Хроматографія: сутність, класифікація, основні характеристики елюентной колоночнойхроматографії
Хроматографія - це метод розділення і аналізу сумішейречовин, заснований на різному розподілі компонентів суміші між двоманесмешивающимися фазами - одна з яких повинна бути рухливою, а іншанерухомою (ПФ, НФ). Суміш впроваджується в ПФ при контакті з поверхнею НФкомпоненти суміші розподіляються між ПФ і НФ відповідно до їх властивостями(Адсорбируемостью, розчинністю та ін) Встановлюється динамічнарівновагу, внаслідок чого молекули суміші, що розділяється частину часу знаходятьсяв НФ, а частина - в ПФ. Уздовж хроматографічної системи рухаються тільки тімолекули, які знаходяться в ПФ. Різні речовини володіють різним спорідненістюдо ПФ і НФ. Речовина, сильніше взаємодіє з НФ, буде повільніше рухатисячерез хроматографічну систему в порівнянні з речовиною, слабкішевзаємодіючим з НФ. Для поділу різних молекул НФ повинна володіти хочаб одним з їхніх основних властивостей:
1) фізично сорбувати речовини, що знаходяться в ПФ;
2) хімічно сорбувати речовини, що знаходяться в ПФ;
3) розчиняти розділяються речовини;
4) мати пористу структуру і тому утримувати одніречовини і не затримувати інші, в залежності від їх розмірів чи форми.
Хроматографічний метод є універсальним длярозділення і аналізу сумішей речовин самої різної природи. В залежності відконкретних завдань він видозмінювався, внаслідок чого виникло багато варіантівметоду (див. табл. 1).
В даний час хроматографічні методи класифікуютьза такими ознаками:
1) агрегатним станом ПФ і НФ;
2) механізму взаємодії речовин, аналізованої суміші тасорбенту;
3) природі явищ, що лежать в процесі поділу;
4) способу оформлення методу;
5) методом проведення аналізу.
За агрегатним станом ПФ може бути рідкою (рідинна хроматографія)або газоподібної (газова хроматографія).
НФ може бути твердим тілом або рідиною, нанесеною наматеріал-носій. У відповідності з цим в рідинної хроматографії розрізняютьрідина-рідинну хроматографію (НФ і ПФ - рідкі) і жідкотвердофазную (ПФ - рідка,а НФ - тверда), а в газовій хроматографії газотвердофазную (ПФ-газ, НФ-тверда)і газожидкостную (ПФ-газ, НФ-рідина).
Таблиця 1.
Вид
Агрегатний стан
Спосіб
Механізм
ПФ
НФ
оформлення
поділу
Газова:
Газоадсорбционная
Газ
Тверда
Колона
Адсорбційний
газорідинна
Газ
Рідка
Колона
Розподільний
Рідинна: ​​
рідко-твердофазних
Рідина
Тверда
Колона
Адсорбційний
рідко-рідинна
Рідина
Рідина
Колона
Розподільний
Іонообмінна
Рідина
Тверда
Колона
Іонний обмін
Тонкошарова
Рідина
Рідина
Тонкий шар
Розподіливши-вальний
Рідина
Тверда
Тонкий шар
Адсорбційний
Паперова
Рідина
Рідина
Аркуш паперу
Розподільний
Ситова (гельпронікающая)
Рідина
Рідина
Колона
За розмірами молекул
Поділ речовин протікає по різних механізмах вЗалежно від природи сорбенту і речовин аналізованої суміші.
По механізму взаємодії речовини і сорбенту розрізняютьсорбційні методи, засновані на законах розподілу, і гельфільтраціонние(Гельпронікающіе), засновані на відмінності розмірів молекул і поділюванихречовин. Найбільш численні сорбційні методи: адсорбційні,розподільні, іонообмінні та осадові.
Відповідно до класифікації по другому ознакою виділяютьадсорбційну, розподільну, осадову і ситову хроматографію.
У тому випадку, коли НФ-тверда речовина, здатнеадсорбувати визначувану речовину, то хроматографію називають адсорбційної. Воснові адсорбційної хроматографії лежить концентрування поділюваних речовинна твердій поверхні вибраного адсорбенту. Необхідна для цього енергіяобумовлена ​​фізичними ван-дер-ваальсовимі силами міжмолекулярноївзаємодії в системі адсорбат - адсорбент (молекулярна хроматографія) абосилами хімічної взаємодії, діючими в процесі обміну іонівподілюваних компонентів з поверхневими іонами застосовуваного іонного адсорбенту(Хемосорбціонние хроматографія). В обох випадках головна умова поділу - відмінністьенергії поглинання поділюваних речовин.
Якщо НФ є рідиною і аналізоване речовина здатнав ній розчинятися, то воно розподіляється між рухомою і нерухомою фазами.Така хроматографічна система є розподільною.
Розподільна хроматографія заснована на різнійрозчинності поділюваних речовин в заданому розчиннику. Природа силміжмолекулярної взаємодії обумовлена ​​як Ван-дер-ваальсових силами, такі специфічними (водневими) силами міжмолекулярної взаємодії. Оскількиподіл протікає на кордоні двох несмешивающихся між собою фаз - НФ(Рідини) і ПФ (рідини або газу), процес розділення речовин визначаєтьсярозходженням їх коефіцієнтів розподілу між обома фазами.
В основі осадової хроматографії лежить явище освітинерозчинних сполук в результаті хімічних реакцій поділюваних речовин зреактивом-осадителем. Поділ речовин обумовлено тим, що речовина з більшрозчинним осадом в більшій мірі знаходиться в ПФ, ніж речовина з меншрозчинним осадом.
Ситова (гельпронікающая) хроматографія заснована наподілі речовин шляхом фільтрації через пористі матеріали (наприклад, гелі) зпевним розміром пор. При цьому частинки з розмірами менше розміру пір ситавідокремлюються від часток з великими розмірами.
За ознакою оформлення методу розрізняють колоночною іплощинну хроматографії. В стовпчики варіанті НФ поміщають всерединухроматографічної колонки, а в площинному наносять на плоску поверхнюінертного носія (тонкошарова хроматографія) або поверхня сама єНФ (паперова хроматографія). Природно площинний варіант застосовний тількидля рідинної хроматографії, стовпчик хроматографія застосовна для більшоговаріантів методу. У колонкової хроматографії розрізняють насадочное або капілярну.У першому випадку колонку засипають або твердим гранульованим адсорбентом(Адсорбційна хроматографія), або на гранульований інертним матеріалом - носієм,змочени...