Применение высших жирных спиртов для производства поверхностно-активных веществ

Во время химической завивки волос испытывает физическое и химическое воздействие. При наматывании на коклюшку волосы натягиваются, а кроме того каждый слой еще давит на нижележащий. Таким образом на волос воздействуют две силы — давления и натяжения. Но этого недостаточно, чтобы изменить форму волоса, вот почему необходимо воздействие еще и химического препарата. При применении химии волос начнет размягчаться и менять свою форму. С повышением температуры при завивке способность волоса сопротивляться изменению формы понижается. Поэтому при завивке волос используют утепляющий колпак, который сохраняет естественное тепло человеческого организма. Чтобы увеличить отдачу тепла организмом, можно выпить горячего чая или кофе. Если внутреннего тепла недостаточно, можно использовать климазон, который привнесет тепло извне. Не стоит, однако, применять дополнительное тепло и колпак при блондированных волосах. Скорость преобразования круглой формы волоса в овальную зависит: — от типа химического состава (то есть его концентрации); — структуры волос; — времени выдержки; — температуры окружающей среды. Диаметр коклюшек никак не может влиять на скорость этого преобразования, от него зависит только степень упругости завитка.   Значит, можно сказать, что степень завитости волос зависит: — от типа химического состава; — структуры волос; — времени выдержки химического состава; — температуры окружающей среды; — диаметра коклюшек. ИСТОРИЯ ХИМИЧЕСКОЙ ЗАВИВКИ ВОЛОС В 1935 году были заявлены два патента на завивку волос новым, без аппаратным методом. Появился новый термин — «холодная завивка». Метод холодной химической завивки волос имел целый ряд преимуществ: — он не зависел от источника нагрева (для воздействия препарата достаточно теплоты тела); — давал возможность регулировать степень завитости волос при помощи коклюшек разного диаметра; — позволил отказаться от зажимов у основания пряди, что давало возможность получить завиток от самого корня волос; — позволил завивать волосы любой длины и любой структуры. Метод холодной химической завивки волос постепенно вытеснил все предыдущие и завоевал весь мир, дойдя до наших дней. В нашей стране химическая завивка появилась в крупных городах в середине 50-х годов, а затем стала распространяться повсеместно.

 

 

Содержание

[убрать]

· 1 Строение ПАВ

· 2 Классификация ПАВ

· 3 Производство ПАВ из высших жирных спиртов

· 4 Влияние ПАВ на компоненты окружающей среды

· 5 Области применения

· 6 Комментарии

· 7 Примечания

· 8 Библиография

· 9 См. также

Строение ПАВ[править | править вики-текст]

Как правило, ПАВ — органические соединения, имеющие амфифильное строение, то есть их молекулы имеют в своём составе полярную часть, гидрофильный компонент(функциональные группы -ОН, -СООН, -SOOOH, -O- и т. п., или, чаще, их соли -ОNa, -СООNa, -SOOONa и т. п.) и неполярную (углеводородную) часть, гидрофобныйкомпонент. Примером ПАВ могут служить обычное мыло (смесь натриевых солей жирных карбоновых кислот —олеата, стеарата натрия и т. п.) и СМС (синтетические моющие средства), а также спирты, карбоновые кислоты,амины и т. п.

Классификация ПАВ[править | править вики-текст]

· Ионогенные ПАВ

· Катионные ПАВ

· Анионные ПАВ

· Амфотерные ПАВ

· Неионогенные ПАВ

· Алкилполиглюкозиды

· Алкилполиэтоксилаты

Производство ПАВ из высших жирных спиртов[править | править вики-текст]

Важнейшим сырьём в производстве современных поверхностно-активных веществ для синтетических моющих средств являются высшие жирные спирты, которые в зависимости от реагента дают неионогенные или анионные ПАВ, что иллюстрирует приведённая ниже схема^{[1]:[стр. 5]}.

Мировой объём использования высших жирных спиртов в производстве ПАВ в 2000 году составил 1,68 млн тонн ^{[1]:[стр. 6]}. В 2003 году около 2,5 млн тонн ПАВ было произведено на основе высших жирных спиртов^[2].

