Программа передач TLC на 17 февраля 2018 года, телепрограмма на 17.02.2018
| 17 февраля 2018 года Москва Барнаул Владивосток Иркутск Казань Красноярск Пермь Омск Оренбург Самара Санкт-Петербург Саратов Тюмень Томск Уфа , время: 10:02 |
Программа на неделю |
Смотрите подробную программу передач TLC на 17 февраля 2018 года с расписанием всех фильмов и телепередач, которые выйдут по телевизору 17.
02.2018.
3D NAND TLC + PCIe + NVMe
Методика тестирования накопителей образца 2016 года
Пусть и с некоторой задержкой, но на производство памяти 3D NAND переключились уже все заводы, вообще занимающиеся выпуском флэш-памяти. В какой-то степени это ускорило и «отмирание» MLC-памяти в пользу TLC — специальных кристаллов первого типа не предусмотрено, а конфигурировать производимые таким образом в нынешних условиях себе дороже. Год назад казалось, что «островком стабильности» может оказаться сегмент NVMe-накопителей, которые изначально иногда позиционируются как дорогие игрушки для энтузиастов, однако после первой волны стрижки купонов (в рамках программы шерсть в обмен на перспективность) и здесь начались нормальные процессы, характерные для всего рынка. Во всяком случае, как мы уже писали, ничего принципиально невозможного в продвижении NVMe-накопителей в массовый сегмент нет. Первое время необходимо было как-то «отбивать» затраты на разработку новых контроллеров и выпуск новых моделей (да и на их рекламу тоже), но за прошедшие пару лет эти факторы были уже в основном «отработаны».
А тут еще и цены памяти (как флэша, так и оперативной, которой большинству накопителей на NAND тоже нужно немало) немного подскочили, что окончательно убедило производителей в полезности экономии. Тем более, что «сверху» этот сегмент рынка все равно уже перекрыт Intel Optane, конкурировать с которым по производительности очень сложно — а значит, и не нужно.
Итогом этого становится то, что практически все анонсируемые в последнее время NVMe-накопители используют 3D NAND TLC, причем даже компании, ранее успевшие отметиться на рынке с устройствами на MLC, прекращают их производство. В итоге выбор между двумя типами памяти будет некоторое время сохраняться, но лишь до исчезновения старых моделей из розницы. А что ждать от новых — мы сегодня проверим на еще одном примере.
Plextor M9Pe 512 ГБ
Линейка M8Pe была выпущена на рынок еще в 2016 году — и, как и немалое количество накопителей первой волны, использовала контроллер Marvell 88SS1093 и 15-нанометровую MLC-память Toshiba.
В 2017-м же, дополняя, но не заменяя ее, появилось и семейство M8Se: на том же контроллере, но уже с 15-нанометровой «планарной» TLC-памятью того же производителя. А вот M9Pe, по сути, заменяет обе линейки, поскольку использует 64-слойные кристаллы флэш-памяти BiCS 3D NAND TLC Toshiba, так что название «M9Se» было бы, пожалуй, более корректным. С другой стороны, мы не удивимся, если позднее появится и M9Se — в качестве более бюджетного варианта. От M8Pe, во всяком случае, новинка унаследовала пятилетний срок гарантии, тогда как на M8Se производитель давал лишь три года — правда, при ограничении полного объема записанных данных (TBW) в 320 ТБ на этот срок (M9Pe ограничен тем же значением на пять лет). Для модели M8Pe 512 ГБ, напомним, TBW составлял 768 ТБ, т. е. условия гарантии стали более жесткими. Впрочем, это все равно сравнимо с некоторыми устройствами других производителей на MLC: для Toshiba OCZ RD400 512 ГБ, к примеру, пятилетняя гарантия ограничивалась «пробегом» всего 296 ТБ. В общем, компания готова предлагать достаточно неплохие условия — особенно по сроку.
Что же касается скоростных характеристик, то оптимизм ее, возможно, избыточен, но это мы проверим.
Контроллер во всех NVMe-устройствах Plextor одинаковый, да и менять Marvell 88SS1093 пока особо не на что — более бюджетные разработки тайваньских производителей как минимум не быстрее. Все необходимое для работы с TLC (SLC-кэширование и коррекцию ошибок при помощи LDPC-кодов) он также поддерживает изначально. Что касается емкости кэш-памяти, то она аналогична M8Pe: 512 МБ в моделях на 256 и 512 ГБ и 1 ГБ в терабайтнике. В M8Se DRAM было больше, однако положительного эффекта от этого нам заметить не удалось, а на цену емкость кэш-буфера все-таки влияет. Из-за происходящих на рынке процессов не выросла даже максимальная емкость — возможно, модификация на 2 ТБ появится позднее, но пока такой не предлагается: только 256 ГБ, 512 ГБ или 1 ТБ.
Как и ранее, накопители новой серии поставляются в виде трех линеек. «Базовой» всегда является простая плата M.2 2280 без каких-либо дополнительных элементов.
Такая модификация в рознице продается, например, под названием PX-512M9PeGN, где цифры означают количество флэш-памяти. Чуть выше по позиционированию модель PX-512M9PeG, снабженная радиатором, закрывающим всю поверхность платы.
А для настоящих энтузиастов предлагается наиболее навороченный вариант — низкопрофильная PCIe-плата (заглушек в комплекте, как обычно, две) с большим радиатором с подсветкой. В первом приближении — полная копия старой линейки, но на самом деле подсветка немного изменилась: в M8SeY использовались синие светодиоды, в M8PeY — красные, а M9PeY уже имеет полноцветную RGB-подсветку (правда, не настраиваемую: цвета меняются в зависимости от дисковой активности). В общем, все в духе современных тенденций, хотя иногда кажется, что с количеством светящихся элементов производители уже пересаливают. Сами же радиаторы могут оказаться полезными, поскольку Marvell 88SS1093 считается одним из самых горячих контроллеров, так что «голую» плату, да еще и в неудачном окружении (слоты M.
2 на платах нередко перекрываются видеокартами), синтетическими тестами записи можно перегреть буквально за минуту. При обычных рабочих нагрузках такого не происходит, но с охлаждением как-то спокойнее. Впрочем, поскольку данная проблема широко известна в узких кругах, производители системных плат ею озаботились, снабжая топовые модели штатными радиаторами для накопителей этого формата. Если у вас именно такая плата, то на накопителе можно сэкономить, поскольку рекомендованные розничные цены SSD Plextor M9Pe разных версий, разумеется, отличаются, составляя (для модификации на 512 ГБ) соответственно $208,79, $221 и $245,49. Что характерно, на старте продаж на PX-512M8SeY была установлена цена в $247,3, несмотря на меньший срок гарантии, а PX-512M8PeY стоил еще примерно на 40 долларов дороже. В общем, на розничные цены в России нужно будет еще посмотреть, но новый накопитель наверняка будет адекватной заменой как минимум для M8Se. Правда, повторимся, позиционируется он компанией как смена топовому M8Pe, причем в сравнении с ним условия гарантии стали жестче, но при сниженной цене.
А их скоростные показатели мы сейчас сравним сами.
