Ю.А. Золотов - Общие вопросы, методы разделения (Основы аналитической химии, том 1) (1110133), страница 54
Текст из файла (страница 54)
Что же такое хроматография? Хроматография — это физико-химический метод разделения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами — неподвижной и подвижной. Неподвижной (стационарной) фазой обычно служит твердое вещество (его часто называют сорбентом) илн пленка жидкости, нанесенная на твердое вещеспю. Подвижная фаза представляет собой жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу. Компоненты анализируемой смеси вместе с подвижной фазой передвигаются вдоль стационарной фазы.
Последнюю обычно помещают в стеклянную (или металлическую) трубку, называемую колонкой. В зависимости от силы взаимодействия с поверхностью сорбента (за счет адсорбции или по какому-либо еше механизму) компоненты перемешаются вдоль колонки с разной скоростью. Одни компоненты остаются в верхнем слое сорбента, другие, с меньшей степенью взаимодействия с сорбентом, оказываются в нижней части колонки, некоторые покидают колонку вместе с подвижной фазой.
Таким образом компоненты разделякпся. Хроматография — гибридный аналитический метод, в котором хроматографическая колонка — часть аналитической системы, сочетающей разделение и определение. Метод позволяет разделять многокомпонентную смесь, 260 0 Х 1О 1Х 20 2Х .70 35 Клпгпельнос~пь элкшраданпя, лгпи Рве. 8.1. Хроматограмма искусственной смеси аминокислот, входящих а состав продуктов гидроллза белков: 1 — аспарагвновая кислота; 2 — треолнн; 3 — серлн; 4 — глугамнновая кислота; 5 — пролнн; 6 — гллцнн; 7 — алаввн; 8 — цистин; 9 — валин; 10 — метлоннл; 1!— лзолейцин; 12 — лейцнн; 13 — тирознн; 14 — феннлаланил; 15 — гнсглднн; 16— лизин; 17 — аммиак; 18 — аргнннн (диаметр колонки 1,75 мм; лонообменнлк— дуррум С-А4 (8 мкм); проба — 1О нмоль смеси; скорость потока 6 — 1О мл!ч, давление 83,5 атм) идентифицировать компоненты и определять ее количественный состав.
Поэтому детектирование сигнала (а также запись и обработка его) занимает важное место. В отличие от ряда других методов, основанных иа распределении компонентов между фазами, хроматография — это динамический метод, обеспечивающий многократность актов сорбции — десорбции разделяемых компонентов, так как разделение происходит в потоке подвижной фазы. Этим обусловлена большая эффективность хроматографического метода по сравнению с методами сорбции и экстракции в статических условиях, поэтому хроматографическими методами возможно быстрое разделение сложных смесей, например аминокислот нли редкоземельных элементов (рис.
8,1). В 1903 г. в сообщении «О новой категории адсорбцлонных явлений и о применении нх к биохимическому анализу» русский ученый-ботаник М. С цвет (1872— 1919) сформулировал основы хроматографии. В более поздних работах ол обосновал метод теоретически, описал разные его варианты, аппаратуру, праатлчсское применение.
Основным условием для хроматографнческого разделения веществ иа колонке 261 он счнтал различие в алсорбяруемостн. Расцвет н б начинается в 193! г., аспвет н бурное развитие хроматограф г., когда появились работы по тео ня со ' ок» на, были сянтезярованы рня алсорбцян н ионного оби, аны новые органические н нео ган ие, связаны с нменамн Р. К р ические сорбенты. Этн работи н . нвтерштенна.
Н. А. Измайлов а н . уна, Е.Лелерера н А.В разра тали метод тонкослойной хроматография, А. Ма н 1) прелложнлн метод бумажной хромато афин. артнн а метол газоалсорбцнонной 1952 ый А Марти~~~ А, Д ной, с г. — газож костн а я . Джеймсом; чрезвычайно полезны ен. ной газовой хромато аф ным оказался метод капнлля . эффективная жядкостн огр яя, предложенный М. Голеем 9 (1 57). Современная высоко. яо. эффективных сорбе 60- стная хроматография начала азв втов с -х голов. Е. Клесп, А. Ко р нваться на базе новой техннк ни Ч, ор Д ТЧ Ч (1962)ю р. нческого разделенна использовали с х качестве подвнжной фазы. М тн сверхкрнтнческнй флюид в Ф. Гельферяхом (1961). Х.
Смол, Т. С. Стивенс я В. Ба а о етод ляганлообменной х ома мол, . С. Стивенс я В. Бауман (1975) предложнлн мего ян. лысой вклаа в развитие тео ня н в нашей стране внесли Н А Ш кяй Н Н Т уб Е Н Г апон, В. Г. Березкнн, В. А. Даванков я др 8.1. Классифика ия х ф ц роматографических методов В основу общепринятых класснфнк й фнческнх мета ов классификаций многочисленных хромато а- гра- подвижной н неподвижной фаз, признаки: агрегатное состояние нжной фаз, механизм взаимодействия с бент р е г а т н о м у с о с т о я н н ю фаз хромато афню графню разделяют на фня включает газожндкост хкрнтнческую флю . Газ ндную.