Применение высших жирных спиртов для производства поверхностно-активных веществ

Класс ПАВ	Вид ПАВ	Химическая формула	Реагент для синтеза	Схема синтеза	Источники
Неионогенные ПАВ	Алкоксилаты	этоксилаты	R−O−(CH2CH2O)nH	окись этилена	[К 1]ROH + n(CH2CH2)O → RO−(CH2CH2O)nH Реакция протекает в присутствии щелочи при температуре до 160°С и давлении до 0,55МПа. Обычно используют C9—C15 спирты в сочетании с 6—7 молями окиси этилена.	[3]:[стр. 31, 35][1]:[стр. 137—139]
пропоксилаты	R−O−(CH2CH(CH3)O)nH	окись пропилена
бутоксилаты	R−O−(CH2CH(C2H5)O)nH	окись бутилена
Алкилгликозиды	R−(O−C6H10O5)nH	глюкоза	ROH + nC6C12O6 → R−(O−C6H10O5)nH+nH2O Реакция протекает в присутствии сульфокислот при температуре до 140°С. Другой вариант — предварительное получение бутиловых эфиров с последующей переэтерификацией. Число гликозидных групп колеблется от 1 до 3.	[3]:[стр. 38] [1]:[стр. 149]
Анионные ПАВ	Карбоксиэтоксилаты	R−O−(CH2CH2O)nСH2COOH	хлоруксусная кислота	RO(CH2CH2O)nH + ClCH2COOH → RO(CH2CH2O)nСH2COOH + HCl Реакция протекает в присутствии щёлочи, кислота выделяется подкислением водного раствора и отделением водно-солевой фазы.	[3]:[стр. 40] [1]:[стр. 126—127]
Фосфаты и полифосфаты	ROP(OH)2O; (RO)2P(OH)O	оксид фосфора(V)	3ROH + P2O5 → ROP(OH)2O +(RO)2P(OH)O Добавление порошкообразного оксида фосфора к безводным спиртам в безводной среде при 50—70 °С и интенсивном перемешивании[К 2].	[3]:[стр. 54] [1]:[стр. 122—123]
Сульфосукцинаты	ROC(O)CH2CH(SO3Na)COOH; ROC(O)CH2CH(SO3Na)COOR	малеиновый ангидрид,сульфит натрия	ROH + (COCH=CHCO)O → ROC(O)CH=CHCOOH ROC(O)CH=CHCOOH + Na2SO3 → ROC(O)CH2CH(SO3Na)COONa Этерификация спиртов малиновым ангидридом (T до 100 °С) и дальнейшее присоединение к эфиру сульфита натрия пр нагревании.	[3]:[стр. 52—53] [4]
Алкилсульфаты	R−O−SO3H[К 3]	серная кислота,оксид серы(VI),хлорсульфоновая кислота	ROH + SO3 → ROSO3H Прямое сульфирование спиртов при последующей нейтрализации раствора щелочью.	[3]:[стр. 55—56] [4]
Алкилэфиросульфаты	R−(CH2CH2O)nOSO3H

Также в производстве ПАВ используются и некоторые другие спирты: глицерин (сложные эфиры с жирными кислотами — эмульгаторы), сорбитол (сорбитаны), моноэтаноламин и диэтаноламин (алканоламиды).

Влияние ПАВ на компоненты окружающей среды[править | править вики-текст]

ПАВ делятся на те, которые быстро разрушаются в окружающей среде и те, которые не разрушаются и могут накапливаться в организмах в недопустимых концентрациях. Один из основных негативных эффектов ПАВ в окружающей среде — понижение поверхностного натяжения. Например в океане изменение поверхностного натяжения приводит к снижению показателя удерживания CO₂ и кислорода в массе воды. Только немногие ПАВ считаются безопасными (алкилполиглюкозиды), так как продуктами их деградации являются углеводы. Однако приадсорбировании ПАВ на поверхности частичек земли/песка степень/скорость их деградации снижаются многократно. Так как почти все ПАВ, используемых в промышленности и домашнем хозяйстве, имеют положительную адсорбцию на частичках земли, песка, глины, при нормальных условиях они могут высвобождать (десорбировать) ионы тяжёлых металлов, удерживаемые этими частичками, и тем самым повышать риск попадания данных веществ в организм человека.