Конкуренты
По понятным причинам нам достаточно сравнения с накопителями Plextor предыдущего поколения — уже не раз упомянутыми M8Pe и M8Se. Что же касается «межфирменной конкуренции», то на нее выход новой модели Plextor вряд ли повлияет. Да и сравнивать новый накопитель со старыми моделями на базе MLC-памяти (которые тоже уже снимаются с производства) или первыми попытками сделать бюджетное NVMe-устройство на базе TLC не слишком корректно. А с новыми моделями — сравним по мере их появления в лаборатории.
Тестирование
Методика тестирования
Методика подробно описана в отдельной статье. Там можно познакомиться с используемым аппаратным и программным обеспечением.
Производительность в приложениях
Как уже не раз было сказано, в тестах высокого уровня даже накопители разных классов ведут себя сходным образом, так что обратить внимание стоит лишь на одну деталь: если M8Se отставал от M8Pe (что немудрено), то M9Pe уже обгоняет обоих.
Разница, впрочем, во всех случаях микроскопическая, и заметить ее можно лишь в тестовых утилитах — но это вообще обычное дело для большинства скоростных испытаний твердотельных накопителей.
Последовательные операции
Чтение небольшого объема данных демонстрирует нам аналогичную картину. Заметим, что контроллер во всех трех устройствах один и тот же, а от типа памяти (MLC или TLC) операции чтения не зависят. Так что фактически это результат работы над прошивками и быстродействия самих по себе новых чипов.
С записью же все еще интереснее. Как мы уже недавно отмечали, в работе M8Se с SLC-кэшированием были явные ошибки, сказывающиеся на скорости многопоточной записи. В M9Pe их нет, так что в пределах кэша накопитель практически не уступает, а то и превосходит даже M8Pe. Понятно, что это лишь кэш (что происходит за его пределами мы посмотрим чуть позже), но задача хотя бы в таких случаях обогнать более дорогого предшественника, как видим, вполне достижима.
Случайный доступ
При чтении данных M9Pe уступает обоим накопителям «восьмой» серии, при записи — скорее, наоборот, причем независимо от размера рабочей области (напомним, что в одной программе мы ограничиваемся 1 ГБ, а в другой — 12 ГБ).
Что из этого следует? С практической точки зрения — почти ничего, с теоретической — возвращаемся к сказанному выше: в каких-то сценариях современные накопители на базе TLC-памяти могут работать даже быстрее, чем более дорогие модели на базе MLC. При этом, как видим, для этого даже не требуется разработка каких-то новых контроллеров: анонсированный еще в августе 2014 года Marvell 88SS1093 с задачей справляется не хуже, чем более новые бюджетные разработки тайваньских компаний.
С другой стороны, чтение блоками разного размера с единичной очередью M9Pe выполняет несколько медленнее, чем M8Pe, хоть и быстрее, чем M8Se. Это несколько расходится с показаниями бенчмарков высокого уровня, которые обычно с этим тестом неплохо коррелируют, но просто прикладному ПО достаточно и меньших скоростей.
Работа с большими файлами
Учитывая доработки firmware за время использования контроллера, невосприимчивость этих сценариев к типу памяти (MLC или TLC) и увеличение скорости работы новых микросхем, уже отмеченное выше, нет ничего удивительного, что в этой паре тестов M9Pe оказался лучшим из трех накопителей Plextor.
Что же касается записи за пределами SLC-кэша, имеющего во всех накопителях на базе контроллеров Marvell ограниченный и жестко заданный размер, то тут природу не обманешь. Впрочем, само быстродействие 3D-флэша Toshiba заметно выше, чем наблюдалось у планарной памяти этого производителя, что позволяет вывести скорость на уровень, по крайней мере недостижимый никакими SATA-устройствами. Многие NVMe-накопители на базе TLC-памяти «первой волны» на подобное, мягко говоря, неспособны. Однако нельзя забывать, что новые модели (такие, как Plextor M9Pe) должны заменять устройства более высокого класса. В котором и M8Pe был просто быстрым SSD, но далеко не рекордсменом: лучшие модели (типа Samsung 960 Pro) способны превышать барьер в 2 ГБ/с, а тут и до одного далеко. В этой связи, конечно, радоваться тотальному отказу производителей от MLC-памяти не выходит: затрагивает он интересы далеко не всех пользователей, однако причины для недовольства хотя бы их части имеются и достаточно серьезные.
Впрочем, при наличии устойчивого спроса на «промежуточные» (между TLC NAND и Optane) решения, они наверняка будут выпущены (и вряд ли всего одним производителем), а если нет — значит мы просто переоцениваем количество пострадавших и значимость их страданий 🙂
При чтении одновременно с записью все повторяется: M9Pe работает немного быстрее, чем M8Se, но по сравнению с M8Pe (который тоже не был самым быстрым в своем классе) это шаг назад.
Рейтинги
Что имеем в общем и целом? Это неплохой уровень для накопителя на базе TLC-памяти, однако впечатление опять портит то, что относится он к семейству, не дополняющему, а заменяющему некогда топовые устройства. Правда, и стоит он изначально меньше.
Впрочем, если учесть и результаты тестов высокого уровня, то окажется, что Plextor M9Pe в определенной степени может считаться заменой M8Pe, а некоторые ранние NVMe-накопители, не говоря уже о «первенцах» рынка SSD с интерфейсом PCIe, он вообще обгоняет. Однако на большее он замахнуться не в силах — на установление новых рекордов эта модель (да и другие подобные) не рассчитана.
Цены
В таблице приведены средние розничные цены протестированных сегодня SSD-накопителей, актуальные на момент чтения вами данной статьи:
Итого
В целом новая линейка вызвала смешанные чувства. Если бы это была замена M8Se, ее можно было бы только приветствовать: при сохранении того же уровня цены накопитель стал быстрее работать и получил пятилетнею гарантию. Да и с точки зрения эстетики, если уж подсветка все равно есть — пусть будет красивой многоцветной 🙂 Но вот то, что M9Pe, по сути, приходит на смену M8Pe, впечатление несколько портит: у него и производительность в ряде сценариев ниже, и ограничения гарантии более серьезные. И пусть даже и первое, и второе все равно избыточно на практике с учетом «целевого назначения» — неважно. Ведь исходя из практических соображений можно приобрести и более дешевый накопитель, а NVMe-устройства пока еще в основном рассматриваются многими как нечто экстремальное. Поэтому часть пользователей наверняка будет недовольна тем, что «новые» устройства оказываются не только дешевле старых, но и в чем-то «хуже».
Впрочем, возможно, мы этот фактор переоцениваем. В конце концов, этим путем идут все производители, а не только Plextor. Если они все ошибаются, то «перезапустить» заново сегмент устройств с MLC-памятью, пусть и по более высоким ценам (как компромисс между TLC NAND и «не NAND»), технически несложно. Был бы спрос — с которым, по-видимому, и наблюдаются проблемы. При сравнении же M9Pe с непосредственным предшественником внедрение новой памяти нельзя не приветствовать: все потребительские характеристики в целом улучшились. Скорее всего, этот вывод можно будет распространить и на другие накопители, использующие контроллеры Marvell и память Toshiba. Однако это надо будет проверить дополнительно, да и оценивать общее положение на рынке тоже лучше будет после ознакомления с основными новинками сегмента, уже начинающими поступать в продажу.
В заключение предлагаем посмотреть наш видеообзор SSD-накопителя Plextor M9Pe:
Наш видеообзор SSD-накопителя Plextor M9Pe можно также посмотреть на iXBT.
