Хромотография

Хроматография (от греч. chroma, родительный падеж chromatos - цвет, краска и... графия), физико-химический метод разделения и анализа смесей, основанный на распределении их компонентов между двумя фазами - неподвижной и подвижной (элюент), протекающей через неподвижную. 

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 свой метод Немецкому Ботаническому обществу. 

Классификация хромотографии 

По  агрегатному состоянию фаз

• Газовая хроматография
• Газо-жидкостная хроматография
• Газо-твёрдофазная хроматография
• Жидкостная хроматография
• Жидкостно-жидкостная хроматография
• Жидкостно-твёрдофазная хроматография
• 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  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.

Газовая хроматография (ГХ) - хроматография, в которой подвижная фазанаходится в состоянии газа или пара - инертный газ (газ-носитель).  Неподвижной  фазой  является  высокомолекулярная  жидкость, закрепленная на пористый носитель или на стенки длинной капиллярной трубки, или только твердое пористое вещество, заполняющее колонку , в следствии чего газоваяхроматография подразделяется на газо-жидкостную и газо-твердофазную. Газовая  хроматография - универсальный  метод  разделения  смесей  разнообразных  веществ,  испаряющихся  без  разложения.  При  этом компоненты  разделяемой  смеси  перемещаются  по  хроматографической колонке  с  потоком  газа-носителя. По мере  движения  разделяемая  смесь многократно распределяется между  газом-носителем (подвижной фазой) и неподвижной фазой. Принцип разделения - неодинаковое сродство веществ к летучей подвижной фазе и стационарной фазе в колонке. Компоненты смеси селективно задерживаются последней,  поскольку  сродство их  к  этой  фазе  различно,  и  таким образом разделяются (компонентам с большим сродством требуется большее время для выхода из неподвижной фазы, чем компонентам с меньшим сродством). Затем вещества выходят из колонки и регистрируются детектором. Сигнал детектора записывается в виде хроматограммы автоматическим  потенциометром (самописцем)  или же  регистрируется  компьютером.

 
 
 

ГАЗОЖИДКОСТНАЯ  ХРОМАТОГРАФИЯ (а. gas-liquid chromatography; н. Gas- Flussigkeits-Chromatographie; ф. Chroma- tographie gaz-liquide; и. cromatografia liquido-gas) — метод разделения и анализа смесей газо- или парообразных веществ, основанный на их различной  растворимости в тонком слое жидкости, нанесённой на твёрдый носитель.

Метод газожидкостной хроматографии предложен английский учёными А. Джеймсом и А. Мартином в 1952. В процессе разделения компоненты смеси распределяются между неподвижной  жидкой и подвижной газовой (газ-носитель) фазами. Коэффициент распределения  — отношение концентраций компонента в двух фазах — для различных  веществ различны. По механизму разделения газожидкостная хроматография относится  к распределительной хроматографии (. По форме проведения процесса газожидкостной хроматографии подразделяют на колоночную и капиллярную. В колоночной газожидкостной хроматографии слой нелетучей в  условиях эксперимента жидкости (трикрезилфосфат, сорбитол, полиэтиленгликоль и др.) наносят на поверхность зёрен  носителя (хромосорб, тефлон, кизельгур  и др.), которым затем наполняют  колонку. В капиллярной газожидкостной хроматографии жидкую фазу наносят  непосредственно на стенки капилляров. Для анализа сложных смесей наиболее широкое распространение получили элюентный и вытеснительный способы  Чувствительность газожидкостной хроматографии  зависит от используемой аппаратуры, условий проведения анализа и  составляет обычно 10-4-10-8%. Относительная  ошибка определений колеблется от 2 до 5%.

Газожидкостную  хроматографию широко применяют  для анализа газов, жидкостей  и твёрдых веществ. При анализе  нелетучих веществ определяемые компоненты предварительно с помощью  химических реакций переводят в  летучие соединения (т.н. реакционная  хроматография). Например, Cu, Cr, Mn, Fe, Co, Ni в горных породах определяют в виде их хелатов; S, Se, Te, As и Bi в природных и сточных водах — после переведения их соединений в летучие гидриды.

 

Газо-твёрдофазная хроматография — вид газовой хроматографии. Другое название — газоадсорбционная хроматография.