Области применения[править | править вики-текст]

· Моющие средства. Основное применение ПАВ — в качестве активного компонента моющих и чистящих средств (в том числе, применяемых для дезактивации), мыла, для ухода за помещениями, посудой, одеждой, вещами, автомобилями и пр. В 2007 году в России было произведено более 1 млн тонн синтетических моющих средств, главным образом — стиральных порошков. В настоящее время самым распространенным ПАВ в синтетических моющих средствах является алкилбензосульфонат. К группе анионных ПАВ также принадлежат алкансульфонат(SAS), алкилсульфат (FAS) и летучий алкилсульфат (FAES). FAS может быть получен из растительного сырья, например рапсового масла, или масла кокоса. В катионных ПАВ гидрофильная группа представлена положительно заряженной, азотосодержащей группой. В качестве отрицательно заряженного противовеса выступает ион хлора, или метилсульфат. Эти ПАВ особенно активно используются в синетических средствах для "щадящей" стирки, так как играют роль смазки. Неионогенные ПАВ не создают ионы в водных растворах и, следовательно, обладают важными преимуществами: они абсолютно невосприимчивы к жесткости воды, демонстрируют высокую эффективность даже при низких концентрациях и низких температурах стирки, не образуют много пены и препятствуют потемнению белья. Сапонин, полученный из мыльнянки или стиральных орешков (Waschnussen) принадлежит к неионогенным ПАВ. Другим примером неионогенного ПАВ являетсясахарный алкилполиглюкозид (APG), добываемый из возобновляемого сырья: кукурузы, сахарного тростника и кокосового ореха. APG является биологически разлагаемым и имеет отличную совместимость с кожей. Именно эти ПАВ используются в натуральных стиральных порошках

· Косметика. Основное использование ПАВ в косметике — шампуни, где содержание ПАВ может достигать десятков процентов от общего объёма. Также ПАВ используются в небольших количествах в зубной пасте, лосьонах, тониках и других продуктах.

· Текстильная промышленность. ПАВ используются в основном для снятия статического электричества на волокнах синтетической ткани.

· Кожевенная промышленность. Защита кожаных изделий от лёгких повреждений и слипания.

· Лакокрасочная промышленность. ПАВ используются для снижения поверхностного натяжения, что обеспечивает лёгкое проникновение красочного материала в маленькие углубления на обрабатываемой поверхности и их заполнение с вытеснением при этом оттуда другого вещества (например, воды).

· Бумажная промышленность. ПАВ используются для разделения чернил и варёной целлюлозы при переработке использованной бумаги. Молекулы ПАВ адсорбируются на пигменте чернил. Пигмент становится гидрофобным. Далее воздух пропускается через раствор пигмента и целлюлозы. Пузырьки воздуха адсорбируются на гидрофобной части ПАВ и частички пигмента чернил всплывают на поверхность. См. флотация.

· Металлургия. Эмульсии ПАВ используются для смазки прокатных станов. Снижают трение. Выдерживают высокие температуры, при которых сгорает масло.

· Защита растений. ПАВ широко используются в агрономии и сельском хозяйстве для образования эмульсий. Используются для повышения эффективности транспортировки питательных компонентов к растениям через мембранные стенки.

· Пищевая промышленность. ПАВ в виде эмульгаторов (например лецитина^{[ источник не указан 939 дней ]}) добавляют для улучшения вкусовых качеств мороженого, шоколада, взбитых сливок, соусов для салатов и других блюд.

· Нефтедобыча. ПАВ применяются для гидрофобизации призабойной зоны пласта (ПЗП) с целью увеличениянефтеотдачи.

· Строительство. ПАВ^{[ источник не указан 939 дней ]}, называемые пластификаторами, добавляют к цементно-песчаным смесям и бетонам для уменьшения их водопотребности при сохранении подвижности. Это увеличивает конечную прочность (марку) затвердевшего материала, его плотность, морозостойкость, водонепроницаемость.