Video
Тонкослойная хроматография — Химия LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 2047
Тонкослойная хроматография (ТСХ) — это хроматографический метод, используемый для разделения компонентов смеси с использованием тонкой неподвижной фазы, нанесенной на инертную подложку. Его можно проводить в аналитическом масштабе для наблюдения за ходом реакции или в препаративном масштабе для очистки небольших количеств соединения. ТСХ является широко используемым аналитическим инструментом из-за его простоты, относительно низкой стоимости, высокой чувствительности и скорости разделения. ТСХ работает по тому же принципу, что и вся хроматография: соединение будет иметь различное сродство к подвижной и неподвижной фазам, и это влияет на скорость, с которой он мигрирует.
Коэффициент удерживания
После завершения разделения отдельные соединения появляются в виде пятен, разделенных по вертикали. Каждое пятно имеет коэффициент удерживания (Rf), который равен расстоянию, пройденному через общее расстояние, пройденное растворителем. Формула \(R_f\) равна
\[ R_f= \dfrac{\text{расстояние, пройденное образцом}}{\text{расстояние, пройденное растворителем}} \]
Можно использовать значение \(R_f\) для идентификации соединений благодаря их уникальности для каждого соединения. При сравнении двух разных соединений в одинаковых условиях соединение с большим значением \(R_f\) является менее полярным, поскольку оно не прилипает к неподвижной фазе до тех пор, пока полярное соединение имеет более низкое значение \(R_f\). ценить.
Значения \(R_f\) и воспроизводимость могут зависеть от ряда различных факторов, таких как толщина слоя, влажность на пластине для ТСХ, насыщение сосуда, температура, глубина подвижной фазы, природа пластины для ТСХ, размер образца и параметры растворителя.
Эти эффекты обычно вызывают увеличение значений \(R_f\). Однако в случае толщины слоя значение \(R_f\) будет уменьшаться, поскольку подвижная фаза медленнее движется вверх по пластине.
Если требуется выразить положение относительно положения другого вещества, x, можно рассчитать \(R_x\) (относительное значение удерживания):
\[ R_x= \dfrac{\text{расстояние соединения x от начала}}}{\text{расстояние соединения x от начала}} \]
Хотя \(R_f\) никогда не может быть больше 1, \( R_x\) может быть (т. е. быстрее, чем эталонное соединение \(x\).
Аппарат
Планшеты (неподвижная фаза)
Как указывалось ранее, планшеты для ТСХ (также известные как хроматопланшеты) можно приготовить в лаборатории, но их чаще всего покупают. Силикагель и оксид алюминия являются одними из наиболее распространенных неподвижных фаз, но доступны и другие. Многие пластины содержат соединение, которое флуоресцирует в коротковолновом УФ (254 нм). Основа пластин для ТСХ часто состоит из из стекла, алюминия или пластика.
При выборе стационарной фазы следует учитывать свойства вашего образца. Как показано ниже в таблице \(\PageIndex{1}\), силикагель можно использовать исключительно для аминокислот и углеводородов. Также важно отметить, что силикагель кислый. Следовательно, силикагель обеспечивает плохое разделение основных образцов и может вызвать разрушение неустойчивых к кислоте молекул.
Это справедливо и для пластин из оксида алюминия в кислых растворах. Важно отметить, что существуют различия между силикагелем и оксидом алюминия. Глинозем является основным, и он не будет разделять образцы таких больших размеров, как силикагель при заданной толщине слоя. Кроме того, оксид алюминия более химически активен, чем силикагель, и, как следствие, требует большего внимания к соединениям и классам соединений. Такая осторожность позволит избежать разложения и перегруппировки образца.
| Стационарная фаза | Хроматографический механизм | Типичное применение |
|---|---|---|
| Силикагель | адсорбция | стероиды, аминокислоты, спирты, углеводороды, липиды, афлактоксин, желчь, кислоты, витамины, алкалоиды |
| Силикагель RP | перевернутая фаза | жирные кислоты, витамины, стероиды, гормоны, каротиноиды |
| Целлюлоза, кизельгур | раздел | углеводы, сахара, спирты, аминокислоты, карбоновые кислоты, жирные кислоты |
| Оксид алюминия | адсорбция | амины, спирты, стероиды, липиды, афлатоксины, желчные кислоты, витамины, алкалоиды |
| ПЭИ целлюлоза | ионообменник | нуклеиновые кислоты, нуклеотиды, нуклеозиды, пурины, пиримидины |
| Силикат магния | адсорбция | стероиды, пестициды, липиды, алкалоиды |
Хроматографические колонки — хороший справочный материал для получения дополнительной информации о различных типах колонок и неподвижных фаз.
Растворитель (подвижная фаза)
Правильный выбор растворителя, возможно, является наиболее важным аспектом ТСХ, и определение наилучшего растворителя может потребовать определенного количества проб и ошибок. Как и при выборе планшета, помните о химических свойствах аналитов. Обычный исходный растворитель представляет собой 1:1 гексан:этилацетат. Изменение соотношения может иметь ярко выраженный эффект \(R_f\). Значения \(R_f\) варьируются от 0 до 1, где 0 указывает на очень низкую полярность растворителя, а 1 указывает на очень высокую полярность растворителя. При выполнении вашего эксперимента вы не хотите, чтобы ваши значения были равны 0 или 1, потому что ваши компоненты, которые вы разделяете, имеют разные полярности. Если значение равно 0, вам необходимо увеличить полярность растворителя, поскольку образец не движется и прилипает к неподвижной фазе. Если значение равно 1, вам необходимо уменьшить полярность растворителя, поскольку соединение не может быть отделено.
Если известно, что один компонент смеси нерастворим в данном растворителе, а другой компонент свободно в нем растворим, это часто дает хорошее разделение. Скорость перемещения соединений вверх по пластине зависит от двух факторов:
- Если соединение растворимо в растворителе, оно будет перемещаться вверх по пластине для ТСХ
- Насколько хорошо соединение относится к неподвижной фазе. Если соединению нравится стационарная фаза, оно будет прилипать к ней, что заставит его не двигаться очень далеко на хроматограмме.
Вы сможете определить, какой именно, посмотрев на значение \(R_f\).
Кислоты, основания и сильно полярные соединения часто дают полосы, а не пятна в нейтральных растворителях. Полосы затрудняют вычисление \(R_f\) и могут перекрывать другие пятна. Добавление нескольких процентов уксусной или муравьиной кислоты к растворителю может исправить появление полос от кислот. Точно так же для оснований добавление нескольких процентов триэтиламина может улучшить результаты.
Для полярных соединений добавление нескольких процентов метанола также может улучшить результаты.
При использовании химических красителей следует также учитывать летучесть растворителей. Любой растворитель, оставшийся на тарелке, может вступить в реакцию с пятном и скрыть пятна. Многие растворители можно удалить, оставив их на столе на несколько минут, но для очень нелетучих растворителей может потребоваться некоторое время в вакуумной камере. Летучие растворители следует использовать только один раз. Если подвижную фазу использовать повторно, результаты не будут согласованными или воспроизводимыми.
Полезные смеси растворителей
- Растворитель, который можно использовать для разделения смесей сильно полярных соединений, представляет собой этилацетат:бутанол:уксусная кислота:вода, 80:10:5:5.
