Розділ 16 Хроматографічні методи аналізу
Групу речовин, що мають подібні хімічні властивості, практично не можна розділити за допомогою хімічних реакцій, оскільки для цього не існує специфічних реагентів. Для розділення подібних речовин застосовують фізико-хімічні методи, які ґрунтуються на розчинності речовин у різних розчинниках, адсорбції, йонному обміні та ін.
Хроматографія була відкрита російським ботаніком М.С. Цвєтом у 1903р. і використана ним для розділення суміші рослинних пігментів. Цвєт застосовував адсорбційний метод хроматографії, який полягає у тому, що при пропусканні будь-якого розчину крізь високу та порівняно вузьку колонку, наповнену адсорбентом, речовини поглинаються залежно від ступеня їх адсорбованості у певній послідовності і в той же час оборотно.
Отриману хроматограму проявляють, пропускають крізь неї деяку кількість розчинника, як правило, того ж, у якому була розчинена досліджувана речовина. Для кожного компонента суміші у цій двофазній системі характерна рівновага, завдяки чому на стовпці адсорбенту утворюються горизонтальні зони певної висоти, які переміщуються вниз, вздовж колонки, по шляху руху проявляючої рідини зі швидкістю, яка залежить від здатності даної речовини поглинатися адсорбентом, що міститься у колонці. Оскільки здатність адсорбуватися у різних речовин різна, то зони більш-менш чітко відділяються одна від іншої.
Найважливішою перевагою хроматографічних методів над іншими є те, що при цьому речовини, як правило, хімічно не змінюються. Крім того, хроматографічний метод застосовується для розділення газоподібних та рідких речовин.
Є багато видів хроматографії. Їх класифікація базується на різних критеріях.
За принципом фракціонування та фізико-хімічної взаємодії адсорбенту та речовин розрізняють:
§ адсорбційну хроматографію на колонці чи в тонкому шарі;
§ розподільну хроматографію на папері, у тонкому шарі;
§ газорідинну;
§ молекулярно-ситову;
§ йоннообмінну хроматографію на папері та на колонці;
§ гель-фільтрацію.
За природою та розташуванням нерухомої фази види хроматографії бувають:
§ на папері;
§ на колонці;
§ на плівці;
§ в тонкому шарі;
§ в товстому шарі.
У залежності від агрегатного стану фаз хроматографічні методи поділяються на:
§ рідинну хроматографію;
§ газову хроматографію;
§ газорідинну хроматографію.
За способом елюції хроматографія на колонці буває:
§ проявна (елюентна);
§ фронтальна;
§ витискувальна.
За напрямком руху елюента розрізняють:
§ висхідну хроматографію;
§ низхідну хроматографію.
Будь-яка хроматографічна система базується на розподілі компонентів між двома фазами, з яких одна нерухома з великою поверхнею, а друга переміщується відносно першої. Як нерухома фаза використовується тверда речовина або рідина, що наноситься на твердий носій. Компоненти, що розділяються, разом з рухомою фазою (рідиною або газом) проходять крізь нерухому.
Речовини в суміші можуть розділятися за рахунок встановлення рівноважного розподілу між нерухомою рідкою та рухомою рідкою фазами (протиточне розподілення, паперова хроматографія) або між нерухомою рідкою та рухомою газовою фазами (газорідинна хроматографія); адсорбційної рівноваги між нерухомою твердою та рухомою рідкою фазами (адсорбційна хроматографія); йонообмінної рівноваги між йонообмінною смолою (нерухома фаза) та електролітом (рухомою фазою) (йонообмінна хроматографія); рівноваги між рідкою фазами на внутрішній та зовнішній поверхні пористої структури (гель) (молекулярно-ситова хроматографія).