· Медицина. Катионные и анионные ПАВ применяют в хирургии в качестве антисептиков. Например, четвертичные аммониевые соединения приблизительно в 300 раз эффективнее фенола по губительному действию в отношении микроорганизмов. Антимикробное действие ПАВ связывают с их влиянием на проницаемость клеточных мембран, а также ингибирующим действием на ферментативные системы микроорганизмов. Неионогенные ПАВ практически не обладают противомикробным действием.

Пове́рхностное натяже́ние — термодинамическая характеристика поверхности раздела двух находящихся в равновесии фаз, определяемая работой обратимого изотермокинетического образования единицы площади этой поверхности раздела при условии, что температура, объём системы и химические потенциалы всех компонентов в обеих фазах остаются постоянными.

Поверхностное натяжение имеет двойной физический смысл — энергетический (термодинамический) и силовой (механический). Энергетическое (термодинамическое) определение: поверхностное натяжение — это удельная работа увеличения поверхности при её растяжении при условии постоянства температуры. Силовое (механическое) определение: поверхностное натяжение — это сила, действующая на единицу длины линии, которая ограничивает поверхность жидкости^[1].

Сила поверхностного натяжения направлена по касательной к поверхности жидкости, перпендикулярно к участку контура, на который она действует и пропорциональна длине этого участка. Коэффициент пропорциональности — сила, приходящаяся на единицу длины контура — называется коэффициентом поверхностного натяжения. Он измеряется в ньютонах на метр. Но более правильно дать определение поверхностному натяжению, как энергии (Дж) на разрыв единицы поверхности (м²). В этом случае появляется ясный физический смысл понятия поверхностного натяжения.

В 1983 году было доказано теоретически и подтверждено данными из справочников(посмотреть статью: Журнал физической химии. 1983, № 10, с. 2528—2530), что понятие поверхностного натяжения жидкости однозначно является частью понятиявнутренней энергии (хотя и специфической: для симметричных молекул близких по форме к шарообразным). Приведенные в этой журнальной статье формулы позволяют для некоторых веществ теоретически рассчитывать значения поверхностного натяжения жидкости по другим физико-химическим свойствам, например, по теплоте парообразования или по внутренней энергии (подробнее о физической природе поверхностного натяжения жидкости см.соотв. статью на викиучебнике или ^[2], ^[3])

В 1985 году аналогичный взгляд на физическую природу поверхностного натяжения, как части внутренней энергии, при решении другой физической задачи был опубликован В. Вайскопфом (Victor Frederick Weisskopf) в США (V.F.Weisskopf, American Journal of Physics 53 (1985) 19-20.; V.F.Weisskopf, American Journal of Physics 53 (1985) 618—619.).

Поверхностное натяжение может быть на границе газообразных, жидких и твёрдых тел. Обычно имеется в виду поверхностное натяжение жидких тел на границе «жидкость — газ». В случае жидкой поверхности раздела поверхностное натяжение правомерно также рассматривать как силу, действующую на единицу длины контура поверхности и стремящуюся сократить поверхность до минимума при заданных объёмах фаз.

В общем случае прибор для измерения поверхностного натяжения называется тензиометр.

Содержание

[убрать]

· 1 Проявления

· 2 Математическая теория

o 2.1 Площадь поверхности

o 2.2 Формула Лапласа

· 3 Зависимость от температуры

· 4 Способы определения

· 5 Методы

o 5.1 Метод вращающейся капли

o 5.2 Метод Дю Нуи (метод отрыва кольца)

o 5.3 Метод бегущих волн

· 6 Поверхностное натяжение жидкостей на границе с воздухом

· 7 Проявления

· 8 Примечания

· 9 См. также

· 10 Ссылки

· 11 Библиография

Проявления[править | править вики-текст]

Водомерка на поверхности воды.

Внешние видеофайлы
	Видео, демонстрирующее передвижение водомерки по поверхности воды за счёт поверхностного натяжения.

