3. Класифікація хроматографічних методів аналізу

Існує багато варіантів здійснення хроматографічного аналізу. В основу класифікацій хроматографічних методів покладені принципи, що враховують наступні різні особливості процесу розділення:

• відмінності в агрегатному стані фаз хроматографічної системи, що розділюється;

• відмінності в характері взаємодій речовин, що розділюються, з нерухомою фазою;

• відмінності в способах практичної реалізації процесу хроматографічного розділення.

Наведемо основні варіанти класифікації відомих хроматографічних методів.

І. За агрегатним станом нерухомої та рухомої фаз. Для досягнення оптимального розподілу компонентів сумішей необхідно обрати оптимальну комбінацію стаціонарної та рухомої фази). Сорбент (нерухома фаза) може бути твердою речовиною або рідиною, що сорбована на твердому носії; рухома фаза може бути рідиною або газом; сорбати можуть перебувати у рідкому, газуватому або пароподібному стані.

Газорідинна хроматографія на сьогодні ще не реалізована, на практиці використовують лише газо-рідинно-твердофазний метод, коли стаціонарною фазою є твердий носій з нанесеною на його поверхню рідиною.

ІІ. За природою сил міжфазової взаємодії сорбенту та сорбованих речовин (сорбатів) – за механізмом розділення, хроматографію поділяють на два основні види – молекулярну та іонообмінну, де реалізується розподіл відповідно молекул або іонів між фазами. До молекулярної відносять такі види хроматографії: адсорбційну, розподільчу, ексклюзійну (ситову, гель-проникну, гель-фільтраційну), афінну (біоспецифічну) хроматографію. До іонної – іонообмінну, іон-парну, лігандообмінну, осадову.

При адсорбційній адсорбція речовин відбувається на полярному сорбенті з неполярного елюенту завдяки донорно-акцепторній взаємодії чи утворенню водневих зв’язків (нормально-фазна) або на поверхні гідрофобізуючого сорбенту з полярного елюенту за допомогою дисперсійної (гідрофобної) взаємодії розділюваних молекул із поверхнею (збагачено-фазна).

Розділення в розподільчій хроматографії відбувається за рахунок розподілу хімічних сполук між двома фазами – нерухомою та мобільною. Залежно від полярності фаз можливими є нормально-фазний та збагачено-фазний варіанти.

У основі іонообмінної – хімічна реакція іонного обміну, різна здатність іонів до реакцій іонного обміну з фіксованими іонами сорбенту, які утворюються у результаті дисоціації іоногенних груп останнього.

Іон-парну можна розглядати як комбінацію адсорбційної та іонообмінної; як нерухому фазу використовують гідрофобізуючий адсорбент, як мобільну – водно-органічний елюент з додаванням поверхнево-активних іоногенних сполук (іон-парних реагентів). Розділення основане на утриманні іон-парного реагенту на гідрофобній поверхні сорбенту з утворенням іоніту, який розділяє іонні сполуки.

Лігандообмінна базується на різній здатності сполук утворювати комплекси з катіонами перехідних металів (Cu(II), Ni(II), Zn(II), Cd(II), Co(II), тощо) та фіксованими лігандами нерухомої фази.

Афінна передбачає утворення міцного зв’язку зі специфічними групами (лігандами, афінатами) нерухомої фази на основі біологічних властивостей останніх. Так при розділенні ферментів лігандами служать їх субстрати, інгібітори чи коферменти, токсинів – рецептори, білків – антитіла.

Розподілу в ексклюзійній (ситовій, гель-проникній, гель-фільтраційній) РХ відбувається за рахунок різниці у розмірах молекул. Метод ґрунтується на розділенні молекул суміші за розміром з урахуванням їх різної здатності проникати у пори носія. При цьому першими з колонки виходять більші за розміром молекули (більшої молекулярної маси), які здатні проникати у мінімальне число пор носія. Останніми елююють речовини з малими розмірами молекул, які вільно проникають у пори сорбенту.

Осадова базується на різній розчинності осадів, що утворюються при взаємодії компонентів досліджуваної суміші з реагентом-осаджувачем. Перевагами цього методу є те, що розташовані вздовж сорбенту зони мають чіткі межі.

На практиці часто застосовується декілька механізмів розділення одночасно (адсорбційно-розподільчий, адсорбційно-ексклюзійний, тощо).

ІІІ. За апаратурним оформленням або способом проведення хроматографічного процесу: колонкова (в колонці або капілярі) і площинна (на папері або в тонкому шарі сорбенту) хроматографія.

1. Колонкова – нерухомою фазою, наприклад, гранулами діаметром 0,1-0,5 мм заповнюють трубку діаметром 2-6 мм і довжиною декілька метрів (набивна колонка) (рис. 2). Якщо нерухома фаза – рідина, вона наноситься на поверхню і в пори гранул інертного носія. Варіантом колонкової хроматографії є капілярна, коли рідка фаза наноситься на внутрішню стінку капіляра діаметром 0,1-0,5 мм і довжиною до 100 і більше метрів (рис. 3).

2. Площинна – використовується при рідкій нерухомій фазі:

а) тонкошарова – скляна або алюмінієва пластина, покрита тонким шаром носія, утримує нерухому фазу – розчинник;

б) паперова – нерухома фаза – спеціальний хроматографічний папір (типу фільтрувального), просочений відповідними реактивами.

У площинній хроматографії рух рухомої рідкої фази здійснюється завдяки капілярним силам.