- Для разделения сильноосновных компонентов приготовьте смесь 10% NH 4 OH в метаноле, а затем приготовьте смесь от 1 до 10% в дихлорметане.
- Смеси 10% метанола или менее в ДХМ могут использоваться для разделения полярных соединений.
Пипетки
- Пятна наносятся на планшет с помощью очень тонких стеклянных пипеток. Капилляр должен быть достаточно тонким, чтобы нанести его аккуратным пятном, но не настолько тонким, чтобы препятствовать поглощению достаточного количества анализируемого вещества. Вот популярный метод изготовления пипеток для ТСХ.
- Нагрейте стеклянный капилляр в самом кончике пламени горелки Бунзена, пока он не станет гибким, а затем раздвиньте концы, пока центр капилляра не станет значительно уже. Сломайте его пополам и используйте тонкий конец, чтобы нанести пятна.
Пятно и проявление
Для проявления пластины ТСХ требуется проявочная камера или сосуд. Это может быть простая банка с широким горлышком, но есть и более специализированная стеклянная посуда для больших тарелок. В камере должно быть достаточно растворителя, чтобы только покрыть дно. Он также должен содержать кусок фильтровальной бумаги или другой абсорбирующий материал для насыщения атмосферы парами растворителя.
Наконец, он должен иметь крышку или другое покрытие, чтобы свести к минимуму испарение.
- Отрежьте тарелку до нужного размера и с помощью карандаша (никогда не используйте ручку) аккуратно проведите прямую линию на тарелке примерно в 1 см от дна. Не прилагайте чрезмерных усилий при записи на пластине для ТСХ, так как это приведет к удалению стационарной фазы. Важно использовать карандаш, а не ручку, потому что чернила обычно перемещаются вверх по пластине вместе с растворителем. Пример разделения черных чернил показан в разделе «Примеры».
- С помощью пипеток для ТСХ нанесите каплю аналита на линию. Убедитесь, что на планшете нанесено достаточное количество образца. Это можно сделать с помощью коротковолнового УФ. Должно появиться фиолетовое пятно. Если пятно не видно, необходимо нанести на планшет больше образца. Если доступен стандарт целевого соединения, хорошей практикой является создание совместного пятна путем нанесения стандарта на пятно неизвестной смеси. Это обеспечивает идентичность целевого соединения.
- Поместите пластину в камеру как можно ровнее и прислоните ее к стенке. Никогда не позволяйте объемному растворителю подниматься выше линии, которую вы нарисовали. Позвольте капиллярному действию вытянуть растворитель вверх по пластине, пока он не будет примерно на 1 см от конца. Никогда не позволяйте растворителю мигрировать до конца пластины.
- Снимите пластину и сразу же проведите карандашом линию на поверхности растворителя.
- Используйте коротковолновый ультрафиолетовый свет и обведите показанные компоненты карандашом.
Это обеспечивает идентичность целевого соединения.Визуализация
Если используются флуоресцентные пластины, ряд соединений можно увидеть, освещая пластину коротковолновым УФ-излучением. Закалка вызывает темные пятна на поверхности пластины. Эти темные пятна следует обвести карандашом. Для соединений, которые не активны в УФ-излучении, можно использовать ряд химических красителей.
Они могут быть очень общими или специфичными для конкретной молекулы или функциональной группы.
Йод – одно из самых распространенных пятен. Планшеты помещают в банку, содержащую кристаллы йода, или покрывают силикагелем с дисперсным йодом примерно на одну минуту. Большинство органических соединений временно окрашиваются в коричневый цвет. Некоторыми популярными красителями общего назначения являются перманганат, молибдат аммония церия (CAM) и п-анисовый альдегид. Их можно хранить в банках, в которые погружают пластины, или в бутылках с распылителем.
Для проявления пластины с марганцовкой распылите или окуните пластину и нагрейте ее с помощью фена. Держите пластину лицевой стороной вверх на высоте 10–20 см над феном до тех пор, пока не испарится основная масса воды. Затем переместите пластину на 5-10 см выше фена и нагревайте ее до появления белых/желтых/коричневых пятен. При перегреве вся пластина становится коричневой, а пятна становятся неразличимыми. Если используются стеклянные пластины, часто легче увидеть пятна через подложку, потому что ее труднее перегреть.
Пластины, окрашенные САМ и п-анисальдегидом, проявляют аналогичным образом. Перегрев пластин, окрашенных методом CAM, окрашивает все в синий цвет.
Общие проблемы в TLC
В TLC есть общие проблемы, которых следует избегать. Обычно эти проблемы можно решить или избежать, если обучить правильным методам.
- Слишком большое пятно s: Размеры пятна вашего образца не должны превышать 1-2 мм в диаметре. Пятна компонента никогда не будут больше или меньше исходного пятна образца. Если у вас слишком большое пятно, это может привести к перекрытию пятен других компонентов с аналогичными значениями \(R_f\) на вашей пластине для ТСХ. Если происходит перекрытие, будет трудно разрешить различные компоненты.
- Неравномерное продвижение фронта растворителя : Неравномерное продвижение подвижной фазы является распространенной проблемой, возникающей при ТСХ. Последствиями могут быть неточные значения R f из-за неравномерного продвижения точек начала образца. Это неравномерное продвижение может быть вызвано несколькими факторами, перечисленными ниже.
Это неравномерное продвижение может быть вызвано несколькими факторами, перечисленными ниже.- Без плоского дна . При размещении пластины для ТСХ в камеру поместите нижнюю часть пластины на край камеры (обычно это стеклянный контейнер (например, стакан)) и наклоните верхнюю часть пластины вдоль другой стороны камеры. Кроме того, убедитесь, что пластина для ТСХ размещена в камере равномерно. Не наклоняйте пластину и не ставьте ее под углом.
- Недостаточно растворителя . Растворителя должно быть достаточно (зависит от размера камеры), чтобы пройти по всей длине пластины ТСХ.
- Пластина обрезана не ровно . Рекомендуется использовать линейку, чтобы пластина обрезалась ровно.
Вода редко используется в качестве растворителя, потому что она дает неровный фронт кривой, что в основном объясняется ее поверхностным натяжением.
- Полосы : Если пятно образца слишком концентрированное, вещество будет перемещаться вверх по стационарной фазе в виде полосы, а не отдельной отдельной точки. Другими словами, растворитель не может справиться с концентрированным образцом и в результате перемещает столько вещества, сколько может, вверх по неподвижной фазе. Вещество, которое он не может сдвинуть, остается позади. Этого можно избежать, разбавив раствор пробы. Чтобы убедиться, что у вас достаточно раствора, используйте коротковолновый ультрафиолетовый свет, чтобы увидеть, видно ли пятно (обычно фиолетового цвета), как указано ранее.
- Пятно : Образец должен находиться выше уровня растворителя. Если уровень растворителя покрывает образец, пятно образца будет смыто растворителем до того, как оно переместится вверх по пластине для ТСХ. Пример показан ниже.
Другими словами, растворитель не может справиться с концентрированным образцом и в результате перемещает столько вещества, сколько может, вверх по неподвижной фазе. Вещество, которое он не может сдвинуть, остается позади. Этого можно избежать, разбавив раствор пробы. Чтобы убедиться, что у вас достаточно раствора, используйте коротковолновый ультрафиолетовый свет, чтобы увидеть, видно ли пятно (обычно фиолетового цвета), как указано ранее.Пример: анализ коммерческих анальгетиков
Тонкослойная хроматография трех анальгетиков и кофеина в УФ-излучении. свет был проведен для того, чтобы показать, что разделение происходит. Это не рекомендуемая техника в лаборатории.