Так как появление поверхности жидкости требует совершения работы, каждая среда «стремится» уменьшить площадь своей поверхности:

· в невесомости капля принимает сферическую форму (сфера имеет наименьшую площадь поверхности среди всех тел одинакового объёма).

· струя воды «слипается» в цилиндр.

· маленькие объекты с плотностью, большей плотности жидкости, способны «плавать» на поверхности жидкости, так как сила тяготенияоказывается уравновешенной силой поверхностного натяжения.

· некоторые насекомые (например, водомерки) способны передвигаться по воде, удерживаясь на её поверхности за счёт сил поверхностного натяжения.

· На многих поверхностях, именуемых несмачиваемыми, вода (или другая жидкость) собирается в капли.

Математическая теория[править | править вики-текст]

Площадь поверхности[править | править вики-текст]

С поверхностью жидкости связана свободная энергия

где — коэффициент поверхностного натяжения, — полная площадь поверхности жидкости^[4]. Так как свободная энергия изолированной системы стремится к минимуму, то жидкость (в отсутствие внешних полей) стремится принять форму, имеющую минимальную площадь поверхности. Таким образом задача о форме жидкости сводится кизопериметрической задаче при заданных дополнительных условиях (начальное распределение, объём и т. п.). Свободная капля принимает форму шара, однако при более сложных условиях задача о форме поверхности жидкости становится исключительно сложной.

Формула Лапласа[править | править вики-текст]

Рассмотрим тонкую жидкую плёнку, толщиной которой можно пренебречь. Стремясь минимизировать свою свободную энергию, плёнка создаёт разность давления с разных сторон. Этим объясняется существование мыльных пузырей: плёнка сжимается до тех пор, пока давление внутри пузыря не будет превышать атмосферное на величину добавочного давления плёнки. Добавочное давление в точке поверхности зависит от средней кривизны в этой точке и задаётся формулой Лапласа:

Здесь — радиусы главных кривизн в точке. Они имеют одинаковый знак, если соответствующие центры кривизны лежат по одну сторону от касательной плоскости в точке, и разный знак — если по разную сторону. Например, для сферы центры кривизны в любой точке поверхности совпадают с центром сферы, поэтому

Для случая поверхности кругового цилиндра радиуса имеем

Обратите внимание, что должно быть непрерывной функцией на поверхности плёнки, так что выбор «положительной» стороны плёнки в одной точке локально однозначно задаёт положительную сторону поверхности в достаточно близких её точках.

Из формулы Лапласа следует, что свободная мыльная плёнка, натянутая на рамку произвольной формы и не образующая пузырей, будет иметь среднюю кривизну, равную 0.

Зависимость от температуры[править | править вики-текст]

С увеличением температуры величина поверхностного натяжения уменьшается и равна нулю при критической температуре. Наиболее известная эмпирическая зависимость поверхностного натяжения от температуры была предложена Лорандом Этвёшом, так называемое правило Этвёша (англ.). В настоящее время получен вывод теоретической зависимости поверхностного натяжения от температуры в области до критических температур, подтверждающей правило Этвёша (журнал «Вестник Санкт-Петербургского университета», 2012, вып. 1, с. 24-28).

Способы определения[править | править вики-текст]

Способы определения поверхностного натяжения делятся на статические и динамические. В статических методах поверхностное натяжение определяется у сформировавшейся поверхности, находящейся в равновесии. Динамические методы связаны с разрушением поверхностного слоя. В случае измерения поверхностного натяжения растворов (особенно полимеров или ПАВ) следует пользоваться статическими методами. В ряде случаев равновесие на поверхности может наступать в течение нескольких часов (например, в случае концентрированных растворов полимеров с высокой вязкостью). Динамические методы могут быть применены для определения равновесного поверхностного натяжения и динамического поверхностного натяжения. Например, для раствора мыла после перемешивания поверхностное натяжение 58 мДж/м², а после отстаивания — 35 мДж/м². То есть поверхностное натяжение меняется. До установления равновесного оно будет динамическое.

Статические методы:

1. Метод поднятия в капилляре

2. Метод Вильгельми

3. Метод лежачей капли

4. Метод определения по форме висячей капли.

