Хроматографические методы анализа

Хроматографией называется метод разделения и анализа смеси веществ, основанный на различной сорбции компонентов анализируемой смеси определенным сорбентом. Впервые хроматография была предложена в 1903 г. русским ученым М. С. Цветом. В настоящее время этот метод разделения и анализа смесей веществ применяется практически во всех областях химической технологии. Различают следующие основные типы хроматографии: адсорбционную, распределительную, ионообменную, электронообменную, электрофорез и гель-хроматографию.

В адсорбционной хроматографии адсорбирующей поверхностью является неподвижная твердая фаза, состоящая из мелкоизмельченного пористого материала (сорбента) - силикагеля, окиси алюминия, активированного угля, магнезии и т. п. Подвижной фазой служит жидкость или газ. Разделение анализируемых веществ основано на их различной способности к миграции в пористой среде (неподвижной фазе) за счет перемещения подвижной фазы.

Для хроматографического разделения небольшое количество анализируемого образца помещают в верхнюю часть колонки, заполненной пористым сорбентом, и пропускают через колонку сверху вниз газ или жидкость.

Подвижная фаза проходит сначала через анализируемый образец, а затем движется через слой сорбента. При этом компоненты анализируемой смеси .многократно распределяются между неподвижной и подвижной фазами. Вследствие различной адсорбции их на неподвижной фазе они мигрируют вдоль колонки с различной скоростью, разделяются и выходят из колонки отдельно. При контроле состава выходящей из колонки подвижной фазы можно зафиксировать моменты появления индивидуальных компонентов и определить их количественно.

В распределительной хроматографии распределение растворенного вещества происходит между двумя или более жидкими фазами или между неподвижной жидкой и газовой фазами. Неподвижная жидкая фаза может представлять собой пленку или слой либо быть диспергированной на объемном инертном твердом носителе.

В ионообменной хроматографии нерастворимой неподвижной твердой фазой является ионообменная смола, а подвижной фазой - раствор электролита.

В электронообменной хроматографии в качестве неподвижной фазы используют полимерные смолы, обладающие окислительно-восстановительными свойствами, способные избирательно окислять или восстанавливать компоненты подвижной фазы.

При электрофорезе компоненты смеси ионов на твердом носителе (например, фильтровальная бумага или колонка с сорбентом, пропитанным проводящим электрический ток буферным раствором) мигрируют с различными скоростями и разделяются на зоны под действием электрического поля. Этот метод часто используется для разделения белков (поле низкого напряжения), аминокислот и пептидов (поле высокого напряжения). В гель-хроматографии колонка заполняется адсорбентами, на поверхности которых имеются поры определенного размера (молекулярные сита). Мелкие молекулы могут проникать в поры, а крупные - нет. Поэтому мелкие молекулы более прочно удерживаются неподвижной фазой при проявлении растворителем, чем крупные, и соответственно выходят из колонки позже.

В зависимости от техники проведения хроматографического разделения различают колоночную, бумажную, тонкослойную (ТСХ), газовую, газожидкостную хроматографию (ГЖХ) и др.

Хроматографию применяют для очистки, разделения и количественного анализа веществ. Достоинствами хроматографических методов анализа являются их высокая чувствительность и селективность. Для анализа требуется небольшое количество вещества. Хроматография позволяет разделять и анализировать смеси веществ, близких по своим свойствам.