Гель-проникающая растворителя

Принцип метода. Метод молекулярно-ситовой хроматографии (гель-хроматографии, гель-проникающей хроматографии или эксклюзионной хроматографии) —это вид твердо-жидкостной хроматографии, основанный на различной способности молекул веществ, отличающихся своими размерами, проникать внутрь заполненных растворителем пор неподвижной фазы и задерживаться там на различное время. Молекулы, имеющие большой размер, не проникают совсем или проникают только в часть пор носителя и вымываются из колонки раньше, чем маленькие молекулы, вследствие чего обеспечивается разделение по размеру молекул в растворе. [c.69]

Начало использования эксклюзионной или гель-проникающей, или гель-фильтрационной хроматографии относится по крайней мере к 1950 г. Наибольший успех наступил, когда начался промышленный выпуск гель-дек-страна—сефадекса. Эти гели позволили проводить разделение веществ в широком диапазоне молекулярных весов, однако при этом в качестве подвижной фазы ио-пользовали в основном воду или буферные водные растворы. При применении в качестве подвижной фазы водных растворов используют термин гель-фильтрационная хроматография, в то время как при применении неводных растворителей используют термин гель-проникаю-щая хроматография. В связи с тем, что в механизме этих разделений нет никакой разницы, было предложено употреблять один термин пространственная эксклюзионная хроматография. [c.86]

При гель-фильтрации раствор, содержащий разделяемые вещества, пропускают через колонку, заполненную зернами набухшего полимера. Вещества, молекулы которых имеют большой размер и не могут проникать внутрь этих зерен, выходят из колонки вместе с растворителем. Меньшие по размеру молекулы других веществ диффундируют в набухшие зерна и задерживаются ими. Затем эти вещества вымывают из колонки чистым растворителем. Выбор полимера для гель-фильтрации определяется размерами молекул и химическими свойствами разделяемых веществ, а также природой растворителя. [c.268]

Общий объем VI равен объему колонки. Внешний объем Увв можно определить, если хроматографировать на колонке, заполненной гелем, какое-либо высокомолекулярное вещество, не способное проникать в поры геля объем растворителя, прошедшего через слой геля до проскока хроматографируемого вещества, соответствует внешнему объему. Внутренний объем Упор связан с пористостью геля. Для ксерогелей, т. е. для слабонабухающих гелей. Упор определяется сравнительно просто. Для этого следует знать величину 5г, называемую емкостью геля по растворителю и равную количеству растворителя в граммах, поглощенного при набухании 1 г сухого геля. Для определения емкости по растворителю навеску сухого геля оставляют набухать в выбранном растворителе, затем последний удаляют осторожным продолжительным центрифугированием, после чего набухший гель взвешивают. Разность масс набухшего и сухого гелей, отнесенная к единице массы сухого геля, и составляет значение 5г. Отсюда [c.227]

Значение Уо определяют, пропуская по колонке высокомолекулярное вещество, не способное проникать в гранулы геля (т. е. размер молекул, которого больше размера пор геля). Объем растворителя, прошедшего через колонку от момента внесения высокомолекулярного вещества до момента появления максимума его концентрации в элюате на выходе колонки, точно соответствует внешнему объему Ко- Значение У г определяют по формуле [c.238]

В геле концентрация Сд складывается из концентраций противоиона А+, входящего в функциональную группу ионита, и иона А" , содержащегося в составе электролита АХ, который проникает в гель с растворителем [c.23]

Физико-химические основы молекулярно-ситовой хроматографии. Если раствор, содержащий молекулы различного размера, ввести в колонку, то молекулы стремятся диффундировать из более концентрированного внешнего раствора в растворитель, находящийся в порах геля. В статических условиях этот процесс будет проходить до тех пор, пока не установится равновесие. При протекании раствора через колонку молекулы образца будут проникать в поры геля, если концентрация их снаружи больше, чем внутри геля. Когда зона растворенного вещества покинет данный участок геля, концентрация компонента внутри геля станет больше, чем его концентрация снаружи, и мо- [c.70]

Диффузионные мембраны обычно применяют для разделения газов, жидких смесей методами испарения через мембрану, диализа. Диффузионные мембраны являются практически непористыми. Они представляют собой квазигомогенные гели, через которые растворитель и растворенные вещества проникают под действием градиента концентраций (молекулярная диффузия). [c.315]

