7. Жидкостная хроматография

Жидкостная хроматография — метод разделения и определения широкого круга органических и неорганических веществ на неподвижных фазах (обычно твердых сорбентах) самой различной природы. Подвижной фазой является жидкость: органические растворители, водно-органические смеси, водные растворы кислот, щелочей и солей. В жидкостной хроматографии роль подвижной фазы существенно важнее, чем в газовой.

Метод жидкостной хроматографии применим для разделения значительно более широкого круга веществ, чем газовая хроматография, поскольку большая часть веществ не обладает летучестью, а многие вещества неустойчивы при высоких температурах. В жидкостной хроматографии разделение обычно происходит при комнатной температуре.

Жидкостный хроматограф представляет собой шесть блоков, каждый из которых может состоять из нескольких устройств, различных по сложности и возможностям (рис. 7).

Рис.7. Принципиальная схема жидкостного хроматографа.

1 — сосуд для элюента, 2 — насос, 3 — дозатор, 4 — колонка, 5 — детектор, 6 — регистратор

Колонки в жидкостном хроматографе представляют собой стальную трубку с внутренним диаметром 4 — 6 мм и длиной 100 — 250 мм, заполненную сорбентами с малым диаметром частиц (5 — 30 мкм), что приводит к необходимости увеличить давление на входе колонки до 0,5 — 40 МПа. Часто используют сорбенты с привитыми группами различной полярности (алкильные, амино-, нитрил- и др.).

В аналитической практике наиболее широко используется высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) в адсорбционном и ионообменном вариантах.

8. Адсорбционная вэжх

В зависимости от природы подвижной и неподвижной фаз в адсорбционной ВЭЖХ различают нормально-фазовую и обращенно-фазовую хроматографию.

В нормально-фазовой хроматографии неподвижная фаза — полярная (чаще всего силикагель), а подвижная фаза — неполярная (гексан, либо смеси гексана с более полярными органическими растворителями — хлороформом, спиртами и т. д.). Удерживание веществ растет с увеличением их полярности. В нормально-фазовой хроматографии элюирующая способность подвижной фазы увеличивается с ростом ее полярности.

В обращенно-фазовой хроматографии неподвижная фаза — неполярная (гидрофобные силикагели с привитыми группами С₈, С₁₈); подвижная фаза — полярная (смесь воды и полярных растворителей: ацетонитрила, метанола, тетрагидрофурана и др.). Удерживание веществ возрастает с увеличением их гидрофоб-ности (неполярности). Наименьшей элюирующей способностью обладает вода, а для повышения элюирующей способности в подвижную фазу вводят ацетонитрил, метанол и другие растворители.

Наиболее распространенным в адсорбционной ВЭЖХ является спектрофотометрический детектор в УФ-области. В процессе элюирования веществ в специально сконструированной микрокювете измеряют оптическую плотность элюата при заранее выбранной длине волны, соответствующей максимуму поглощения определяемых веществ.

9. Ионная хроматография

Ионная хроматография — это высокоэффективная жидкостная хроматография для разделения катионов и анионов на ионообменниках низкой емкости.

Разделение катионов происходит на катионообменниках, которые содержат фиксированные группы SO₃^-, РО₃^2-, СОО^- и катионы в качестве противоиона.

Подвижной фазой при разделении катионов чаще всего являются растворы (1 – 5) 10^-3 М соляной и азотной кислот или их солей. Разделяемые катионы элюируются с колонки в результате их замещения в фазе ионообменника катионами, содержащимися в подвижной фазе.

Разделение анионов проводится на анионообменниках, которые содержат фиксированные группы — NR₃,— NHR₂—NH₂R и анионы как противоионы.

Наиболее распространенными элюентами при определении анионов являются (1 – 5) 10^-3 М растворы карбоната, гидрокарбоната или гидроксида натрия.

Время и порядок элюирования катионов и анионов определяется их зарядом и размером гидратированного иона. Ионы удерживаются тем сильнее, чем больше их заряд и размер гидратированного иона. Эллюирующая способность подвижной фазы возрастает с увеличением концентрации ионов, содержащихся в ней, и их сродства к ионообменнику.

В ионной хроматографии наиболее часто используют кондуктометрический детектор, с помощью которого измеряют электропроводность элюата. Для снижения фоновой электропроводности после разделяющей колонки устанавливают вторую колонку — подавляющую (компенсационную), где элюент преобразуется в воду или раствор, имеющий очень низкую электропроводность, а разделяемые ионы в сильные электролиты.

Важным достоинством двухколоночной ионной хроматографии являются низкие пределы обнаружения ионов и линейность гра-дуировочного графика в широком интервале их концентраций. Это дает возможность использовать метод стандартов в количественном анализе без обязательного построения градуировоч-ного графика.

При использовании элюентов с низкой электропроводностью кондуктометрический детектор присоединяют непосредственно к разделяющей колонке. Такой вариант ионной хроматографии получил название одноколоночной ионной хроматографии.

В качестве элюентов в этом варианте применяют ароматические кислоты или их соли, величина рН элюентов изменяется от 3 до 8. В данном случае можно использовать не только кондуктометрический, но и другие детекторы, например, спектрофото-метрический, люминесцентный, полярографический.