezynfekującego (np. w postaci spirytusu salicylowego) i keratolicznego (np. w lekach na trądzik). Istotne znaczenie w medycynie mają też sole kwasu salicylowego - salicylany. Kwas ten był używany dawniej jako konserwant żywności, jednak ze względu na toksyczne działanie w większych stężeniach zastąpiony został obecnie przez benzoesan sodu i azotan potasu.

Można też używać go jako atrament sympatyczny.

Kwas acetylosalicylowy (nazwy handlowe i potoczne: aspiryna, aspirin, polopiryna, łac. Acidum acetylsalicylicum, ATC: A 01 AD 05, B 01 AC 06) - acetylowa pochodna kwasu salicylowego (octan kwasu salicylowego). Popularny środek o działaniu przeciwbólowym, przeciwgorączkowym i przeciwzapalnym. Przy stosowaniu długotrwałym wykazuje działanie przeciwzakrzepowe. Składnik wielu leków.

Kwas acetylosalicylowy występuje w postaci białych, igiełkowatych kryształków. Są one trudno rozpuszczalne w wodzie, rozpuszczają się w eterze. W alkoholu etylowym związek ten jest łatwo rozpuszczalny. W porównaniu z kwasem salicylowym kwas acetylosalicylowy jest mniej drażniący.

Nazwa "aspiryna" (spolszczenie niemieckiego Aspirin) powstała jako połączenie elementów:
a - od acetylosalicylowy (kwas)
spir - od dawnej nazwy rośliny (Spirea ulmaria, współcześnie Filipendula ulmaria - wiązówka błotna), z której początkowo uzyskiwano lek przeciwbólowy
in - końcówki dodanej dla lepszego brzmienia.

Historia [edytuj]

Kwas acetylosalicylowy zsyntetyzował w roku 1897 Felix Hoffmann, niemiecki chemik, który pracował wówczas dla firmy chemicznej Friedrich Bayer & Co. Sprzedawany pod nazwą handlową Aspiryna (Aspirin) był pierwszym lekiem uzyskanym w sposób syntetyczny, a nie wyizolowanym z surowców występujących w przyrodzie. Syntezę aspiryny uważa się za początek przemysłu farmaceutycznego. W 1949 roku w piśmie Pharmazie ukazała się publikacja autorstwa Arthura Eichengrüna, innego z badaczy pracujących w firmie Bayer, który twierdził, że to on był autorem pomysłu syntezy aspiryny i powierzył Hoffmannowi jej wykonanie^[1].

Leki [edytuj]

Chociaż nazwa Aspiryna jest zastrzeżona dla kwasu acetylosalicylowego produkcji firmy Bayer, potocznie aspiryną określa się wszystkie farmaceutyki zawierające kwas acetylosalicylowy jako substancję czynną.

Nazwa handlowa polskiego leku będącego czystym kwasem acetylosalicylowym to polopiryna. W sprzedaży są także specyfiki (np. ascalcin plus, ascodan, asprocol, calcipiryna, coffepirine, etopiryna), w których występuje on z różnymi dodatkami. Popularne kiedyś tabletki od bólu głowy "z krzyżykiem" (ułatwiającym dzielenie) zostały wycofane ze sprzedaży, ponieważ zawierały szkodliwą fenacetynę.

Na rynku znajduje się bardzo wiele preparatów z kwasem acetylosalicylowym, w różnych postaciach - tabletki, tabletki musujące oraz tabletki dojelitowe. Przyjmuje się, że najlepszą formą są tabletki dojelitowe, posiadające specjalną otoczkę odporną na kwasy znajdujące się w żołądku - lek uwalniany jest dopiero w jelicie cienkim. Tabletki te należy jednak również stosować z umiarem, ponieważ kwas acetylosalicylowy potrafi uszkadzać błonę śluzową także i w tej części przewodu pokarmowego.

Wszystkie leki, w których kwas acetylosalicylowy jest substancją czynną, są dostępne bez recepty.

Działanie [edytuj]

Kwas acetylosalicylowy ma własności przeciwbólowe, przeciwgorączkowe i przeciwzapalne - należy do grupy niesteroidowych leków przeciwzapalnych (NLPZ). Mimo że jest tak starym lekiem, w większości krajów jest ona nadal najczęściej stosowanym specyfikiem przeciwbólowym i przeciwgorączkowym (obok paracetamolu). WHO uznało kwas acetylosalicylowy za jeden z najlepszych środków do stosowania na pierwszym szczeblu przeciwbólowej drabiny analgetycznej, w leczeniu lekkich i umiarkowanych bólów towarzyszących chorobom nowotworowym. Inną ważną cechą kwasu acetylosalicylowego wykorzystywaną w leczeniu jest jego działanie hamujące tworzenie skrzepów płytkowych - małe dawki kwasu acetylosalicylowego (30-300 mg/dobę) stosowane są w profilaktyce udarów mózgu i zawałów serca.

