Теоретические основы колоночной хроматографии

Хроматография на колонках, заполненных окисью алюминия или силикагелем (неподвижная фаза), с использованием безводных растворителей в качестве подвижной фазы основана главным образом на адсорбционном принципе. В настоящее время она используется только в препаративных целях; из аналитической практики она вытеснена газовой хроматографией, ВЭЖХ и ТСХ.

Хроматографирование проводят в колонках из стекла или металла, с отношением диаметра к длине от 1:10 до 1:100. Разделение смесей происходит в результате обратимой адсорбции на неподвижной фазе с последующим элюированием при помощи растворителя.

Адсорбент (окись алюминия, силикагель, изредка сахар, крахмал, целлюлоза и ее производные) должен иметь большую удельную поверхность (>100 м²/г), быть химически инертным по отношению к подвижной фазе и разделяемым веществам. В случае окиси алюминия в зависимости от метода ее получения различают основную, нейтральную и кислую окиси, пригодные для разделения веществ соответственно основного, нейтрального и кислого характера. Компоненты смеси адсорбируются с различной силой неподвижной фазой, поэтому они с разной скоростью перемещаются по колонке при пропускании через нее элюента (петролейного эфира, циклогексана, бензола, CCl₄, CHCl₃, CH₂Cl₂, (C₂Н₅)₂О, СН₃СО₂С₂Н₅ и др.). При достаточной длине колонки и правильном выборе элюента образуются отдельные зоны, разделенные слоями чистого адсорбента. При постепенном пропускании элюента вещества последовательно вымываются из колонки.

Для сокращения времени подбора растворителя перед хроматографированием на колонке проводят предварительное хроматографирование в тонком слое. Используемые при ТСХ элюенты могут быть использованы для хроматографирования на колонке при условии:

R_fА / (R_fB + 0,1R_fA) > 1, или R_fА > (R_fB + 0,1R_fA) (2.7)

где А и В – это быстро и медленно перемещающиеся компоненты.

Окрашенные вещества разделяются весьма просто, так как положение зон устанавливается визуально. Если же необходимо разделить бесцветные вещества, то обычно выходящий из колонки раствор собирают в виде малых фракций отдельными пробирками, после чего методом ТСХ определяют, в каких пробирках находятся индивидуальные компоненты смеси. Используя хроматографию на колонках, в лаборатории получают чистые вещества в количествах до нескольких десятков грамм.

Лабораторная работа №13. Разделение смеси красителей методом колоночной хроматографии

Цель работы: освоить технику колоночной хроматографии; провести разделение методом колоночной хроматографии смеси красителей  ‑нафтолового оранжевого и метилового голубого.

Оборудование: стеклянная колонка длиной 10 см и диаметром 5 мм с ватным тампоном внизу, адсорбент (активированный силикагель), пробирки для приема элюента с красителем, пипетка Пастера, смесь красителей  -нафтолового оранжевого и метилового голубого. Элюент: смесь ацетон (7) – изопропанол (2).

Выполнение работы. В качестве хроматографической колонки используют стеклянную трубку длиной 10 см и диаметром 5 мм с носиком и ватным тампоном внизу колонки, препятствующим выходу адсорбента с вытекающим растворителем.

Приготовление элюирующей системы. С помощью мерных пробирок готовят соответствующий объем элюирующей системы.

Заполнение колонки сорбентом. Адсорбент и элюент взбалтывают в пробирке и полученную взвесь через воронку с широким отверстием вливают в колонку. После осаждения адсорбент образует слой высотой 5-7 см. Колонка должна быть обязательно заполнена равномерно и без пузырьков воздуха: лучше всего это удается сделать, используя взвесь адсорбента. Если колонку заполнять сухим адсорбентом, то постукиванием о стол или постукиванием палочкой по колонке добиваются плотной набивки. Но обычно это удается плохо, и тогда при работе не образуется ясно различимых зон красителей.

В то время, когда элюент еще стоит над поверхностью осевшего адсорбента, сверху адсорбент покрывают кружком фильтровальной бумаги для предотвращения взмучивания адсорбента при наливании элюента.

Хроматографирование. Когда мениск элюента будет находиться на 1-2 мм выше слоя адсорбента (нельзя допускать обнажения слоя адсорбента!), осторожно вливают раствор разделяемой смеси красителей. Когда разделяемая смесь почти вся впитается в колонку, наливают элюент, добавляя его новые порции до тех пор, пока не произойдет разделение смеси на компоненты в ясно различимых зонах. Зарисовывается расположение зон в колонке. Компоненты собирают отдельно на выходе из колонки.