В тонкослойной хроматографии сорбент высушивается перед нанесением образца. Гель же сушить нельзя, более того, он легко дегидратируется, поэтому в тонкослойной гель-проникаю-щей хроматографии образец наносится на влажный гель, уравновешенный требуемым растворителем. [c.205]

При прохождении через колонку с гелем компоненты смеси разделяются на фракции в соответствии с их молекулярными массами первыми вымываются (элюируются) наиболее крупные молекулы, особенно такие, у которых размеры молекул превышают размеры пор геля, так как они не в состоянии проникнуть в поры гранул геля и остаются только в окружающем их слое растворителя (внешнем объеме). При промывании колонки растворителем эти молекулы начинают двигаться в первую очередь. Более мелкие молекулы будут проникать в гранулы геля полностью илн частично, и весь процесс разделения будет зависеть от коэффициента диффузии (В) разделяемых молекул, который согласно уравнению Эйнштейна обратно пропорционален радиусу частиц г [c.237]

Хроматографическое разделение смеси веществ в рамках ее жидкостно-жидкостного варианта можно проводить не только на основе распределения компонентов анализируемой смеси между двумя несмешивающимися жидкостями, но и гель-хроматографией. В отличие от распределительной в гель-хроматографии подвижной и неподвижной фазами служит одна и та же жидкость — растворитель. При этом та часть жидкости, которая протекает вдоль слоя твердого носителя — зерен геля, выполняет функцию подвижной фазы и переносит компоненты разделяемой смеси вдоль колонки. Другая часть той же жидкости проникает в лоры зерен геля и выполняет функцию неподвижной фазы. [c.225]

На рис. 26 показана схема процесса эксклюзии. Молекулы размером А и больше, являясь запретными , не удерживаются гелем и вымываются объемом растворителя Уо, находящегося снаружи частиц геля. Молекулы размером В и меньше полностью проникают в поры и элюируются объемом полного проникновения У , равным объему [c.71]

Одновременно с гидролизом перешедших в водный раствор гемицеллюлоз растворитель с катализатором проникает в поры набухшей древесной ткани и гидролизует находящиеся там доступные макромолекулы гемицеллюлоз или их части до размеров, позволяющих им перейти в раствор и через имеющиеся в целлюлозном геле капилляры проникнуть в окружающую волокна или древесину варочную кислоту. [c.350]

Полупроницаемые мембраны бывают пористыми и непористыми. Через непористые мембраны растворитель и растворенные вещества проникают под действием градиента концентрации в результате молекулярной диффузии. Поэтому эти мембраны называют диффузионными. Они представляют собой квазигомогенные гели. Скорость диффузии компонентов через эти мембраны зависит от энергии активации при взаимодействии частиц компонентов с материалом мембран. [c.563]

Для процессов разделения жидких смесей методом испарения через мембрану используют непористые полимерные мембраны, являющиеся квазигомогенными гелями. Растворитель и растворенные вещества проникают через них вследствие молекулярной диффузии, поэтому такие мембраны называют диффузионными. Скорость прохождения молекул через диффузионную мембрану пропорциональна коэффициенту диффузии, зависящему от размеров молекул и их формы. Диффузионные мембраны применяют для разделения компонентов с близкими [c.431]

Приведем существующую классификацию полупроницаемых мембран, применяемых при осуществлении процессов обратного осмоса и ультрафильтрации (рис. 6.36). Указанные мембраны могут быть пористыми и непористыми, причем последние являются квази-гомогенными гелями, через которые растворитель и растворенные вещества проникают под действием градиента концентраций (молекулярная диффузия), поэтому такие мембраны получили название диффузионных. [c.225]

Физические основы этого метода очень просты и наглядны. Исследуемый раствор полимера протекает через колонку, наполненную пористым сорбентом. Разделение смесей компонентов основано на распределении вещества между подвижной (текущий растворитель) и неподвижной (растворитель в порах сорбента) фазами, т.е. на разной способности макромолекул полимера проникать в поры гранул геля, откуда и произошло название метода [48, 54 ]. [c.107]

