Хроматографический метод используется для подробного исследования физико-химических свойств некоторых веществ, а также для разделения составляющих смесей. Он востребован во многих сферах и позволяет получать точные результаты, если соблюдать технологию. В статье расскажем, что такое хроматография: примеры её использования, существующие виды и особенности.
Хроматография: суть метода
На чём основан метод хроматографии? Его сущность – это разделение веществ, являющихся компонентами исследуемой смеси, между двумя определёнными фазами, которые не могут смешиваться друг с другом. Одна из них отличается подвижностью, другая же не имеет способности двигаться.
Подвижная фаза в хроматографии – это газовый либо жидкостный поток, называемый элюэнтом и осуществляющий перенос анализируемого вещества через неподвижную фазу при переходе через неё. Функции растворителя обычно выполняет инертный газ либо подходящая жидкость.
Неподвижная фаза в хроматографии – это либо пребывающий в твёрдом состоянии сорбент, либо жидкая среда, которая не смешивается, не вступает в контакт с подвижной фазой и разделяет составляющие смеси либо удерживает их.
Хроматография – это в химии простыми словами исследовательский, производственный или используемый для очистки метод, основанный на явлении разделения смесей посредством их распределения между двумя разными фазами, являющимися несмешивающимися.
Хроматография: кратко о возникновении
Принцип хроматографии открыл русский учёный-ботаник. В тысяча девятисотом году Михаилом Семёновичем Цветом было проведено испытание, цель которого заключалась в очищении растительного зелёного пигмента хлорофилла. Последний в виде измельчённых и смешанных с эфиром листьев растения вводился в трубку (колонку), наполненную толчёным мелом. В верхней части появлялась зелёная зона. Далее Михаил Семёнович с промывал колонку бензолом.
Учёный ожидал, что очищенный пигмент просто будет выходить из противоположного конца колонки. Но вместо этого Цвету удалось получить на выходе семь зон, имеющих различающиеся оттенки. Ботаник распределил эти зоны по разным компонентам пигмента.
Полезно знать! Хроматография определение и название получила по двум греческим словам: «хром», что переводится дословно «цвет» и «граф», то есть «писать».
Как работает хроматография?
Как же разделяются компоненты? Хроматография – это процесс, заключающийся в дифференциации составляющих смеси и её определения с использованием системы определённых фаз. Неподвижная, она же стационарная является сорбентом, то есть материалом, находящимся в твёрдом состоянии и имеющим пористую структуру. Есть и другой вариант – жидкости, которые формируют на поверхности сорбента слой малой толщины. А подвижной фазой, то есть считается является то, что «проталкивает» изучаемый материал через стационарную составляющую системы.
Для запуска процесса необходима хроматографическая колонка: металлическая либо стеклянная. В неё помещают исследуемый объект (сорбат), предварительно соединённый с растворителем. Он движется вдоль сорбента. Причём скорости перемещения молекул сорбата разные, так как частицы смеси различаются по размерам, формам, строению, адсорбционным связям.
Одни частицы остаются в верхнем сорбентном слое, с которым сильно связываются (молекулы подвижной фазы не способны утягивать их за собой). А другие частички опускаются вниз колонки. Это обусловлено меньшей степенью взаимодействия с сорбентом. Третьи же частицы, называемые неудерживаемыми, выходят из трубки.
Существующие виды хроматографии
Все используемые хроматографические методы анализа классифицируются по нескольким критериям. Так, по технике проведения выделяют такие виды хроматографии:
- Бумажная. Тут для выполнения анализа применяют фильтровальную или другую специальную бумагу.
- Тонкослойная. Тут используется жидкость либо твёрдый материал, равномерно распределённый по пластине и играющий роль сорбента.
Классификация хроматографических методов анализа по агрегатному состоянию подвижной фазы и неподвижной включает такие виды:
- Жидкостная. Она предполагает использование для создания подвижной части системы жидких сред, подходит для соединений, не обладающих летучестью, и имеет более широкое применение. В зависимости от того, какая стационарная система внедряется в испытание (твёрдая, гель или текучая), существует несколько подвидов жидкостной хроматографии: жидкостно-жидкостная, жидкостно-гелевая и жидкостно-твердофазная.
- Газовая. Она позволяет изучать термостабильные и летучие пробы. Растворителем здесь является инертный газ, например, углекислый, гелий, аргон, азот. Он пускается через сорбент большой площади и «уводит» за собой частицы анализируемого образца, не смешиваясь с сорбатом и сорбентом. В свою очередь, данная методика, в зависимости от формы неподвижной фазы, делится на газотвердофазную (газоадсорбционную) и газожидкостную. Для первой применяют твёрдые вещества типа силикагелей, пористого стекла или активированного угля, а для второй – наносимую на инертный носитель жидкость.
Есть условное разделение по механизму дифференциации составляющих смеси, то есть взаимодействию, в которое вступают сорбент и изучаемый образец. Оно предполагает следующие типы:
- Распределительный, суть которого – различная растворимость проб в фазах.
- Адсорбционный, основанный на разнице в степенях связей с сорбентом.
- Ионообменный с делением на отдельные элементы благодаря разной способности обмениваться ионами.
- Эксклюзионный, при котором дифференциация основана на проходимости через микропоры стационарной фазы молекул, различающихся по габаритам и конфигурации.
- Осадочный с делением, осуществляемым благодаря формированию образцом осадков с разной степенью растворимости.
- Адсорбционно-комплексообразовательный, заключающийся в разнице прочностных характеристик координационных соединений.
- Аффинный, применимый к ферментам, белкам и другим биологически активным веществам, связывающимся с лигандом – соединением, формирующим с компонентами анализируемой пробы комплексы.
Есть и другие классификации. Например, по получению хроматограмм методы бывают вытеснительными, элюэнтными и фронтальными, по решаемым задачам – промышленными (фильтрация продукции), аналитическими (количественный и качественный анализ) и препаративными (выделение мельчайших примесей).
Хроматография: для чего используется?
Где применяется хроматография? Её используют в следующих областях:
- геологическая разведка – поиск нефти, полезных ископаемых, газа;
- криминалистика и судмедэкспертиза: изучение обнаруженных на местах преступлений улик, обнаружение алкоголя, наркотических веществ, препаратов;
- археология – изучение находок, останков;
- промышленность: очистка сырья, контроль качества продукции;
- радиохимия – выявление уровня радиации;
- биотехнологии – очищение препаратов и вакцин, выделение антибактериальных веществ и вирусов.
Заключение
Хроматографическое разделение – метод, обладающий эффективностью благодаря протеканию процессов в реальном времени, возможности многократных испытаний, динамичности и допустимости наложения электрических, гравитационных и магнитных полей для более углубленного анализа.
Чтобы применение хроматографии дало ожидаемые результаты, нужно не только соблюдать технологию, но и использовать качественное оборудование, которое можно приобрести в интернет-магазине «Пять Капель».
