26 Классификация хроматограф. Методов. Физ. Основы хром-ии. Хром.Пик, основные характеристики.

Хром-ия – это физ-хим. процесс разделения веществ, основанный на распределении их между двумя фазами – подвижной и неподвижной.Неподвижной (стационарной) фазой служит твердое в-во – сорбент,или пленка жидкости, нанесенная на твердое вещество (носитель) или гелеообразное в-во, к-е способно к реакциям ионного обмена. ПФ представляет собой газ или жидкость, протекающий через неподвижную фазу. Хроматография является динамическим процессом, состоящим из многократных актов сорбции-десорбции или другого вида взаимодействий, так как он происходит в потоке ПФ.

О сновным рез-том аналитического хром-ого разделения анализируемой пробы является внешняя хроматограмма, из к-ой можно определить одну из основных хар-к - время удерживания ( ), которое определяется по формуле: t_R = t_s + t_m,

где - время пребывания компонента смеси в подвижной фазе; t_s - время пребывания компонента в неподвижной фазе.

I – это аналитический сигнал детектора хроматографа, зависящий от концентрации веществ в элюенте, чувствительности детектора к компонентам пробы. t – время хром-ия. Вместо времени хром-ния может быть отложен объем элюента. t_R не зависит от количества пробы, вводимой в колонку, а зависит от природы анализируемого в-ва и сорбента, от упаковки сорбента в колонке, от скорости подачи подвижной фазы и может меняться от колонки к колонке. Поэтому истинную способность данного в-ва удерживаться в конкретной хроматографической колонке характеризует исправленное время удерживания: Для характеристики удерживания часто применяется также удерживаемый объем ( ) – это объем подвижной фазы, к-ый нужно пропустить через колонку с определенной скоростью, чтобы элюировать из нее в-во. Этот объем связан с временем удерживания через объемную скорость (F,мл/мин) формулой: .Исправленный удерживаемый объем определяется по формуле:

При постоянных условиях хром-ния (скорость потока ПФ, давление, температура, состав фаз) значения t_R и V_R строго воспроизводимы и являются идентификационными характеристиками индивидуальных в-в. Коэффициент удерживания (замедления) R – отношение скорости движения в колонке анализируемого в-ва к скорости движения ПФ. Он определяется по формуле: где L – длина колонки. Т. о., R показывает, какую долю времени анализируемое в-во находится в подвижной фазе.Распределение в-в между двумя фазами характеризуется коэффициентом распределения, вычисляющегося как отношение конц-ии в-ва в неподвижной фазе ( ) к конц-ии в-ва в НФ ( ): .

Для описания процесса хром-го разделения пользуются теорией теор.тарелок : хром-ое в-во проходит ч/з слой сорбента порциями, распределяясь м/у подвижной и неподвиж. фазами на отдельных элементарных участках слоя(тарелках). Ч/з тарелку в-во проходит периодическими толчками. На тарелках достигается мгновенно равновесие м/у концентрацией компонентов в подвиж. и неподв. фазах.

С= C_max*e^{-(β-N)^2/2N} – концентрация в-ва на тарелке,где N –число тарелок, занятых в-вом; β – относительный объем подвиж.фазы, прошедшей ч/з колонку.

Н=L/N – высота эквивалентной теор. тарелки в миллиметрах(ВЭТТ), L-длина колонки. ВЭТТ- толщина слоя сорбента необходимого для установления равновесного распределения в-ва м/у подвиж. и неподвиж. фазами, т.о N и H характеризуют эфф-ть хром-й колонки. Колонка высокоэф-на, когда размывание полос(пиков) небольшое, пики узкие, а Н-≤ 1мм. Процесс массопередачи при проведении анализа описывается ур-ем Ван-Деемтера: Н=А+(В/v)+С*V, А – учитывает неравномерность потока подвижной фазы(вихревую диффузию); (В/v)-учитывает молекулярную диффузию молекул в-ва в ПФ от участков с большей концентрацией в направлении уч-ов с меньшей концентрацией; С*V - учитыв. сопротивление массо-переносу при переходе в-ва из ПФ в НФ и обратно.

Классификации хроматографических методов:

1 По агрегатному состоянию подвижной фазы хроматографию подразделяют на газовую, жидкостную и сверхкритическую(флюидную). Газовая: газожидкостная и газотвердофазная, а жидкостная: жидкостно-жидкостная, жидкостно-твердофазная и жидкостно-гелевая. Первое слово в названии метода хар-т состояние ПФ, второе – неподвижной фазы.

2 По механизму взаимодействия сорбент - сорбат хроматография бывает:1)адсорбционная (основана на различной способности компонентов анализируемой пробы адсорбироваться твердым сорбентом);2)распределительная (основана на различии в р-римости разделяемых в-в в неподвижной фазе для газовой хром-ии или на различии в р-римости в-в в подвижной и неподвижной жидких фазах для жидкостной хром-ии); 3)ионообменная (обмен ионами между фазами);4)эксклюзионная (основана на различии в размерах и формах молекул разделяемых в-в)5)аффинная (основана на специфических взаимод-иях, характерных для некоторых биолог. и биохимич. объектов, напр., антитело-антиген, фермент-субстрат);6)осадочная (основана на образовании осадков разделяемых в-в на сорбенте, отличающихся по растворимости);7)адсорбционно-комплексообразовательная (основана на образовании координационных соединений различной устойчивости в подвиж фазе или на поверхности сорбента).

3 По технике выполнения:-колоночная (разделение в колонках);-плоскостная и бумажная (разделение проводят на спец. бумаге или в тонком слое сорбента).

4 По цели хроматографирования: -аналитическая; препаративная (для получения чистых в-в, концентрирования примесей и др.), промышл. (для автоматич. контроля и упр-ия производственными процессами).

5 По способу получения хроматограммы: а)элюентная (проявительная), б)вытеснительная и с)фронтальная. а)При элюентной хром-ии заполненную хром-ую колонку промывают элюентом, обладающим меньшей сорбируемостью, чем любое из разделяемых в-в. Затем в колонку вводят небольшую порцию разделяемого в-ва, растворенного в элюенте, и продолжают пропускать элюент.При этом компоненты анализируемого в-ва перемещаются по колонке с разной скоростью. Поэтому на выходе из колонки сначала появится наименее сорбируемое неподвижной фазой в-во. Этот вид наиболее распраст-н. б)При вытеснительной хром-ии сначала в колонку вводят небольшое кол-во р-ра разделяемых веществ.Затем через колонку пропуск. вытеснитель – в-во, обладающее большей сорбируемостью, чем с любой из разделяемых комп-ов. По мере перемещения по колонке элюент вытесняет в-во с наибольшей сорбируемостью на неподв. фазе. Это в-во вытесняет менее сорбируемое и т.д.Разделяемые в-ва и в колонке, и в элюате располагаются последовательно друг за другом и не разделены промежутками чистого сорбента. В-ва выходят без паузы.С)При фронтальной хром-ии в колонку непрерывно вводят раствор анализир. в-ва в элюенте. В-ва, входящие в состав анализируемой пробы, распределяются в колонке в соответствии с их сорбируемостью на сорбенте. На выходе из колонки сначала появится чистый р-ритель. Затем, когда сорбент насытится в-вом с наименьшей сорбир-тью, на выходе вместе с р-рителем появится в-во А, потом В и С. При этом способе в чистом виде можно получить лишь одно в-во, к-ое первым выйдет из колонки.