5. Метод вращающейся капли

Динамические методы:

1. Метод дю Нуи (метод отрыва кольца).

2. Сталагмометрический, или метод счета капель.

3. Метод максимального давления пузырька.

4. Метод осциллирующей струи

5. Метод стоячих волн

6. Метод бегущих волн

Методы[править | править вики-текст]

Полностью стандартизованные методы измерений описываются в соответствующих ASTM, ГОСТ и т. д.

Метод вращающейся капли[править | править вики-текст]

Сущностью метода является измерение диаметра капли жидкости, вращающейся в более тяжелой жидкости. Этот способ измерения годится для измерения низких или сверхнизких значений межфазного натяжения. Он широко применяется для микроэмульсий, измерения эффективности ПАВ в нефтедобыче, а также для определенияадсорбционных свойств.

Метод Дю Нуи (метод отрыва кольца)[править | править вики-текст]

Метод является классическим. Сущность метода вытекает из названия. Платиновое кольцо поднимают из жидкости, смачивающей его, усилие отрыва и есть сила поверхностного натяжения и может быть пересчитано в поверхностную энергию. Метод подходит для измерения ПАВ, трансформаторных масел и т. д.

Метод бегущих волн[править | править вики-текст]

При возмущении жидкости пластиной «лежащей» на её поверхности, по ней начинает распространяться круг волн. Если просветить кювету с жидкостью импульсным источником света с частотой равной частоте возмущения, то на экран спроецируется «стоячая» волновая картина. Измеряя длину волны на экране и геометрически перерассчитывая её (зная расстояние от источника света до поверхности жидкости и расстояние от поверхности до экрана, а также про подобие треугольников) можно получить величину поверхностного натяжения по формуле:

, где:

· — поверхностное натяжение;

· — плотность жидкости;

· — длина волны;

· — вынуждающая частота;

· — ускорение свободного падения.

Поверхностное натяжение жидкостей на границе с воздухом[править | править вики-текст]

Вещество	Температура °C	Поверхностное натяжение(10−3 Н/м)
Хлорид натрия 6.0M водный раствор		82,55
Хлорид натрия
Глицерин		64,7
Олово
Азотная кислота 70 %		59,4
Анилин		42,9
Ацетон		23,7
Бензол		29,0
Вода		72,86
Глицерин		59,4
Нефть
Ртуть		486,5
Серная кислота 85 %		57,4
Спирт этиловый		22,8
Уксусная кислота		27,8
Эфир этиловый		16,9
Раствор мыла
Коэффициент поверхностного натяжения мыльного раствора		0,04

Пове́рхностные явле́ния — совокупность явлений, обусловленных особыми свойствами тонких слоёв вещества на границе соприкосновения фаз. К поверхностным явлениям относятся процессы, происходящие на границе раздела фаз, в межфазном поверхностном слое и возникающие в результате взаимодействия сопряжённых фаз.

Поверхностные явления обусловлены тем, что в поверхностных слоях на межфазных границах вследствие различного состава и строения соприкасающихся фаз и соответственно из-за различия в связях поверхностныхатомов и молекул со стороны разных фаз существует ненасыщенное поле межатомных, межмолекулярных сил. Вследствие этого атомы и молекулы в поверхностных слоях образуют особую структуру, а вещество принимает особое состояние, отличающееся от его состояния в объеме фаз различными свойствами. Поверхностные явления изучаются коллоидной химией.

Классификация поверхностных явлений[править | править вики-текст]

Поверхностные явления принято классифицировать в соответствии с объединенным уравнением первого и второгоначал термодинамики, в которое входят основные виды энергии. Для любой гетерогенной системы его можно записать в следующем виде:

 

Это уравнение показывает приращение энергии Гиббса через алгебраическую сумму приращений других видов энергии. Очевидно, что поверхностная энергия способна переходить в следующие виды энергии:

· Энергия Гиббса

· Теплота

· Химическая энергия

· Механическая энергия

· Электрическая энергия

Превращение поверхностной энергии в один из перечисленных видов энергии соответствует определенным поверхностным явления, таким как изменение реакционной способности при изменении дисперсности, адгезия исмачивание, капиллярность, адсорбция, электрические явления.