оная хроматогра- стно-жядкостную, жнд костную н газотвердофазн костно-твердофаз н ф ую, жидкостная — жидко- флюндно-жндкостная ную жццкосгно-теневую Известна ая хроматография. Первое слово в наз рактернзует агрегатное сосго во в названии метода хасосгоянне подвижной фазы, вто — непа н м од е н с т в н я сорбента н с сорбвта ма~но фия основана на различии в видов хроматографии: асп едел ф: р р елительная храматогра- внжной фазе (газожндкостн азлнчян в растворимости разделяемых х веществ в неподостная хроматографня) нлн на мости веществ в подвижной я н различия в растворинжной я неподвижной жидких фазах; азнон способности веществ к ионн твердым сорбентом; эксклюзи огра ия — на разлячнн в адсо б р яруемостн веществ ; эксклюзионная хроматог афия — на рах я формах молекул л разделяемых веществ, аф+ иная х на специфических взаимо , аффиниая хроматография— анмоденствнях, характерных для нек скнх н бнохнмнческнх проц .
С некоторых бнологнчеи оцессов. Существ па ы высокон яз нрательностью, например антятело я антнген, 262 ф рмент я его субстрат нлн янгябнтор гормон н соответствующнн рецептор „т и, Если одно яз соединений пары удерживается ковалентной связью на носителе, то последний можно использовать для нзбнрательного извлечения горого соединения пары.
Этим вндамя не исчерпываются все механизмы разделения, напрямер существует осадочная хроматография, основанная на образовании отлнчающнхся на растворимости осадков разделяемых веществ с сорбентом, адсарбзргоино-комплексообразовательиая, основанная на образовании коордняацнонных соединений разной устойчявостя в фазе нля на поверхности сорбентв, н др. Следует помнить, что классяфякацня по механязму весьма усдовна: ее используют в том случае, если известен домнннруюшнй механизм; часто процесс разделения протекает сразу по нескольким механнзмам, По техннке выполнения выделяют колоночную хроматографию, когда разделение проводнтся в специальных колонках, я плоскостную хроматографию, когда разделенне проводится на специальной бумаге (бумажная хроматография) нлн в тонком слое сорбента (тонкослойная хроматография). По цели хроматографяровання выделяют аналитическую хроматографию (качественный я количественный анализ); препаратиеную хроматографию (для получения веществ в чистом виде, для концентрирования я выделения мнкропрямесей); .промыииеиную (производственную) хроматографню для автоматического управления процессом (прн этом целевой продукт нз колонки поступает в датчик).
Хроматографию широко используют длл нсследованна растворов, каталнтнческнх процессов, кннетякн химических процессов н т и 8.2. Способы получения хроматограмм Подвижную фазу, вводнмую в слой неподвижной фазы, называют элюетпом, а подвюкную фазу, выходящую яз колонки н содержащую разделенные компонеппя, — элюатом. В элюате тем нлн нным способом определяют содержаняе компонентов. Распределение разделяемых веществ в виде отдельных полос (зон) вдоль колонки представляет собой внугреннюю хроматограмму (ряс.
8.2). Графическое изображение (часто получаемое с помо1цью самописца) распределения веществ в элюате называют внешней хроматограммой, нлн просто хроматограммой. По способу получения хроматограмм различают злюентную, вытесннтельную я фронтальную хроматографнн. Элюентная (проявятельная) хроматография. Хроматографнческую колонку промывают злюентом (раствором нлн растворителем), обладающим 263 ей сорбируемостью, чем любое из разделяемых веществ. Затем в комелъшен со,.
ир т разделяемые вещества, растворенные в элюенте, прод лодку вводят раз аз еляееп ерывно прону екать элюент (процесс элюирования). При этом р д и Р ые вещества перемеш аются вдоль колонки с разными скоростями, напри- , в соответствии с их сорбируемостью. Если скорости перемещения комоде тся, то на выходе из колонки сначала появляпонеитов достаточно различаются то ется наименее сор иру б емь й компонент, затем следующий компонент н т.
д. В этом случае хроматограмма п грамма представляет собой несколько пиков, имеющих форму гауссовой кривой (см. рис. 8.2). Самый простой вариант элюирования — изократический, при котором в элюента не меняется. Его используют при разд еленин соединений с состав эл ким сродством к неподвижнои фазе.
В некоторы ~уч х сг аях используют близким адиентиое элюировалие, при котором состав элюен ро та в п цессе разделегра еигин компонентов изменяют по заданному закону. . В этом случае элюирующая ния ко а подвижной фазы возрастает, в результате че кр го со ащаегся время сила по живания сильно сорбируемых веществ и улучшается р я азделение смеси. удержи в В дальнейшем будем рассматривать только эл тную р юен х оматографию как наиболее распространенную в современном хроматографнческом анализе.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
