- •Хроматографический анализ
- •2 Основы теории
- •Эффективность хроматографической системы
- •Селективность хроматографической системы
- •3 Газовая хроматография
- •4 Жидкостная колоночная хроматография
- •Твердожидкостная колоночная хроматография
- •Ионообменная хроматография
- •5 Гельпроникающая (молекулярно-ситовая) хроматография
- •6 Тонкослойная хроматография
- •7 Хроматография на бумаге
- •8 Измерение концентрации при помощи хроматографических методов
Лекция 4-5
Хроматографический анализ
1. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ. Хроматография - это метод разделения и анализа смесей веществ, основанный на различном распределении их между двумя несмешивающими фазами - подвижной и неподвижной. При контакте с поверхностью неподвижной фазы (НФ) компоненты смеси распределяются между подвижной (ПФ) и неподвижной фазами в соответствии с их свойствами, например адсорбируемостью, растворимостью и др.
Устанавливается динамическое равновесие, вследствие чего молекулы разделяемой смеси часть времени находятся в НФ, а часть - в ПФ. Вдоль хроматографической системы движутся только те молекулы, которые находятся в ПФ. Разные вещества обладают различным сродством к подвижной и неподвижной фазам. Вещество, сильнее взаимодействующее с НФ, будет медленнее двигаться через хроматографическую систему по сравнению с веществом, слабее взаимодействующим с этой фазой.
НФ должна обладать хотя бы одним из четырех основных свойств:
- сорбировать вещества, находящиеся в ПФ, по физическому механизму;
- сорбировать вещества по химическому механизму;
- растворять разделяемые вещества;
- иметь пористую структуру и поэтому удерживать одни вещества и не задерживать другие, в зависимости от их размеров или формы.
Сорбция - это поглощение вещества твердыми или жидкими поглотителями (сорбентами). Различают адсорбцию - концентрирование вещества на поверхности раздела фаз (адсорбента) и абсорбцию - поглощение вещества или газовой смеси объемом твердого тела или жидкости.
Если неподвижной фазой является жидкость и анализируемое вещество способно в ней растворяться, то оно распределяется между подвижной и неподвижной фазами. Такая хроматографическая система является распределительной. В том случае, когда НФ - твердое вещество, способное адсорбировать определяемое вещество, хроматографию называют адсорбционной. В зависимости от агрегатного состояния фаз, типа взаимодействия и аппаратурного оформления различают следующие виды хроматографии:
ВИД |
ПФ |
НФ |
Форма |
Механизм распределения |
Газовая: - газо-адсорбционная - газо-жидкостная |
Газ Газ |
Твердая Жидкость |
Колонка Колонка |
Адсорбционный Распределительный |
Жидкостная: - твердожидкостная - жидкостно-жидкост- ная - ионообменная |
Жидкость Жидкость Жидкость |
Твердая Жидкость Твердая |
Колонка Колонка Колонка |
Адсорбционный Распределительная Ионный обмен |
Тонкослойная |
Жидкость Жидкость |
Твердая Жидкость |
Тонкий слой Тонкий слой |
Адсорбционный Распределительный |
Бумажная |
Жидкость |
Жидкость |
Лист бумаги |
Распределительный |
Гельпроникающая (ситовая) |
Жидкость |
Жидкость |
Колонка |
По размерам молекул |
В зависимости от способа размещения НФ различают колоночную и тонкослойную хроматографию.
В колоночной хроматографии НФ помещают в хроматографическую колонку, представляющую собой трубку определенной длины и внутреннего диаметра. В тонкослойной хроматографии (ТХС) слой НФ наносят на инертную подложку.
В соответствии с режимом ввода пробы в хроматографическую систему различают:
- Фронтальную, когда растворенную смесь непрерывно вводят в хроматографическую колонку. В этом случае в чистом виде можно выделить только одно, наиболее слабо сорбирующееся вещество. Все остальные выходят из колонки в виде смеси.
- Элюентную, когда пробу вводят в поток ПФ (элюента). Состав элюента до и после ввода пробы остается неизменным. При движении компоненты смеси разделяются на зоны, которые поочередно выходят из колонки, разделенные зонами чистого элюента.
- Вытеснительную, когда после введения пробы и предварительного разделения слабоактивным элюентом состав элюента меняется таким образом, что он взаимодействует с НФ сильнее каждого из компонентов анализируемой смеси. В результате компоненты выходят из колонки в порядке возрастания взаимодействия с НФ. Зоны отдельных компонентов смешаны.
Наиболее распространен элюентный режим хроматографирования, позволяющий получать в чистом виде все компоненты пробы. В жидкостной хроматографии применяют также различные режимы подачи элюента:
- Изократический, когда состав элюента в течение анализа не меняется;
- Градиентный, когда состав элюента меняется по определенной программе.