Хроматография

Хроматография.

ХРОМАТОГРАФИЯ, метод разделения, анализа и физ.-хим. исследования в-в. Обычно основана на распределении исследуемого в-ва между двумя фазами - неподвижной и подвижной (элюент).
Неподвижная фаза гл. обр. представляет собой сорбент с развитой пов-стью, а подвижная - поток газа (пара, флюида -в-во в сверхкритич. состоянии) или жидкости. Поток подвижной фазы фильтруется через слой сорбента или перемещается вдоль слоя сорбента.

Хроматогра́фия (от греч. χρώμα - цвет) — метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основан на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной и подвижной (элюент). Название метода связано с первыми экспериментами по хроматографии, в ходе которых разработчик метода Михаил Цвет разделял ярко окрашенные растительные пигменты.

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 Немецкому Ботаническому обществу образец хроматографа — прибора для осуществления процесса хроматографии.

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

В 1952 году Дж. Мартину (Archer John Porter Martin) и Р. Синджу (Richard Laurence Millington Synge) была присуждена Нобелевская премия по химии за создание метода распределительной хроматографии. С середины 20 века и до наших дней хроматография интенсивно развивалась и стала одним из наиболее широко применяемых аналитических методов.

Основные виды хроматографии. В зависимости от агрегатного состояния подвижной фазы различают газовую, флюидную (или сверхкритич. X. с флюидом в качестве элюента; см. Капиллярная хроматография)и жидкостную X. В качестве неподвижной фазы используют твердые (или твердообразные) тела и жидкости. В соответствии с агрегатным состоянием подвижной и неподвижной фаз различают следующие виды X.: 1) газо-твердофазную X., или газоадсорбционную хроматографию; 2) газо-жидкостную хроматографию (газо-жидко-твердофазную); 3) жндко-твердофазную X.; 4) жидко-жидкофазную X.; 5) флюидно-твердофазную X.; 6) флюидно-жидко-твердофазную X.
Строго говоря, газо-жидкостная X. пока не реализована, на практике используют только газо-жидко-твердо-фазную X. (см. Газовая хроматография). Жидко-жидкофазная X. реализована, однако преим. используют жидко-жидко-твердо-фазную X. (неподвижной фазой служит твердый носитель с нанесенной на его пов-сть жидкостью; см. Жидкостная хроматография).

По механизму разделения в-в различают адсорбционную, распределительную, ионообменную, эксклюзионную, аффинную (биоспецифическую), осадочную X. На практике часто реализуется одновременно неск. механизмов разделения (напр., адсорбционно-распределителъный, адсорбционно-эксклюзионный и т. д.).
По геометрии сорбционного слоя неподвижной фазы различают колоночную и плоскослойную X. К плоскослойной относятся тонкослойная хроматография и бумажная хроматография. В колоночной X. обычно выделяют капиллярную X., в к-рой сорбент расположен на внутр. стенках колонки, а центр, часть колонки остается незаполненной сорбентом, т.е. открытой для потока элюента (X. на открытых капиллярных колонках).
В зависимости от способа ввода пробы и способа перемещения хроматографич. зон по слою сорбента различают след. варианты X.: проявительный (или элюентный), фронтальный и вытеснительный. В наиб. часто используемом проявительном варианте анализируемую смесь периодически импульсно вводят в поток подвижной фазы; в колонке анализируемая смесь разделяется на отдельные компоненты, между к-рыми находятся зоны подвижной фазы.
Во фронтальном варианте X. пробу, содержащую разделяемые в-ва, непрерывно подают в колонку. Можно также подавать в колонку одновременно пробу и подвижную фазу. Во фронтальной X. только первый, наименее сорбируемый компонент можно получить в чистом виде на выходе из колонки, вторая и последующая зоны содержат по два и более

В вытеснительном варианте X. в колонку после подачи разделяемой смеси вводят спец. в-во (т. наз. вытеснитель), к-рое сорбируется лучше любого из разделяемых компонентов. В вытеснительной X. образуются примыкающие друг к другу зоны разделяемых в-в. Во фронтальном и вытеснительном вариантах X. необходима регенерация колонки перед след. опытом.

Рекомендуемые материалы

Классификация видов хроматографии

По агрегатному состоянию фаз

· Газовая хроматография

o Газо-жидкостная хроматография

o Газо-твёрдофазная хроматография

· Жидкостная хроматография

o Жидкостно-жидкостная хроматография

o Жидкостно-твёрдофазная хроматография

o Жидкостно-гелевая хроматография

· Сверхкритическая флюидная хроматография

По механизму взаимодействия

· Распределительная хроматография

· Ионообменная хроматография

· Адсорбционная хроматография

· Эксклюзионная хроматография

· Аффинная хроматография

· Осадочная хроматография

· Адсорбционно-комплексообразовательная хроматография

По технике выполнения

· Колоночная хроматография

Компоненты разделяют на колонке — трубке, заполненной хроматографическим сорбентом.

o Капиллярная хроматография

Разновидность колоночной хроматографии; для разделения используют трубку (капилляр), в которой слой сорбента расположен только на внутренних стенках колонки, а центральная часть остается свободной.

· Плоскостная хроматография

Для разделения используют плоский слой сорбента небольшой толщины.

o Бумажная хроматография

В качестве неподвижной фазы используют специальную бумагу для хроматографии

o Тонкослойная хроматография

Неподвижная фаза представляет собой тонкий слой сорбента (напр. силикагель), закрепленный на инертной подложке (напр. из алюминия)

По цели проведения

· Аналитическая хроматография

· Препаративная хроматография

· Промышленная хроматография

По способу ввода пробы

· Элюентная хроматография (проявительная, редк. элютивная)

Наиболее часто используемый вариант проведения аналитической хроматографии. Анализируемую смесь вводят в поток элюента в виде импульса . В колонке смесь разделяется на отдельные компоненты, между которыми находятся зоны подвижной фазы.

· Фронтальная хроматография

Смесь непрерывно подают в колонку, при этом на выходе из колонки только первый, наименее удерживаемый компонент можно выделить в чистом виде. Остальные зоны содержат 2 и более компонентов. Родственный метод — твердофазная экстракция (сорбционное концентрирование).

· Вытеснительная хроматография

В колонку после подачи разделяемой смеси вводят специальное вещество-вытеснитель, которое удерживается сильнее любого из компонентов смеси. Образуются примыкающие друг к другу зоны разделяемых веществ.

Тонкослойная хроматография (ТСХ) является планарной разновидностью жидкостной хроматографии, в которой подвижная фаза (ПФ) движется в пористой среде слоя адсорбента.

Бесплатная лекция: "Виды воды в порах" также доступна.

Процесс подобен бумажной хроматографии, но его преимуществом является большая скорость разделения, и возможность выбора одной из неподвижных фаз, обладающих наиболее подходящими свойствами.

Пластина с нанесенными каплями образцов (смесь красного и синего компонента) в процессе разделения

Самым простым вариантом планарной хроматографии является бумажная хроматография, когда разделение производят с использованием специальной бумаги.

Для разделения используются пластины на основе оксида алюминия и силикагеля. Наиболее распространены пластины на основе силикагеля. Оксид алюминия и силикагель, как правило, размещается на стеклянной, металлической или пластиковой основе. В ряде случаев к сорбенту добавляется флуоресцентный индикатор синего или зеленого цвета.

Препаративная и аналитическая ТСХ

В аналитической ТСХ детектирование производится визуально либо с помощью денситометра. Визуальный метод детектирования позволяет получить полуколичественные результаты, денситометрический обеспечивает количественный анализ.