Из-за характера опасности ультрафиолетового излучения повсюду использовались защитные очки из поликарбоната (которые поглощают коротковолновый ультрафиолетовый свет) и резиновые перчатки.
Пять образцов анализировали на одной пластине для ТСХ. Образцы были (слева направо на планшете):
- Ибупрофен (ОИТ)
- кофеин (КАФ)
- ты? = коммерческое «обезболивающее» лекарство, используемое как неизвестное
- Ацетаминофен (ПАР)
- Аспирин (АСП)
Образцы растворяли в этаноле для нанесения на планшет. Планшет для ТСХ подвергали воздействию коротковолнового УФ-излучения в открытом стакане. света с использованием этилового спирта в качестве элюирующего растворителя.
Разделение образцов. (Бесплатно для образовательных учреждений, Найджел Болдуин через chemligin). На анимации можно наблюдать движение темно-фиолетовых пятен (образцов) во время движения пластины.
Оригинальный фильм можно посмотреть здесь.
Легко увидеть, какие два активных ингредиента в неизвестном коммерческом болеутоляющем средстве можно легко увидеть, сравнив пятна со стандартными эталонными материалами, расположенными с обеих сторон (кофеин и ацетаминофен).
Преимущества и недостатки TLC
TLC очень прост в использовании и недорог. Студентов можно обучить этому методу и применять его аналогичные принципы к другим хроматографическим методам. Для ТСХ требуется небольшое количество материалов (камера, часовое стекло, капилляр, пластина, растворитель, карандаш и УФ-свет). Поэтому, как только будет найден лучший растворитель, его можно будет применять в других методах, таких как высокоэффективная жидкостная хроматография. На пластине для ТСХ можно разделить более 1 соединения, если для каждого соединения предпочтительна подвижная фаза. Растворители для пластины ТСХ можно легко заменить, и можно использовать несколько разных растворителей в зависимости от желаемых результатов.
Как указывалось ранее, ТСХ можно использовать для обеспечения чистоты соединения. Чистоту очень легко проверить с помощью УФ-света. Идентификацию большинства соединений можно выполнить, просто проверив литературные значения \(R_f\). Вы можете легко изменить условия хроматографии, чтобы улучшить оптимизацию разрешения конкретного компонента.
Пластины для ТСХ не имеют длинных стационарных фаз. Поэтому продолжительность разделения ограничена по сравнению с другими хроматографическими методами. Кроме того, предел обнаружения намного выше. Если вам потребуется более низкий предел обнаружения, вам придется использовать другие хроматографические методы. ТСХ работает как открытая система, поэтому такие факторы, как влажность и температура, могут повлиять на результаты вашей хроматограммы.
Ссылки
- Touchstone, Joseph C. Практика тонкослойной хроматографии . 2-е изд. Нью-Йорк: Wiley, 1983. Печать.
Гейсс, Фридрих. Основы тонкослойной хроматографии Планарная хроматография .
Гейдельберг: А. Хютиг, 1987. Печать.Touchstone, Joseph C. Практика тонкослойной хроматографии . 3-е изд. Нью-Йорк: Wiley, 1992. Печать.
Рисунки: «Тонкослойная хроматография -.» Википедия, бесплатная энциклопедия . Веб. 03 декабря 2009 г..
Гейдельберг: А. Хютиг, 1987. Печать.Проблемы и решения
Рис. 3: Пластина для ТСХ в УФ-свете со значениями пройденного расстояния растворителем и компонентами.
Дано:
#1=1,4 см
#2= 1,5 см
#3= 3,1 см
#4= 3,6 см
Используя только предоставленную информацию и приведенный выше рисунок, ответьте на перечисленные проблемы ниже.
- Что такое R f значение для компонента №2?
- Какое значение R f для компонента № 3?
- Каково относительное значение удерживания для компонентов № 1 и № 4, причем № 4 является соединением x?
- Используя ответы на вопросы 1 и 2 и предполагая, что компоненты 2 и 3 являются разными соединениями, какой компонент следует считать более полярным? Объяснять.
Ответы
- 1,5/4,4=0,34
- 3,1/4,4=0,70
- 1,4/3,6=0,39
- Компонент № 2 следует считать более полярным, поскольку он имеет более низкое значение R f , что означает, что он прилипает к неподвижной фазе намного сильнее, чем компонент № 3, и, следовательно, движется медленнее в подвижной фазе.
Тонкослойная хроматография распространяется под лицензией CC BY-NC-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована LibreTexts.
- Наверх
- Была ли эта статья полезной?
- Тип изделия
- Раздел или Страница
- Лицензия
- CC BY-NC-SA
- Версия лицензии
- 4,0
- Теги
- фактор удерживания
- ТЛК
Советы и рекомендации для лаборатории: устранение неполадок с колонками и альтернативные варианты
Колоночная хроматография — широко используемый метод очистки в лабораториях по всему миру.
Если все сделано правильно, он может просто и быстро выделить нужные соединения из смеси. Но, как и во многих аспектах практической химии, быстрая и эффективная установка и запуск колонки — это то, на что могут уйти годы. Здесь мы приводим некоторые советы и рекомендации по работе с колонкой, поиску и устранению некоторых проблем, часто возникающих при колоночной хроматографии, а также некоторые «быстрые и грязные» альтернативы полной колонке.
Запуск колонки
Ранее мы рассмотрели, как наполнить колонку и как выбрать необходимое оборудование и растворители. После того, как вы настроите это, вы будете готовы загрузить и запустить свою колонку. Загрузка колонки включает в себя помещение образца непосредственно на верхнюю часть колонки и предоставление ему возможности абсорбироваться кремнеземом.
Для загрузки колонки:
- Растворите образец в минимальном количестве растворителя (5–10 капель). Можно использовать немного более полярный растворитель, чем тот, который вы будете использовать для колонки, если это способствует растворению образца. Если вам нужно использовать растворитель, такой как дихлорметан или что-то более сильное, метод сухой загрузки, описанный ниже, может быть предпочтительнее.
- С помощью пипетки или шприца с толстой иглой накапайте образец прямо на верхнюю часть силикагеля. Старайтесь не тревожить поверхность. В идеале образец должен быть равномерно распределен по поверхности так, чтобы он образовывал тонкую горизонтальную полосу.
- После добавления всего образца дайте колонке стечь, чтобы уровень растворителя коснулся верхней части силикагеля. №
- Аккуратно добавьте слой песка (около 2–5 мм). Это поможет предотвратить нарушение поверхности кремнезема при добавлении большего количества растворителя.
- Используйте пипетку, чтобы осторожно добавить больше растворителя, чтобы уровень растворителя был примерно на 10 мм выше поверхности песка.
- Дайте этому растворителю стечь, пока уровень растворителя не будет примерно на 1–2 мм выше верхней части песка.
- Повторите шаги 5 и 6 еще один или два раза. Это гарантирует, что ваш образец абсорбируется кремнеземом.
- Наконец, добавьте необходимое количество растворителя. Теперь вы готовы начать работу со своей колонкой.
