Хроматография (от греч. Chroma, chromatos — цвет, краска) — физико-химический метод разделения и анализа смесей, основанный на распределении их компонентов между двумя фазами — неподвижной и подвижной (елюент), протекающей через неподвижную. Хроматографический анализ является критерием однородности вещества. Если каким-либо хроматографическим способом анализируемое вещество не разделилось, то его считают однородным (без примесей).
Принципиальным отличием хроматографических методов от других физико-химических методов анализа является возможность разделения близких по свойствам веществ. После разделения компоненты анализируемой смеси можно идентифицировать (установить природу) и количественно определить (массу, концентрацию) любыми химическими, физическими и физико-химическими методами. Кстати, ферулы для хроматографии вы можете приобрести на страницах нашего специализированного сайта.
Хроматографический метод анализа был впервые применен русским ученым-ботаником Михаилом Семеновичем Цветом в 1900 г Он использовал колонку, заполненную карбонатом кальция, для разделения пигментов растительного происхождения. Первое сообщение о разработке метода хроматографии было сделано Цветом 30 декабря 1901 года на XI съезде естествоиспытателей и врачей в Санкт-Петербурге. Первая печатная работа по хроматографии была опубликована в 1903 г, в журнале «Труды варшавского общества естествоиспытателей». Впервые термин хроматография появился в двух печатных работах Цвета в 1906 году, опубликованных в немецком журнале Berichte der Deutschen Botanischen Gesellschaft». В 1907 году Цвет демонстрирует немецкому ботаническому обществу образец хроматографа — прибора для осуществления процесса хроматографии. В 1910-1930 рр. метод был незаслуженно забыт и практически не развивался. В 1952 году Дж. Мартину и Г. Сінджа была присуждена Нобелевская премия по химии за создание метода распределительной хроматографии. С середины XX в. и до наших дней хроматография интенсивно развивалась и стала одним из наиболее широко применяемых методов анализа.
Хроматография применяется в лабораториях и в промышленности для качественного и количественного анализа многокомпонентных систем, контроля производства, особенно в связи с автоматизацией многих процессов, а также для препаративного (в том числе промышленного) выделения индивидуальных веществ (например, благородных металлов), разделения редких и рассеянных элементов.
В некоторых случаях для идентификации веществ используется хроматография в сочетании с другими физико-химическими и физическими методами, например с масс-спектрометрией, ИК-, УФ-спектроскопией и др. Для расшифровки хроматограм и выбора условий опыта применяют ЭВМ.
Основные преимущества хроматографического анализа:
- • экспрессном;
- • высокая эффективность;
- • возможность автоматизации и получения объективной информации;
- • сочетание с другими физико-химическими методами;
- • широкий интервал концентраций соединений;
- • возможность изучения физико-химических свойств соединений;
- • осуществление проведения качественного и количественного анализа;
- • применение для контроля и автоматического регулирования технологических процессов.
В зависимости от природы взаимодействия, что обуславливает распределение компонентов между елюентом и неподвижной фазой, различают следующие основные виды хроматографии — адсорбционную, распределительную, ионообменную, эксклюзивные (молекулярно-ситовую) и осадочную.
Адсорбционная хроматография основана на различии сорбируемых разделяемых веществ адсорбентом (твердое тело с развитой поверхностью); распределительная хроматография — на разной растворимости компонентов смеси в неподвижной фазе (высокой жидкость, нанесенная на твердый макропористый носитель) и елюенті; ионообменная хроматография — на различии констант ионообменной равновесия между неподвижной фазой (іонітом) и компонентами смеси, разделяемой; эксклюзивные (молекулярно-ситовая) хроматография — на разной проницаемости молекул компонентов в неподвижную фазу (высокопористый неіоногенний гель). Осадочная хроматография основана на различной способности компонентов выпадать в осадок на твердой неподвижной фазе.
Согласно агрегатного состояния елюента различают:
- • газовую хроматографию (ГХ);
- • высокоэффективную жидкостную хроматографию (ВЭЖХ).
Газовая хроматография применяется для разделения газов, определения примесей вредных веществ в воздухе, воде, почве, промышленных продуктах; определения состава продуктов основного органического и нефтехимического синтеза, выхлопных газов, лекарственных препаратов, а также в криминалистике и т.д.
Жидкостная хроматография используется для анализа, разделения и очистки синтетических полимеров, лекарственных препаратов, детергентов, белков, гормонов и других биологически важных соединений. Использование высокочувствительных детекторов позволяет работать с очень малыми количествами веществ (10-11-10-9 г), что исключительно важно в биологических исследованиях.
В зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы газовая хроматография бывает газо-адсорбционной (неподвижная фаза — твердый адсорбент) и газожидкостной (неподвижная фаза — жидкость), а жидкостная хроматография — жидкостно-адсорбционной (или твердожідкостной) и жидкостно-жидкостной.
Различают колоночную и плоскостную хроматографию. В колонковой сорбентом заполняют специальные трубки — колонки, а подвижная фаза движется внутри колонки благодаря перепаду давления. Разновидность колоночной хроматографии — капиллярная, когда тонкий слой сорбента наносится на внутренние стенки капиллярной трубки. Плоскостная хроматография подразделяется на тонкослойную и бумажную. В тонкослойной хроматографии тонкий слой гранулированного сорбента или пористая пленка наносится на стеклянную или металлическую пластинки; в случае бумажной хроматографии используют специальный хроматографическая бумага. Тонкослойная (ТСХ) и бумажная хроматография используются для анализа жиров, углеводов, белков и других природных веществ и неорганических соединений.
Ряд видов хроматографии осуществляется с помощью приборов, называемых хроматографами, в большинстве из которых реализуется вариант проявителя хроматографии. Хроматографы используют для анализа и для препаративного (в том числе промышленного) разделения смесей веществ. При анализе разделенные в хроматографической колонке вещества вместе с елюентом попадают в установленный на выходе из колонки специальное устройство — детектор, регистрирующее их концентрации во времени.
Полученную в результате этого выходную кривую называют хроматограммой. Для качественного хроматографического анализа определяют время от момента ввода пробы до выхода каждого компонента из колонки при данной температуре и при использовании определенного елюента. Для количественного анализа определяют высоты или площади хроматографических пиков с учетом коэффициентов чувствительности используемого детектуючого устройства к анализируемым веществам.