Długotrwałe przyjmowanie kwasu acetylosalicylowego może mieć jednak skutki uboczne. Do najważniejszych należą uszkodzenia błony śluzowej żołądka, których konsekwencją są krwawienia z przewodu pokarmowego oraz wrzody żołądka. Często przyczyną powstawania tych problemów jest niewłaściwe samoleczenie - pacjent przyjmuje kilka tabletek preparatów o różnych nazwach handlowych, nie zwracając uwagi na to, że w każdym z nich znajduje się ta sama substancja - kwas acetylosalicylowy. Tym sposobem przekracza on bezpieczną dobową dawkę leku. Jest to szczególnie groźne, jeśli leki przeciwbólowe zażywane są często, np. przy uporczywych bólach głowy. Kwaśne soki przyspieszają kinetykę kwasu acetylosalicylowego.

Przeciwwskazania [edytuj]

Kwas acetylosalicylowy nie powinien być stosowany przez kobiety w ciąży - badania wykazały korelację między jej zażywaniem przez matki a występowaniem rozszczepu podniebienia, wad serca i mniejszej masy urodzeniowej u nowo narodzonych dzieci. Salicylany zażywane w ciąży zwiększają też ryzyko powikłań okołoporodowych, gdyż zaburzają syntezę pochodnych kwasu arachidonowego. Kwasu acetylosalicylowego nie należy podawać małym dzieciom oraz młodzieży w leczeniu objawowym grypy i przeziębienia ponieważ zostało to połączone z występowaniem zespołu Reye'a. Kwasu acetylosalicylowego nie należy podawać osobom chorym na ospę wietrzną ze względu na możliwość wystąpienia tego zepołu^{[potrzebne źródło]}. Nie może być stosowany u osób z astmą indukowaną przez kwas acetylosalicylowy. Leki zawierające w swym składzie kwas acetylosalicylowy są przeciwwskazane dla osób cierpiących na chorobę wrzodową żołądka i/lub dwunastnicy.

Fenole - związki organiczne zawierające grupy hydroksylowe związane bezpośrednio z atomami węgla w pierścieniu aromatycznym. Czasami traktuje się je jako oddzielną od alkoholi alifatycznych grupę związków organicznych, a czasem zalicza się je do alkoholi.

Wzór ogólny: ArOH, gdzie Ar - grupa arylowa, OH - grupa hydroksylowa

Od alkoholi alifatycznych różnią się tym, że większość z nich ma odczyn kwaśny. Najprostszym fenolem z jedną grupą hydroksylową jest fenol.

Właściwości [edytuj]

• odczyn lekko kwaśny

• ulegają dysocjacji elektrolitycznej rozpadając się na jon hydroniowy i fenolanowy

• reagują z aktywnymi metalami z wydzielaniem ciepła i gazowego wodoru

• reagują z wodorotlenkami i z tlenkami zasadowymi

• odbarwiają wodę bromową (dzięki aktywnemu pierścieniowi aromatycznemu)

• ulegają reakcji nitryfikacji i sulfonowania podobnie jak benzen.

• ulegają reakcji estryfikacji z kwasami organicznymi oraz kwasem siarkowym (VI)

Reakcje fenoli [edytuj]

• otrzymywanie fenolanów: Ar—OH + NaOH → ArONa + H₂O

• reakcje substytucji aromatycznej:

Ar—OH + HNO₃ → O₂N—Ar—Oh + H₂O

2 Ar—OH + 3 Br₂ → 2 Br₃Ar—OH

• utlenianie do chinonów: HO—C₆H₄—OH → C₆H₄O₂

(katalizatorami mogą być Na₂Cr₂O₇, H₂SO₄)

Identyfikacja [edytuj]

Fenole identyfikuje sie za pomocą soli żelaza(III) barwy pomarańczowej. W wyniku reakcji powstaje kompleks o barwie fioletowej (ciemnogranatowej).

Metody otrzymywania fenoli [edytuj]

• Hydroliza chlorowcopochodnych arenów. Reakcję tę trzeba przeprowadzać w wysokich temperaturach, gdyż chlorowcopochodne arenów ulegają hydrolizie dużo trudniej niż chlorowcopochodne alkanów (podczas hydrolizy których powstają alkohole). W przemyśle stosuje się jednak inne techniki, które są charakterystyczne dla poszczególnych fenoli.

• Metoda kumenowa (z benzenu i propen-2-enu)

---