Основы хроматографии; принципиальное устройство газового хроматографа

Хроматография (от греч.chromatos-цвет) – физико-химический метод разделения и анализа смесей, основанный на распределении их компонентов между двумя фазами – неподвижной и подвижной.

Метод разработан в 1903 г.М. Цветом, который показал, что при пропускании смеси растительных пигментов через слой бесцветного сорбента индивидуальные вещества располагаются в виде отдельных окрашенных зон. Полученный таким образом послойно окрашенный столбик сорбента Цвет назвал хроматограммой, а метод – хроматографией. Впоследствии термин «хроматограмма» стали относить к разным способам фиксации результатов видов хроматографии. Однако вплоть до 40- х гг. храмотография не получила должного развития. Лишь в 1941 г. А. Маршин и Р. Синг открыли метод распределительной хроматографии и показали его широкие возможности для исследования белков и углеводов. В 50-е гг. Мартин и американский учёный А. Джеймс разработали метод газо – жидкостной хроматографии.

В зависимости от природы взаимодействия, обусловливающего распределение компонентов между элюентом и неподвижной фазой, различают следующие основные виды: адсорбционную, распределительную, ионообменную, эксклюзионную (молекулярно – ситовую) и осадочную.

Адсорбционная хроматография основана на различии сорбируемости разделяемых веществ адсорбентом (твёрдое тело с развитой поверхностью);

распределительная хроматография – на разной растворимости компонентов смеси в неподвижной фазе (высококипящая жидкость, нанесенная на твёрдый макропористый носитель) и элюенте;

ионообменная – на различии констант ионообменного равновесия между неподвижной фазой и компонентами разделяемой смеси;

эксклюзионная (молекулярно – ситовая) – на разной проницаемости молекул компонентов в неподвижную фазу. Эксклюзионная хроматография подразделяется на гель – проникающую(ГПХ), в которой элюент – неводный растворитель. Осадочная хроматография основана на различной способности разделяемых компонентов выпадать в осадок на твёрдой неподвижной фазе.

В соответствии с агрегатным состоянием алюента различают газовую и жидкостную хроматографию. В зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы газовая х. бывает газо – адсорбционной (неподвижная фаза – твёрдый адсорбент) и газо-жидкостной (неподвижная фаза – жидкость), а жидкостная х. – жидкостно – адсорбционной. К твёрдо – жидкостной х. относятся тонкослойная и бумажная.

Различают колоночную и плоскостную х. В колоночной сорбентом заполняют специальные трубки – колонки, а подвижная фазадвижется внутри колонки благодаря перепаду давления, Разновидность колоночной х. – капиллярная, когда тонкий слой сорбента наносится на внутренние стенки капиллярной трубки. Плоскостная х. подразделяется на тонкослойную и бумажную. В тонкослойной х. тонкий слой гранулированного сорбента или пористая плёнка наносится на стеклянную или металлические пластинки: в случае бумажной х. используют специальную хроматографическую бумагу. В плоскостной х. перемещение подвижной фазы присходит благодаря капиллярным силам.

При хроматографировании возможно изменение по заданной программе температуры состава элюента, скорости его протекания.

В зависимости от способа перемещения разделяемой смеси вдоль слоя сорбента различают след. варианты х.: фронтальный, проявительный и вытеснительный.

При фронтальном варианте в слой сорбента непрерывно вводится разделяемая смесь, состоящая из газа – носителя и разделяемых компонентов;

при проявительном варианте через слой сорбента непрерывно прходит поток элюента и периодически в слой сорбента вводится разделяемая смесь веществ. Через определённое время происходит деление исходной смеси на чистые вещества, располагающиеся отд. Зонами на на сорбенте, между которыми находятся зоны элюента. При вытеснительном варианте в сорбент вводится разделяемая смесь, а затем поток газа – носителя, содержащего вытеснитель(элюент), при движении которого смесь через период времени разделится на зоны чистых веществ, между которыми окажутся зоны их смеси. Ряд видов х. которых осуществляются с помощью приборов, называются хроматографами, в большинстве из которых реализуется проявительный вариант х. Хроматографы используют для анализа и для препаративного разделения смесей вещестив. При анализе разделённые в колонке хроматографа вещества вместе с элюентом попадают через различные промежутки времени в установленное на выходе из хроматографической колонки детектирующее устройство, регистрирующее их конценрации во времени. Полученную в результате этого выходную кривую, наз. Хромотограммой. Для качества хроматографические анализа определяют время от момента ввода пробы до выхода каждого компонента из элюента. Для количества анализа определяют высоты при площади хроматографических пиков с учётом коэффициентов чувствительности используемого детектирующего устройства к анализируемым веществам.