Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow Аналитическая химия

ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ

Теоретические основы хроматографических процессов

Хроматография — динамический метод разделения, идентификации и определения веществ, основанный на многократном распределении компонентов между двумя фазами — неподвижной и подвижной. Хроматография открыта и разработана русским ботаником М.С. Цветом в 1903 г. Используя этот метод, он успешно разделил растительный пигмент хлорофилл на несколько компонентов.

В основе хроматографического разделения лежит процесс распределения разделяемых компонентов между двумя несмешива- ющимися фазами. Пробу вводят в подвижную фазу, которой может быть жидкость или газ. Подвижная фаза движется относительно неподвижной фазы, находящейся в колонке или в плоском тонком слое. Различия в силе взаимодействия компонентов пробы с неподвижной фазой, т.е. различия в их сорбционных свойствах, приводят к тому, что компоненты перемещаются с различными скоростями вдоль слоя сорбента и при достаточно большом времени движения разделяются.

Под сорбцией понимают поглощение паров, газов или растворенных веществ жидкими или твердыми поглотителями (сорбентами). Обратный процесс называется десорбцией. Вещество, которое сорбируется, называется сорбитом.

Различают в общем случае четыре вида сорбции: адсорбция — поглощение вещества на поверхности твердого или жидкого тела; абсорбция — поглощение вещества в объеме твердого или жидкого тела; хемосорбция — поглощение веществ жидкими или твердыми сорбентами с образованием химических соединений; капиллярная конденсация — образование жидкой фазы в порах или капиллярах твердого сорбента при поглощении паров веществ.

В соответствии со способом разделения различают колоночную и плоскостную хроматографию.

В колоночном варианте разделение проводят в колонке, в которой все компоненты проходят одно и то же расстояние и регистрируются на выходе из колонки; в плоскостном варианте — на бумаге или тонком слое сорбента (бумажная, тонкослойная хроматография).

Газовая хроматография осуществляется только в колоночном варианте.

Жидкостную хроматографию можно осуществить как в колоночном, так и в плоскостном варианте. Оба они основаны на одних и тех же физико-химических принципах.

В табл. 5.3 приведена классификация методов колоночной хроматографии в соответствии с природой подвижной и неподвижной фаз. Хроматографические методы можно классифицировать и с точки зрения механизма разделения веществ. Самыми важными из них являются распределительный и адсорбционный механизмы. Адсорбционная хроматография основана на непосредственном взаимодействии молекул вещества с поверхностью неподвижной фазы (газотвердофазная, жидкостно-твердофазная хроматография). В распределительной хроматографии неподвижной фазой служит жидкость, иммобилизованная на твердом носителе (газожидкостная, жидкостно-жидкостная хроматография). Другие механизмы разделения будут рассмотрены ниже.

Таблица 5.3

Классификация методов колоночной хроматографии с точки зрения природы подвижной и неподвижной фаз

Вид хроматографии

Подвижная

фаза

Неподвижная

фаза

Доминирующий механизм разделения

Техника

выполнения

Газовая хроматография

Газоадсорбционная

Газ

Твердое тело

Адсорбция

Колоночная

Газожидкостная

Газ

Жидкость на поверхности твердого носителя

Распределение (растворение)

Колоночная

Жидкостная хроматография

Твердожидкостная

Жидкость

Твердое тело

Адсорбция

Колоночная,

плоскостная

Жидкостножидкостная

Жидкость

Жидкость на поверхности твердого носителя

Распределение

Колоночная,

плоскостная

Ионообменная

Жидкость

Твердое тело

Ионный

обмен

Колоночная,

плоскостная

Эксюпози-

онная

Жидкость

Жидкость в порах геля

Диффузия

молекул

Колоночная

Теоретические основы хроматографических методов можно рассмотреть применительно к колоночной хроматографии.

В зависимости от способа перемещения анализируемой смеси вдоль слоя неподвижной фазы различают проявительный (элю- ентный), вытеснительный и фронтальные методы хроматографии.

Проявительный (элюентный) метод заключается в том, что хроматографируемые вещества переносятся через слой неподвижной фазы потоком подвижной фазы — элюента, сорбирующегося слабее любого вещества разделяемой смеси. На выходе из слоя неподвижной фазы разделенные вещества размещаются зонами в потоке элюата (подвижная фаза с разделяемыми компонентами смеси), в промежутке между которыми выходит чистый элюент. Процесс вымывания вещества из колонки называется элюированием.

Вытеснительный метод заключается в переносе разделяемой смеси потоком подвижной фазы — вытеснителя, сорбирующегося лучше любого из компонентов смеси. При этом на выходе из колонки образуются отдельные зоны, содержащие вещества, располагающиеся в порядке возрастания их сорбируемости.

Во фронтальном методе смесь непрерывно пропускается через слой неподвижной фазы, при этом образуются зоны, содержащие в элюате последовательно увеличивающееся число компонентов в порядке возрастания их сорбируемости.

Из описанных выше методов в химическом анализе преобладающим является проявительный. В этом варианте хроматографии пробу, растворенную в подвижной фазе, вводят в начало колонки. Затем через колонку пропускают подвижную фазу до тех пор, пока все компоненты пробы не разделятся на отдельные зоны, последовательно выйдут из колонки и будут зарегистрированы на выходе из нее. Несмотря на постоянную скорость перемещения подвижной фазы, средняя скорость движения веществ вдоль колонки определяется силой их взаимодействия с неподвижной фазой. Чем сильнее вещество взаимодействует с неподвижной фазой, тем медленнее оно движется, тем дольше находится в колонке.

В ходе хроматографического разделения веществ расстояния между зонами непрерывно увеличиваются, в то же время сами зоны непрерывно уширяются, что снижает эффект разделения. Улучшить разделение компонентов можно за счет двух факторов: увеличения различия в скоростях движения зон и уменьшения уширения зон. Численные величины, характеризующие то и другое явления, будут рассмотрены в следующих разделах.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ ОРИГИНАЛ   След >
 

Популярные страницы