Основные закономерности процесса растворения полимера можно наблюдать на следующем типичном примере. Возьмем лист полиметилметакрилата и погрузим его в хороший растворитель, такой, например, как ацетон или дихлорэтилен. Происходящие при этом явления хорошо видны, если проводить растворение в стеклянном стакане. Жидкость медленно проникает в полимер, который при этом набухает, становится каучукоподобным и затем желатинообразным. Наконец маленькие кусочки геля начинают отделяться и постепенно переходить в раствор. Этот процесс продолжается до тех пор, пока весь образец не растворится. Если на ранних стадиях растворения набухший образец вынуть из растворителя, сложить его вместе с другим чистым листом полимера и выждать, пока испарится растворитель, то между двумя листами образуется очень прочная связь. Это свидетельствует о том, что полимерные цепи одного образца, приобретшие подвижность в растворителе, проникли в другой образец. [c.93]

В экспериментах по гель-фильтрации гель, например набухший сефадекс, находится в колонке, через которую потоком растворителя элюируют образец/Молекулы, имеющие больший размер, чем самые большие поры набухшего полимера, не могут проникать внутрь частиц геля и, следовательно, проходят через колонку с раствором, заполняющим пустоты между зернами. Такие молекулы вымываются из колонки в первую очередь. Меньшие по размеру молекулы проникают в частицы геля в различной степени, в зависимости от их размера и формы. Эти молекулы вымываются из колонки отдельными фракциями, последовательность которых соответствует уменьшению размера молекул. [c.476]

Содержание стирола оценивали спектрометрически по поглощению в ультрафиолетовой области [7]. Микроструктуру бутадиеновых звеньев определяли методом ИКС [10]. Молекулярные веса определяли с помощью гель-проника-ющей хроматографии. В качестве растворителя использовали тетрагидрофуран. Поскольку независимая калибровка по данным рассеяния света была выполнена только для полибутадиена (образец F) и сополимера, полученного при соотношении стирола и бутадиена 25 75, молекулярные веса рассчитывали по универсальной калибровочной кривой, согласно методу, предложенному Бенуа с соавторами [2]. [c.84]

Механизм гель-проникающей хроматографии но существу одинаков в случае высокой и низкой плотности поперечных связей, хотя па практике и могут наблюдаться значительные различия. Частицы геля в колонке суспендированы в растворителе. Каналы между частицами геля имеют гораздо большие размеры но сравнению с размерами пор внутри гранул геля, поэтому растворитель протекает только в пространстве менеду гранулами геля. Молекулы растворенного вещества в зависимости от их размера проникают в поры геля на различную глубину и перемещаются практически без ограничений в растворителе, содержащемся в гранулах геля. И лишь в непосредственной близости от тяжей сетки, где плотность сегментов молекул, образующих гель, высока, скорость диффузии резко уменьшается [1]. [c.117]

Вторая стадия набухания представляет собой чисто физический процесс, без химического взаимодействия между гелем и растворителем, а поэтому и без выделения тепла. Увеличение объема геля на этой стадии набухания происходит вследствие того, что внутри геля осмотическое давление более высокое, чем в окружающем его растворе. В силу этой разницы осмотическхтх давлений растворитель проникает в глубь геля до тех пор, пока осмотическое давление внутри геля и снаружи его, в растворителе, не сравняются. Повышенное давление внутри геля обусловливается присутствием в нем растворимых фракций. Высокомолекулярные лиофильные соединения состоят из фракций различно степени дисперсности и различной растворимости . Нерастворимые фракции не оказывают влияния на осмотическое давление, раствор шые же повышают осмотическое давление и этим способствуют набуханию. [c.19]

Полупроницаемые мембраны могут быть пористыми и непористыми. Непористые полимерные мембраны являются квазигомо-генными гелями, через которые растворитель и растворенные вещества проникают под действием градиента концентраций (молекулярная диффузия). Поэтому такие мембраны часто называют диффузионными. Скорость, с которой проходят через мембрану отдельные компоненты. [c.45]

