Хроматография – физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами – неподвижной (сорбент) и подвижной (элюент) – в результате многократного повторения актов сорбции и десорбции.
Подвижная фаза (газ, жидкость) непрерывно перемещается вдоль неподвижной фазы (твердое тело, жидкость), при этом частицы разделяемых веществ многократно переходят из подвижной фазы в неподвижную и обратно.
Разделение веществ основано на различном сродстве разделяемых веществ к подвижной и неподвижной фазам. Различие в сродстве приводит к различию в скоростях движения частиц разделяемых веществ вместе с подвижной фазой и к их разделению.
Требования для хроматографических методов анализа: наличие ПФ и НФ; многократное повторение актов сорбции и десорбции разделяемых компонентов, перемещающихся вместе с подвижной фазой вдоль неподвижной фазы; быстрое установление равновесия: сорбция ↔ десорбция.
Классификация методов хроматографии 1По технике выполнения: а) колоночная -элюентная б) плоскостная -тонкослойная -бумажная в) капиллярная.
Колоночная хроматография– для разделения компонентов используют хроматографические колонки, заполненные сорбентом;
Элюентная хроматография – вместо механического извлечения зон внутренней хроматограммы (метод Цвета), компоненты полностью вымывают из колонки растворителем (элюентом). Компоненты выходят из колонки по очереди, в разное время, их собирают в отдельные приемники.
Капиллярная хроматография – в качестве хроматографических колонок применяют капиллярные трубки из стекла или другого материала;
Плоскостная хроматография – неподвижной фазой служит тонкий слой сорбента, нанесенный на плоскую поверхность, стеклянную, алюминиевую или пластмассовую пластинку (тонкослойная хроматография), либо в качестве НФ используется хроматографическая бумага, волокна которой покрыты тонким слоем воды или другой жидкости (бумажная хроматография).
- По механизму разделения веществ: -Адсорбционная хроматография – основана на использовании неодинаковой способности разделяемых компонентов адсорбироваться на поверхности неподвижной фазы.
-Распределительная хроматография – основана на использовании различий в коэффициентах распределения компонентов между жидкой подвижной фазы и жидкой неподвижной фазы.
Коэффициент распределения (D) – это отношение равновесной концентрации исследуемого вещества в более полярной фазе (Cpolar) к равновесной концентрации вещества в менее полярной фазе (Cpolar):
Ионообменная хроматография – основана на использовании различной способности ионов разделяемых компонентов к обмену с ионами неподвижной фазы. -Хемихроматография – основана на использовании различной способности компонентов разделяемой смеси вступать в химические реакции с реагентами, входящими в состав неподвижной фазы.
В зависимости от типа реакции выделяют следующие виды хемихроматографии: осадочная хроматография, окислительно-восстановительная хроматография, комплексообразовательная хроматография, биоспецифическая хроматография.
-Молекулярно-ситовая (проникающая) хроматография – основана на использовании различий в размерах частиц разделяемых компонентов и размерах пор неподвижной фазы (сорбента).
Сорбентывыполняют рольмолекулярных сит, они проницаемы только для частиц определенных размеров. Мелкие частицы проникают в поры сорбента и удерживаются там, а крупные – уносятся вместе с подвижной фазой.
Разновидность проникающей хроматографии – гель-хроматография, где неподвижная фаза представляет собой набухший гель с порами определенного размера.
-Электрохроматография (электрофорез) – основана на использовании неодинаковой способности разных ионов в растворе перемещаться под действием внешнего электрического поля.
- По агрегатному состоянию фаз: а) подвижная фаза -газ -жидкость б) неподвижная фаза -жидкость -твердое в-во
Тонкослойная хроматоrpафия (ТСХ) – разновидность плоскостной хроматографии, при которой адсорбент используют в виде тонкого слоя на пластинке.
Техника выполнения тонкослойной хроматографии. На чистую плоскую поверхность наносят тонкий слой сорбента и закрепляют его на поверхности пластинки. На линию старта пластинки наносят микрошприцомпробу – небольшое количество жидкости, содержащей смесь разделяемых веществ. Дают возможность испариться растворителю, после чего пластинку погружают в хроматоrpафической камере в жидкую ПФ. Под действием капиллярных сил ПФ самопроизвольно перемещается вдоль НФ от стартовой линии до линии фронта растворителя, увлекая с собой компоненты пробы.
После достижения растворителем линии фронта растворителя пластинку извлекают из камеры, высушивают на воздухе и определяют положен.
Бумажная хроматография – разновидность плоскостной хроматографии, при которой компоненты раствора разделяются, двигаясь вдоль полоски хроматографической бумаги. В варианте нормальнофазовой бумажной хроматографии жидкой НФ является вода, сорбированная в виде тонкого слоя на волокнах и находящаяся в порах гидрофильной бумаги (до 25% по массе). Связанная вода по своей структуре и физическому состоянию сильно отличается от обычной жидкой воды. В ней и растворяются компоненты разделяемых смесей. Роль ПФ, перемещающейся по бумаге, играет другая жидкая фаза – органическая жидкость с добавлением кислот и воды. Жидкую органическую ПФ перед хроматографирова-нием насыщают водой для того, чтобы ПФ не растворяла в себе воду, сорбированную на волокнах гидрофильной хроматографической бумаги. Хроматографическая бумага выпускается промышленностью.
Она должна отвечать ряду требований: готовиться из высококачественных волокнистых сортов хлопка, быть однородной по плотности и толщине и по направлению ориентирования волокон, быть химически чистой; быть инертной по отношению к НФ и разделяемым компонентам. В нормально фазовом варианте в качестве ПФ чаще всего применяют жидкие смеси, составленные из различных растворителей. В варианте обращеннофазовой бумажной хроматографии жидкая НФ представляет собой органический растворитель, тогда как в роли жидкой ПФ выступает вода, водные или спиртовые растворы, смеси кислот со спиртами. Процесс проводят с использованием гидрофобной хроматографической бумаги. Ее получают пропиткой бумаги нафталином, силиконовыми маслами, парафином и т. д. Неполярные и малополярные органические растворители сорбируются на волокнах гидрофобной бумаги и проникают в ее поры, образуя тонкий слой жидкой НФ. Вода не удерживается на такой бумаге, не смачивает ее. Техника бумажной хроматографии в общих чертах такая же, как и в методе ТСХ.
Газовая хроматография. Газовая хроматография – процесс разделения компонентов смеси, основанный на различии в равновестном распределении компонентов между двумя фазами – газом носителем (ПФ) и либо твердой фазой, либо жидкостью, нанесенной в виде тонкой пленки на поверхность твердого носителя или стенки хроматографической колонки (НФ). В случае жидкой неподвижной фазы метод называется распределительной газожидкостной хроматографией (ГЖХ).Хроматограмма – результат регистрирования зависимости концентрации компонентов на выходе из колонки от времени.