Если вам нужно использовать растворитель, такой как дихлорметан или что-то более сильное, метод сухой загрузки, описанный ниже, может быть предпочтительнее.
Это гарантирует, что ваш образец абсорбируется кремнеземом.Если ваше соединение плохо растворяется в системе растворителей, обеспечивающей наилучшее разделение, можно загрузить образец в колонку всухую.
Для сухой загрузки состава вам потребуются:
Круглодонная колба
Сухой кремнезем
Растворитель, в котором образец полностью растворяется
Роторный испаритель
9 0023 Метод:- Растворение образец в соответствующем растворителе. Перелейте его в круглодонную колбу, если он еще не в ней.
- Добавьте в растворенный образец сухой кремнезем (примерно в 10–20 раз больше массы образца).
- Аккуратно взболтайте или перемешайте, чтобы убедиться, что весь кремнезем взвешен в растворе.
- Аккуратно испаряйте растворитель с помощью роторного испарителя, пока кремнезем не станет сухим и сыпучим. Если это все еще масло, добавьте еще силикагеля и повторите процедуру.
- Осторожно добавьте растворитель в колонку так, чтобы уровень растворителя был примерно на 2–3 см выше верхней части силикагеля. Используйте пипетку, чтобы убедиться, что поверхность кремнезема не нарушена.
- Насыпьте сухой кремнезем, насыщенный вашим образцом, в колонку и дайте ему отстояться. Следите за тем, чтобы уровень растворителя всегда оставался выше верхней части силикагеля и не было пузырьков. Лучший способ сделать это — медленно добавлять насыщенный кремнезем.
- Выполните шаги 4–8 описанного выше метода влажной загрузки для полного поглощения образца колонкой.
Если это все еще масло, добавьте еще силикагеля и повторите процедуру.
Сбор фракций
Чтобы начать сбор фракций, поместите подходящий контейнер под колонку и откройте кран или кран. Для каждой колонки существует оптимальная скорость потока. Отрегулируйте запорный кран, чтобы контролировать поток. При слишком малом расходе диффузионные процессы приведут к расширению полосы (рис.
1, а). Если слишком быстро, времени для уравновешивания не хватит, и соединение будет вытесняться по колонке, оставляя за собой длинный хвост (рис. 1, в). Для колонок малого диаметра оптимальная скорость ниже, чем для колонок большего диаметра. Следовательно, колонки большего размера могут работать с более высокой скоростью потока, чем колонки меньшего размера.
Рис. 1. Изменение скорости потока может повлиять на качество разделения. Оптимальный расход показан на b).
Ни в коем случае нельзя допускать, чтобы уровень растворителя опускался ниже уровня силикагеля («вытекать всухую»). Растворитель следует пополнять регулярно и задолго до того, как это может произойти. Долейте растворитель, когда над защитным слоем песка останется более 2 см растворителя. Раннее добавление растворителя, т. е. когда растворитель еще есть в колонке, также поможет свести к минимуму нарушение поверхности кремнезема и результирующее разрушение любых полос, все еще присутствующих в верхней части колонки.
Будет мертвый объем, в котором не будет сэмпла. Размер мертвого объема зависит от размера колонки и разделяемых соединений. Вы можете увидеть линию, соответствующую полярному растворителю, использованному для растворения образца. Это может быть хорошим руководством для того, когда вы должны начать собирать дроби. Если вы не видите линию от полярного растворителя, отметьте начальный уровень растворителя, нарисовав на внешней стороне колонки непостоянной ручкой. Сделайте вторую отметку на колонке под первой, соответствующую двум третям длины кремнезема (рис. 2). Как только уровень растворителя упадет ниже второй отметки, самое время начать сбор фракций. Если у вас есть какие-либо сомнения относительно положения вашего соединения в колонке, начните собирать фракции раньше, а не позже.
Рисунок 2. Оценка мертвого объема.
Размер фракции
Для больших колонок нет смысла собирать много мелких фракций: в конечном итоге они будут рекомбинированы.
Однако сбор только нескольких крупных фракций может означать, что вы получите две полосы в одной и той же фракции, особенно если полосы отрываются от колонки близко друг к другу или есть хвост ведущей полосы.
В качестве приблизительного ориентира по идеальному размеру фракции см. Таблицу 1.
Таблица 1. Приблизительные размеры фракций для колонок разного размера.
Как узнать, какая из собранных фракций содержит мой продукт?
Нанесите немного каждой фракции на пластину для ТСХ и проявите ее так же, как при тестовой ТСХ. Сделайте пластины для ТСХ большего размера, чем обычно (примерно 5 x 7 см), чтобы вы могли проверить 5–10 фракций на пластине.
Дополнительные сведения см. в разделе Как запустить тестовый TLC.
Колоночная флэш-хроматография
Если вы используете флэш-колонку, необходимо контролировать еще один важный параметр: давление.
Давление газа обычно составляет 1–2 фунта на кв.
дюйм. Это может быть выше (2–4 фунта на квадратный дюйм), если вы используете очень мелкий кремнезем. Для вязких растворителей, таких как бутанол или вода, также может потребоваться давление выше 2 фунтов на квадратный дюйм.
Абсолютный предел для стеклянных колонок составляет 7 фунтов на кв. дюйм !
Стеклянный вход для газа можно зафиксировать вручную или с помощью пластиковой быстроразъемной скобы, поскольку она сорвется, если давление станет слишком высоким. Использование других зажимов или методов крепления впускного отверстия для газа не рекомендуется. Стеклянные впускные отверстия для газа также могут разбиться, если сброс давления приведет к их падению или иному удару о твердую поверхность. Для дополнительной безопасности газ может подаваться через иглу шприца, проткнутую незащищенной резиновой перегородкой. Перегородка выскочит, если давление станет слишком высоким, но не сломается при ударе.
Устранение неполадок
Ранее мы рассмотрели, как упаковать колонку и как выбрать необходимое оборудование и растворители.
Но как бы тщательно вы ни упаковывали колонку, выбирали растворители или запускали колонку, все равно что-то может пойти не так. Во-первых, не паниковать; часто все не так плохо, как кажется на первый взгляд. Далее, помните, что вы не одиноки. Хотя каждая проблема уникальна, многие люди сталкивались с подобными проблемами и находили решения. Здесь мы представляем некоторые из наиболее распространенных проблем и их наиболее вероятные решения (табл. 2).
Таблица 2. Общие проблемы, возникающие при колоночной хроматографии, и их решения.
Двухмерная ТСХ
Двумерная ТСХ полезна для определения стабильности вашего соединения на силикагеле или для образцов, содержащих большое количество компонентов.
Для проведения 2D-ТСХ вам потребуется:
Лист ТСХ
Ножницы/нож Стэнли/канцелярский нож
Карандаш
Стеклянный контейнер, например, небольшой стакан с часовым стеклом или чашка Петри как крышка
Исследуемый(е) растворитель(и)
Капиллярный корректор для ТСХ или микропипетка (см.
Как сделать капиллярный корректор для ТСХ)
Пинцет
УФ-лампа или раствор перманганата калия для визуализации ТСХ
- Разрежьте лист TLC на квадрат. Хороший размер — 7 см x 7 см, но сначала убедитесь, что он поместится в контейнер с растворителем.