Разделение смеси веществ цроисходит в том случае, если размеры молекул этих веществ различны, а диаметр пор зерен геля постоянен и может пропускать лишь те молекулы, размеры -которых меньше диаметра отверстий пор геля. При фильтровании раствора анализируемой смеси более мелкие молекулы, проникая в поры геля, задерживаются в растворителе, содержащемся в этих порах, и движутся вдоль слоя геля медленнее, чем крупные молекулы, не способные проникнуть в поры. Таким образом, гель-хроматография позволяет разделять смесь веществ в зависимости от размеров и молекулярной массы частиц этих веществ. Этот метод разделения достаточно прост, быстр и, что самое главное, он позволяет разделять смеси веществ в более мягких условиях, чем другие хроматографические методы. [c.225]

Поперечно-сшитые полимеры растворяться не могут, так как каждая частица (гранула) такого полимера является одной гигантской молекулой. Однако сродство полимера к соответствующим молекулам растворителя сохраняется, и при соприкосновении с растворителем его молекулы начинают проникать между цепями полимера в полости между точками сшивок. Этот процесс получил название набухания. Так, резина набухает в присутствии гидрофобных растворителей, например углеводородов. Гранулы поперечно-сшитого полиакриламида набухают в воде. Если проводить полимеризацию акриламида в водном растворе в присутствии мети-ленбисакриламида, то весь раствор превращается в сплошной массив полиакриламидного геля, В отличие от гелей желатины такой гель не может быть переведен в раствор нагреванием, так как гелеобразное состояние поддерживается в этом случае ковалентными связями мостиковых фрагментов с цепями полимера. [c.145]

Гранулированные гели. Разделение на гелях основано на распределении растворенных веществ между растворителем (подвижная фаза) и растворителем, содержащимся в порах геля (стационарная фаза). В отличие от распределительной хроматографии подвижная и стационарная фазы в этом случае одинаковы. Таким образом, распределение происходит на основе способности растворенных частиц проникать в поры разделение частиц определяется различной скоростью их диффузии. Сродство разделяемых веществ к гелю само по себе должно быть наименьшим во избежание побочных процессов. Для разделения гидрофильных веществ применяют гели на основе декстрана, полиакриламида или агаровый гель. Для разделения гидрофобных веществ необходимо применять гели, способные набухать в органических растворителях. Такие гели получают перезтерификацией гидроксильных групп декстранового геля. Этот способ можно применить для получения акриловых и полистироловых гелей, растворимых в жирах. [c.351]

Гидрофильные гели предназначены для работы в водных растворах, а гидрофобные — в органических средах. Наиболее типичными представителями полужестких гелей являются сшитые сополимеры стирола с дивинилбензолом с размером частиц 10 мкм и менее, предназначенные для работы в органических растворителях. Они выпускаются с широким набором пор, охватывающим весь возможный диапазон разделения по молекулярной массе (от 10 до 10 ] и выдерживают давление до 10—20 МПа. Эти материалы поступают в продажу только в виде готовых колонок с эффективностью до 20—50 тыс.т.т./м, которые широко применяют для исследования синтетических полимеров и олигомеров. Размер пор стирол-дивинилбензольных гелей нельзя измерить абсолютными методами, к тому же для одного и того же сорбента в разных растворителях он неодинаков, так как набухаемость геля в них различна. Поэтому для этих материалов размер пор оценивают в условных единицах, представляющих собой максимальную длину вытянутой цепи молекулы трансполистирола в ангстремах, которая уже не способна проникать в поры геля, при использовании тетрагидрофурана в качестве подвижной фазы. [c.103]

Поверхность гранул сорбента покрыта множеством каналов, углублений и других неровностей, условно называемых порами, общий объем которых составляет V . Объем, недоступный для растворителя, называют мертвым объемом. Пусть мимо такой поверхности протекает раствор, размеры которого соизмеримы с размерами пор или меньше их. Часть таких молекул проникает в поры, если их концентрация в движущейся фазе больше, чем в порах. Когда зона растворенного вещества покидает данный участок сорбента, концентрация молекул внутри пор геля становится больше, чем снаружи, и молекулы вновь диффундиругот в поток подвижной фазы. Если же размер молекул больше размеров пор, то такая молекула проходит мимо гранулы геля, не задерживаясь, т.е, исключается (ex lusion) из норового пространства. Таким образом, макромолекулы большего размера протекают через колонку быстрее. Это означает, что различные молекулы полидисперсного образца будут выходить из колонки в разное время при различном удерживаемом объеме Vr [c.107]