Газо-твёрдофазная хроматография это метод разделения летучих компонентов, при котором подвижной фазой (элюентом) служит поток инертного газа-носителя (водород, гелий, азот,аргон, углекислый газ), а неподвижной — частицы твёрдого тела (адсорбенты с высокой удельной поверхностью (10—1000 м2г-1) — активные угли, силикагели, пористое стекло, оксид алюминия). Газ-носитель не реагирует с неподвижной фазой и разделяемыми веществами. Распределение веществ между неподвижной и подвижной фазами определяется процессомадсорбции.

Применяется для анализа и препаративного разделения газовых и жидких смесей, а также летучих твёрдых тел при проведении физико-химических исследований. Для проведения анализа жидкости и твёрдые вещества переводят в парообразное состояние. В случае анализа твёрдых нелетучих или термически нестабильных веществ анализируют газообразныепродукты их термического распада (пиролитическая хроматография) или летучие и термически стабильные производные (реакционная хроматография).

 

Жидкостная  хроматография — это хроматография, в которой подвижной фазой  является жидкость.

Жидкостная  хроматография появилась в конце 1960-х гг.

В настоящее  время широко используется как классическая, так и высокоэффективная жидкостная хроматография

С практической точки зрения можно  выделить следующие основные черты  современной ЖХ, отличающие ее от классической ЖХ:

1) применение новых сорбентов в высокой степени однородных по размеру и форме зерен;

2) применение мелкозернистых материалов диаметром 10-80 мкм;

3) применение новых усовершенствованных методик заполнения колонок;

4) использование высоких давлений на входе в колонку (до 120 атм);

5) уменьшение до минимума мертвых объемов в разделительной системе хроматографа;

6) применение высокочувствительных детекторов с измерительными ячейками очень малого объема.

 

Схематическое описание жидкостного хроматографа

Жидкостный  хроматограф состоит из трех основных функциональных частей.

Источник  потока подвижной фазы состоит из резервуара, насоса и фильтра. В зависимости  от конструкции элементов этого  блока в него могут входить  устройство для формирования градиентов подвижной фазы; дегазатор и устройство для сглаживания пульсаций давления, если этого требуют конструкции  детектора и насоса.

В разделительный блок хроматографа входят устройство для ввода проб, хроматографические колонки, а иногда предварительная  колонка для насыщения и термостат.

Блок  детектирования представляет собой  детектор или систему нескольких детекторов.

Иногда  в этот блок входят сборник фракций  и измеритель потока

 

Подвижная жидкая фаза находится в резервуаре, и перед подачей в колонку  ее обычно пропускают через дегазатор, с тем чтобы уменьшить содержание в ней растворенных

газов путем временного нагревания. При  работе по методу градиентного элюирования  компоненты подвижной фазы проходят через смеситель, а затем через  фильтр в насос. При использовании  импульсного насоса в систему  вводят устройство для сглаживания  создаваемых этим насосом пульсаций  давления (скорости потока).

В термостатируемом пространстве располагаются предварительная  колонка для насыщения (применяется  только в системах ЖЖХ), устройство для ввода проб в собственно хроматографические колонки, помещенные в термостат (или  без них). С детектором колонка  соединяется капилляром, имеющим  минимальный мертвый объем. При  необходимости детектор помещают в  отдельный термостат. Сигнал детектора  непрерывно регистрируется самописцем. После детектора могут быть установлены  измеритель потока, сборник фракций, а также краны для работы по методу циркуляционной хроматографии.

 
 

Жидкостно-жидкостная хроматография ( ЖЖХ), представляющая собой разновидность распределительной хроматографии или растворной хроматографии. Образец распределяется между подвижной жидкостью, обычно водой, и неподвижной жидкостью, обычно органическим растворителем. Подвижная жидкость не должна растворять неподвижную жидкость. [1]

Жидкостно-жидкостная хроматография по сути близка к газожидкостной хроматографии

 
 

Жидко-твердофазная хроматография является удобным методом исследования продуктов метаболизма фосфорорганических пестицидов в растениях и в тканях животных. Фосфорор-ганические инсектициды легко превращаются в более полярные и токсичные соединения. Эти соединения разделяют методом колоночной хроматографии, обычно на силикагеле; элюирование проводят растворителями с увеличивающейся полярностью. [1]