- Налейте растворители, которые вы будете использовать для колонки, в стеклянный контейнер. Растворитель должен находиться на глубине 2–3 мм, чтобы пятнистый образец не был погружен в воду. Это гарантирует, что образец не растворится в растворителе и не переместится вместе с растворителем вверх по пластине ТСХ. №
- С помощью капиллярного дозатора или микропипетки «нанесите» часть образца на планшет в левом нижнем углу (рис. 3, а). Пятно должно находиться примерно в 0,5–1 см от нижнего и левого краев и иметь диаметр 1–2 мм.
- Поместите полоску для ТСХ в контейнер с растворителем(ями).
- Подождите и регулярно проверяйте TLC. Не перемещайте и не трогайте планшет или контейнер для ТСХ, так как это вызовет рябь в растворителе и неравномерное продвижение фронта растворителя вверх по планшету.
- Когда фронт растворителя окажется на расстоянии 0,5–1 см от верха планшета, осторожно выньте планшет из контейнера с помощью пинцета.
- Дайте растворителю испариться.
- Поверните планшет на 90° так, чтобы исходная точка образца находилась в правом нижнем углу. Пятна компонентов (если они видны невооруженным глазом) образуют горизонтальную линию вдоль дна пластины (рис. 3, в).
- Поместите пластину для ТСХ обратно в контейнер с растворителем(ями).
- Подождите и регулярно проверяйте TLC. Не перемещайте и не трогайте планшет или контейнер для ТСХ.
- Когда фронт растворителя окажется на расстоянии 0,5–1 см от верха планшета, осторожно выньте планшет из контейнера с помощью пинцета.
- Дайте растворителю на пластине испариться, а затем визуализируйте пластину с помощью УФ-лампы или раствора с перманганатом калия.
- Отметьте положение всех точек карандашом. Проведите диагональную линию от угла, где был замечен образец, через пятно образца к противоположному углу. Соединения, устойчивые на кремнеземе, появятся на диагонали. Если соединение разлагается на кремнеземе, его пятно будет ниже диагональной линии (рис. 3).
Соединения, устойчивые на кремнеземе, появятся на диагонали. Если соединение разлагается на кремнеземе, его пятно будет ниже диагональной линии (рис. 3).Рис. 3. Установка и процедура проведения двумерной ТСХ для определения стабильности соединения на силикагеле.
Если вы обнаружите, что ваше соединение неустойчиво к диоксиду кремния, рассмотрите возможность использования оксида алюминия или альтернативного метода очистки, такого как кристаллизация или дистилляция. Также можно отложить очистку вашего соединения и перенести весь образец на следующий шаг в вашей последовательности. В зависимости от следующей реакции ваше соединение может быть преобразовано во что-то более стабильное по отношению к силикагелю и более легко очищаемое.
Альтернативы полным столбцам:
Столбцы могут занимать много времени и не всегда необходимы. Если ваш образец представляет собой твердое вещество, перекристаллизация может быть более быстрым и простым методом удаления примесей.
Если ваш образец содержит только незначительные примеси, пробка из кремнезема может быть более быстрой альтернативой. Для небольших образцов (~ 50 мг и менее) микроколонка может быть запущена в несколько раз быстрее, чем полная колонка. Эти «быстрые и грязные» методы не обеспечивают такого же хорошего разделения, как полная колонка, потому что образец проводит меньше времени в контакте с силикагелем. Однако в условиях, описанных выше, они могут сэкономить много времени и ресурсов.
Кремнеземная заглушка
Кремнеземная заглушка является грубой альтернативой полной колонке. Он подходит только для образцов с высоким значением R f и небольшим количеством примесей, которые прилипают близко к базовой линии (рис. 4).
Рис. 4. Пример пластины для ТСХ, на которой показан образец, который может быть пригоден для очистки с помощью силикагелевой пробки.
Установка кремнеземной пробки аналогична колонне с фриттой, за исключением того, что она выполняется в воронке с фриттой и боковым ответвлением для подключения к вакуумной линии или водяному насосу (рис.
5). На дно воронки с фриттой насыпают тонкий слой песка, чтобы предотвратить прохождение кремнезема через фритту. Кремнезем помещается поверх песка методом суспензии (см. Наполнение колонны). Затем образец загружается на кремнезем так же, как и в колонке.
Рис. 5. Установка для запуска кремнеземной пробки.
Размер воронки и количество растворителя, собранного в виде фракций, будут зависеть от количества очищаемого образца. Фракции собираются в гораздо больших объемах, чем с помощью колонки. Типичные размеры фракций составляют 100–200 мл. Вы должны стремиться заполнить круглодонные колбы наполовину. Если колбы заполнены более чем наполовину, вы рискуете потерять часть пробы в вакуумной линии или водяном насосе.
Если вы используете вакуумную линию, убедитесь, что вакуум не слишком высокий. Во избежание этого держите кран частично открытым. Высокий вакуум в системе может привести к ударам в колбе и потере образца через вакуумную линию. Высокий вакуум также затрудняет удаление вакуумной линии, что может привести к тому, что силикагель будет работать всухую, если вакуум не будет удален достаточно быстро.
По этим причинам водяной насос предпочтительнее высоковакуумной линии.
Для запуска кремниевой пробки вам потребуется:
Воронка со фриттовым стеклом
Несколько круглодонных колб (хорошо ориентироваться от 4 до 6. Всегда лучше иметь под рукой больше, чем вам действительно нужно)
Растворители, которые будут использоваться
Вакуумная линия или вода насос
Метод:
- Зажмите круглодонную колбу и поместите воронку с пористым стеклом сверху.
- Добавьте в воронку слой песка (около 0,5 см).
- Добавьте кремнезем в воронку в виде суспензии. Также можно использовать метод сухой упаковки 2, но с учетом количества кремнезема и ширины воронки метод суспензии является очень быстрым и простым.
- Аккуратно постучите по стенке воронки пробковым кольцом или куском вакуумной трубки, чтобы помочь осесть кремнезему и удалить любые пузырьки.
- Добавляйте растворитель, пока воронка почти не заполнится.
- Ненадолго подсоедините вакуумную линию к боковому отводу воронки. Удалите его, когда уровень растворителя будет примерно на 2–3 мм выше уровня кремнезема.
- Дайте растворителю стечь под действием силы тяжести, пока он не выровняется с кремнеземом.
- Промойте стенки воронки, пипетируя растворитель по бокам. Будьте осторожны, чтобы не нарушить поверхность кремнезема.
- Нанесите образец на кремнезем, равномерно нанеся пипеткой на поверхность кремнезема.
- Добавьте достаточное количество растворителя, чтобы кремнезем не высох на следующем этапе (должно быть достаточно прибл. 5 мм над уровнем кремнезема).
- Заменить круглодонную колбу на пустую.
- Медленно добавляйте растворитель, чтобы не повредить поверхность.
- Вакуумируйте до тех пор, пока уровень растворителя не будет примерно на 2–3 мм выше уровня кремнезема.
- При необходимости повторите шаги 10–13.
- Протестируйте каждую фракцию с помощью ТСХ, чтобы определить, какая из них содержит желаемый продукт.
Микроколонка
Если у вас есть небольшой образец (< 50 мг), содержащий лишь незначительные примеси, использование микроколонки может избавить вас от необходимости проводить полную колонку. Микроколонки, как следует из названия, представляют собой миниатюрные колонки, которые можно быстро запустить. Они также идеально подходят для разделения, требующего градиента растворителя, так как растворитель добавляется в небольших количествах, поэтому часто можно разделить соединения с очень похожими значениями R f значений таким образом.