Значение поверхностных явлений[править | править вики-текст]

Поверхностные явления широко распространены в химической технологии. Практически любое химическое производство осуществляется с применением дисперсных систем и поверхностных явлений. Как правило, всегетерогенные процессы в химической технологии проводят при максимальной поверхности контакта фаз. Для этого системы вещества переводят в состояние суспензий, порошков, эмульсий, туманов, пылей. Процессы измельчения сырья и промежуточных продуктов, обогащение протекают в дисперсных системах, значительную роль в них играют такие явления как смачивание, капиллярность, адсорбция, седиментация, коагуляция. Широко распространены в химической технологии пористые адсорбенты и катализаторы, представляющие собой дисперсную систему с твердой дисперсионной средой.

Закономерности протекания поверхностных явлений, в частности структурообразования, служат теоретической основой получения материалов с заданными свойствами: керамики, цементов, ситаллов, сорбентов, катализаторов, полимеров, порохов, лекарственных средств и т. п.

Хроматогра́фия (от др.-греч. χρῶμα — цвет) — динамический сорбционныйметод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основан на распределении веществ между двумяфазами — неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент). Название метода связано с первыми экспериментами по хроматографии, в ходе которых разработчик метода Михаил Цвет разделял ярко окрашенные растительные пигменты.

Содержание

[убрать]

· 1 История метода

· 2 Терминология

o 2.1 Хроматография — метод разделения смесей веществ или частиц, основанный на различиях в скоростях их перемещения в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз.

· 3 Классификация видов хроматографии

o 3.1 По агрегатному состоянию фаз

o 3.2 По механизму взаимодействия

o 3.3 По цели проведения

o 3.4 По способу ввода пробы

· 4 Отдельные виды хроматографии

· 5 См. также

· 6 Примечания

· 7 Источники

· 8 Ссылки

История метода[править | править вики-текст]

Метод хроматографии был впервые применён русским учёным-ботаником Михаилом Семеновичем Цветом в 1900 году. Он использовал колонку, заполненную карбонатом кальция, для разделения пигментов растительного происхождения. Первое сообщение о разработке метода хроматографии было сделано Цветом 30 декабря 1901 года на XI Съезде естествоиспытателей и врачей в С.-Петербурге. Первая печатная работа по хроматографии была опубликована в 1903 году, в журнале Труды Варшавского общества естествоиспытателей. Впервые термин хроматография появился в двух печатных работах Цвета в 1906 году, опубликованных в немецком журнале Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft. В 1907 году Цвет демонстрирует свой метод Немецкому Ботаническому обществу.

В 1910—1930 годы метод был незаслуженно забыт и практически не развивался.

В 1931 году Р. Кун, А. Винтерштейн и Е. Ледерер при помощи хроматографии выделили из сырого каротина α и β фракции в кристаллическом виде, чем продемонстрировали препаративную ценность метода.

В 1941 году А. Дж. П. Мартин и Р. Л. М. Синг разработали новую разновидность хроматографии, в основу которой легло различие в коэффициентах распределения разделяемых веществ между двумя несмешивающимися жидкостями. Метод получил название «распределительная хроматография».

В 1947 году Т. Б. Гапон, Е. Н. Гапон и Ф. М. Шемякин разработали метод «ионообменной хроматографии».

В 1952 году Дж. Мартину и Р. Сингу была присуждена Нобелевская премия в области химии за создание метода распределительной хроматографии.

С середины XX века и до наших дней хроматография интенсивно развивалась и стала одним из наиболее широко применяемых аналитических методов.

Терминология[править | править вики-текст]

Основные термины и понятия относящиеся к хроматографии, а также области их применения были систематизированы и унифицированы специальной комиссией ИЮПАК^[1]. Согласно рекомендациям ИЮПАК, термин «хроматография» имеет три значения и используется для обозначения специального раздела химической науки, процесса, а также метода.

· Хроматография — наука о межмолекулярных взаимодействиях и переносе молекул или частиц в системе несмешивающихся и движущихся друг относительно друга фаз.