Растворение линейных аморфных полимеров в отличие от низкомолекулярных веществ начинается с набухания [76]. Молекулы растворителя проникают в полимерную структуру посредством диффузии и образуют набухший поверхностный слой между растворителем и исходным полимером. В случае позитивных резистов достигается минимальная деформация рельефа из-за слабого набухания области, соседней с экспонированной, которая удаляется растворителем. В случае негативных резистов желательно минимальное набухание облученных областей при экстракции растворимой фракции (золя) полимера из структурированной нерастворимой фракции (геля). В результате набухания и увеличения объема полимера происходит распрямление макромолекул и диффузия сольватированных полимерных клубков в растворитель. Скорость набухания и растворения уменьшается с ростом ММ гюлимера. Коэффициент диффузии оказывает влияние на кинетику растворения, а термодинамический параметр растворимости — на толщину набухшего слоя [77]. Скорость растворения и степень набухания определяются концентрационной зависимостью коэффициента диффузии растворителя в полимер [78]. Факторы, определяющие подвижность растворителя в полимерной матрице (тактичность, и характер термообработки полимера, размер молекул растворителя), влияют на растворимость полимера нередко больше, чем его ММ [79]. [c.50]

Разновидностью метода фракционирования на колонке является гель-хроматография [86]. В качестве разделительного вещества применяют органические или неорганические вещества (например, силикагель) пористой структуры с размером пор, зависящим от плотности сшивок и условий получения. Для фракционирования полимеров, растворимых в воде, чаще всего применяют набухший в воде декстран с различной степенью сшивания (сефадекс). Для растворов полимеров в органических растворителях применяют сшитые полистиролы или сополимеры метилметакрилата с этилен-гликольдиметакрилатом. Образец полимера растворяют, заливают в колонку и элюируют, используя тот же самый растворитель. Небольшие молекулы полимера свободно диффундируют внутрь геля. Размеры некоторых молекул оказываются настолько большими, что им не удается проникнуть внутрь пор, в результате чего они первыми выходят из колонки при элюировании. Продолжительность элюирования фракций возрастает с уменьшением размера макромолекул. Существует критическое значение молекулярной массы, ниже которого макромолекулы полимера могут проникать в поры сетки и поэтому могут быть разделены. Молекулы большего размера уже не могут быть разделены, так как они не могут диффундировать в гель. Частота сетки геля и критическое значение молекулярной массы связаны между собой простой зависимостью чем чаще сетка, тем меньше критическое значение молекулярной массы. [c.83]

Эффективность гель-хроматографического фракционирования определяется не только природой геля, но и геометрией колонки. Полный внутренний объем пор геля Vi определяется количеством сухой смолы и ее способностью к набуханию, которая, в свою очередь, зависит от элюирующего растворителя. Общий объем геля Уг складывается из собственного объема гелевого скелета Vg, внутреннего объема пор геля и свободного объема Уо между частицами геля. Для макромолекул с молекулярной массой выше критической элюирующий объем Уе равен свободному объему Уо, поскольку макромолекулы такого размера не проникают в поры геля и проходят через колонку без задержки, что позволяет легко определить Уо- Молекулы, размер которых настолько мал, что они могут проникать во все поры, могут находиться как в любой [c.83]

Среди тех молекул, которые способны проникнуть в поры геля, быстрее всего туда проникают молекулы наиболее низкомолекулярных фракций, имеющих минимальные гидродинамические размеры, они же занимают большую часть объема пор, тогда как молекулы средних размеров проникают в поры медленнее и занимают лишь часть объшаа пор. Бели после этого еще раз промыть колонку чистым растворителем, то подвижная фаза уже не будет содержать молекул полимера, а неподвижная будет обогащена рш, и градиент концентрации заставит молекулы полимера ди ун-дировать в противоположном нащ>авлении — из пор. [c.117]

Гели были впервые применены для разделения жидких смесей Поратом и Флодином в 1959 г. В гель-хроматографии подвижной и неподвижной фазами служит одна и та же жидкость, т е. растворитель. Часть жидкости, протекающая вдоль зерен геля (твердого носителя), выполняет роль подвижной фазы и переносит компоненты смеси вдоль колонки. Но другая часть жидкости проникает в поры зерен геля и играет роль неподвижной фазы. [c.441]