Микроколонка готовится с использованием обычной одноразовой стеклянной пипетки Пастера и настраивается почти так же, как колонка (рис. 6). Следует выбрать систему растворителей, которая дает более низкое значение R f , чем обычно, то есть значение R f , равное 0,2, подходит для микроколонки по сравнению со значением 0,3 для полной колонки.
Рис.
6. Установка для запуска микроколонки.
Для запуска микроколонки вам потребуется:
Одноразовая стеклянная пипетка (вторая пипетка может использоваться для настройки первой)
Вата или стекловата
Силикагель
Песок (дополнительно)
9 0023 Колба для пипетки (для флэш-хроматографии)Маленькая воронка/бумажная воронка
Метод:
- Закрепите пипетку в вертикальном положении с помощью зажимной стойки.
- Поместите небольшой шарик ваты или стекловаты в самое узкое место пипетки. Вторую пипетку можно использовать, чтобы поставить шарик на место. Шарик не должен быть слишком плотно упакован, так как это будет препятствовать потоку растворителя.
- Добавьте небольшое количество песка, чтобы обеспечить ровную поверхность для кремнезема (необязательно). Песок должен равномерно покрывать вату или стекловату, но не более 2 мм в толщину.
- Насыпьте сухой кремнезем в пипетку, используя небольшую воронку или бумажную воронку. Оставьте около 3–5 см свободного от кремнезема пространства вверху.
- Добавьте растворитель в верхнюю часть пипетки и дайте ему стечь. Грушу пипетки можно прикрепить к верхней части и сжать в этой точке, чтобы ускорить поток растворителя и способствовать более плотной упаковке кремнезема.
- Добавьте соединение и элюируйте как обычно. Используйте грушу пипетки, чтобы увеличить давление и скорость потока.
- Часто добавляйте растворитель, чтобы силикагель не высох.
Оставьте около 3–5 см свободного от кремнезема пространства вверху.Дополнительным преимуществом использования микроколонки является то, что после ее завершения ее можно утилизировать в контейнере для острых предметов без необходимости очистки.
Резюме
На этом мы завершаем наше исследование колоночной хроматографии. Теперь вы должны быть в состоянии выбрать, какая система растворителей требуется для вашего образца, решить, какой размер колонки использовать, и узнать, сколько силикагеля необходимо. После того, как вы выбрали их, вам необходимо тщательно упаковать колонку, так как пузырьки воздуха и трещины в силикагеле могут свести на нет всю тщательную подготовку, которую вы проделали при выборе устройства.
Мы видели, что размер собранных фракций зависит от размера колонки и R f и что скорость потока растворителя может влиять на разделение. Мы также рассмотрели некоторые распространенные проблемы, с которыми вы можете столкнуться, и способы их решения или даже избежания – и столбцы – с помощью одного из «быстрых и грязных» приемов.
Наконец, последний совет по работе с колонкой: НИЧЕГО не выбрасывайте, пока не будете полностью уверены, что дроби у вас есть именно те, которые вам нужны. Слишком легко предположить, что пятно, которое присутствует только в одной фракции, является незначительной примесью, когда на самом деле это продукт, который вы пытались получить в течение последних нескольких дней/недель/месяцев.
Глоссарий общих терминов, используемых при колоночной хроматографии
Колоночная хроматография | Метод очистки индивидуальных химических соединений из смесей |
Колоночная флэш-хроматография | Колоночная хроматография, проводимая под внешним давлением с помощью сжатого воздуха или N 2 . |
Неподвижная фаза/абсорбент/диоксид кремния | Твердый материал, используемый в колонне. Обычно кремнезем (SiO 2 ), но иногда оксид алюминия (Al 2 O 3 ). |
Подвижная фаза/Растворитель/Элюент | Жидкость слилась по колонке. |
Значение сетки | Значение сетки описывает размер частиц стационарной фазы. Высокие значения сетки означают более мелкие частицы. |
Глинозем типа I, II или III | Глинозем доступен в трех типах в зависимости от содержания воды. В типе I меньше всего воды, в типе III больше всего. |
Лента/точка/элюат | Раздел столбца, содержащий соединения. |
Расширение ленты | Диффузионные процессы в колонке вызывают растекание пробы. Это расширение полосы неизбежно, но его можно свести к минимуму, сократив время нахождения образца в колонке. Правильная оптимизация всех параметров сведет к минимуму расширение диапазона. |
Хвосты/Размазывание/Штрихование/Размытие | Все термины, используемые для описания чрезмерного расширения полос на колонке или планшете для ТСХ, из-за которого полосы или пятна сливаются. |
Набивка колонки | Процесс настройки столбца. Включает добавление кремнезема, растворителя и обеспечение хорошего уплотнения кремнезема без пузырьков или зазоров. |
Загрузка столбца | Процесс добавления образца в начало столбца. |
Запуск колонны | Процесс сбора и тестирования фракций по мере их элюирования с колонки. |
Для элюирования | Буквально: вымывать. Используется в хроматографии для обозначения «сойти с колонки». |
Дроби | Порции растворителя, собранные со дна колонны. Обычно собирают в пробирки в объеме 10–50 мл. |
Система растворителей | Комбинация двух или более растворителей, используемых в качестве подвижной фазы. |
Тонкослойная хроматография (ТСХ) | Хроматография на стеклянном или алюминиевом листе или пластинах, покрытых тонким слоем кремнезема или другой неподвижной фазы. |
Капиллярный ТСХ Spotter/Spotter | Приспособление, используемое для добавления образца на планшет для ТСХ. (См.: Как сделать капиллярный ТСХ-корректировщик) |
R f Значение | Мера того, насколько далеко соединение или растворенное вещество перемещается в данном растворителе или системе растворителей. |
Передняя панель с растворителем | Передняя кромка растворителя. Это перемещает вниз по колонке, но вверх по пластине ТСХ |
Базовый уровень | В ТСХ — линия, на которой находится образец. |
Разрешено/решение/разделение | Мера того, насколько хорошо каждый компонент в образце изолирован от других компонентов. Хорошее разрешение или разделение означает, что каждый компонент можно чисто и легко собрать в отдельные фракции. |
Часто используется в лабораториях, но его следует избегать в формальной письменной/речевой форме. | |
К колонке/колонне | Может использоваться как глагол в лаборатории, но его следует избегать при написании. Предпочтительная фраза в статьях: «Х был очищен колоночной хроматографией» или «Х был очищен колоночной флэш-хроматографией». |
Для работы всухую | Когда уровень растворителя падает ниже уровня кремнезема. Это может привести к образованию пузырьков и трещин в кремнеземе, что нарушит разделение соединений. |
Это стало стандартным методом, а колоночную хроматографию часто называют гравитационной хроматографией, чтобы отличить ее.
Полоса используется для обозначения фактического столбца, а пятно используется для описания ТСХ.
Влажная загрузка включает в себя растворение образца в минимальном количестве растворителя и пипетирование его сверху силикагеля. Сухая загрузка описана в статье выше.
Используется в качестве краткого руководства по колоночной и флэш-хроматографии.
Также верхняя часть колонки, куда загружается образец.