· Хроматография — процесс дифференцированного многократного перераспределения веществ или частиц между несмешивающимися и движущимися относительно друг друга фазами, приводящий к обособлению концентрационных зон индивидуальных компонентов исходных смесей этих веществ или частиц.

Хроматография — метод разделения смесей веществ или частиц, основанный на различиях в скоростях их перемещения в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз.[править | править вики-текст]

· Колонка — содержит хроматографический сорбент, выполняет функцию разделения смеси на индивидуальные компоненты.

· Элюент — подвижная фаза (растворитель или смесь растворителей): газ, жидкость или (реже) сверхкритический флюид.

· Неподвижная фаза — твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе, в адсорбционной хроматографии — сорбент.

· Хроматограмма — результат регистрирования зависимости концентрации компонентов на выходе из колонки от времени.

· Детектор — устройство для регистрации концентрации компонентов смеси на выходе из колонки.

· Хроматограф — прибор для проведения хроматографии.

Классификация видов хроматографии[править | править вики-текст]

Существуют различные способы классификации хроматографических методов.

1. По физической природе неподвижной и подвижной фаз.

2. Жидкостная хроматография ЖХ (если подвижная фаза жидкая) и газовая хроматография ГХ (если подвижная фаза газообразная).

Жидкостную хроматографию в свою очередь можно разделить в зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы на твердо-жидкофазную (ТЖХ) — неподвижная фаза твердая и жидко-жидкофазную хроматографию (ЖЖХ) — неподвижная фаза жидкая. ЖЖХ часто называют распределительной хроматографией. Газовую хроматографию в зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы делят на газоадсорбционную (ГТХ, ГАХ) и газожидкостную (ГЖХ) или газораспределительную.

1. В зависимости от способа перемещения сорбатов вдоль слоя сорбента различают проявительный (элюентный), фронтальный, вытеснительный методы и электрохроматографию. При использовании проявительного метода пробу исследуемой смеси вводят порцией в начальной точке (вход в колонку) на слой хроматографической насадки (сорбента). Под действием потока подвижной фазы зона пробы начинает перемещаться вдоль колонки, причем скорости перемещения отдельных компонентов пробы обратно пропорциональны величинам соответствующих им констант распределения.

В методе фронтальной хроматографии разделяемая смесь непрерывно поступает на слой сорбента в начальной точке и, таким образом, фактически играет роль подвижной фазы. Методика проведения разделения вытеснителъным методом аналогична методике проведения разделения проявительным методом, но без использования несорбирующегося элюента (подвижной фазы). Перемещение хроматографических зон достигается путем вытеснения компонентов разделяемой смеси веществом, которое сорбирует сильнее любого из этих компонентов. Каждый компонент этой пробы вытесняет компоненты, которые взаимодействуют с неподвижной фазой менее сильно, чем он сам. Для аналитических целей наиболее широко используется элюентный (проявительный) метод хроматографирования. Электрохроматография — хроматографический процесс, при котором движение заряженных частиц осуществляется под действием приложенного напряжения. Скорость движения частиц определяется их массой и зарядом.

1. В зависимости от природы процесса, обусловливающего распределение сорбатов между подвижной и неподвижной фазами, различают адсорбционную, распределительную, ионообменную, осадочную, аффинную и эксклюзионную хроматографию. В адсорбционной хроматографии разделение за счет адсорбции основано на различии адсобируемости компонентов смеси на данном адсорбенте.

В распределительной хроматографии разделение основано на различии в растворимости сорбатов в подвижной и неподвижной фазах или на различии в стабильности образующихся комплексов. В ионообменной хроматографии разделение основано на различии констант ионообменного равновесия. В осадочной хроматографии разделение основано на различной растворимости осадков в подвижной фазе. Аффинная хроматография основана на биоспецифическом взаимодействии компонентов с аффинным лигандом. В эксклюзионной хроматографии разделение основано на различии и проницаемости молекул разделяемых веществ в неподвижную фазу. Компоненты элюируются в порядке уменьшения их молеку