23.11. ЗАСТОСУВАННЯ ДЕЯКИХ МЕТОДІВ ХРОМАТОГРАФІЇ В АНАЛІЗІ ОРГАНІЧНИХ І БІОХІМІЧНИХ РЕЧОВИН

Хроматографією називають процес розділення речовин, оснований на їх різній здатності до міграції в пористому середовищі. Міграція протікає за рахунок руху однієї з фаз, яка називається рухомою фазою.

Важлива перевага хроматографії перед іншими методами розділення речовин полягає в тому, що при її застосуванні речовина залишається хімічно незмінною. Хроматографічний метод дозволяє розділяти і аналізувати складні суміші, очищати речовини від домішок, концентрувати і ідентифікувати їх.

Хроматографічне розділення речовин відбувається під впливом різної здатності компонентів суміші до адсорбції, різного розподілення компонентів суміші між двома не змішуваними рідкими фазами і різної розчинності осадів, що утворюються.

Розрізняють чотири види хроматогр: адсорбційнуфії, іонообмінну, розподільну, осадову.

23.11.1. Адсорбційна хроматографія

Адсорбційна хроматографія базується на різній здатності компонентів суміші до адсорбції на тому чи іншому сорбенті. Адсорбція і десорбція речовин на сорбенті обумовлена дією міжмолекулярних сил між адсорбатом і поверхнею сорбенту.

При проведенні хроматографічного досліду невеликий об’єм зразка поміщується у верхню частину колонки, наповненої подрібненою твердою речовиною (сорбентом) і через колонку пропускають рідину чи газ (рухома фаза), регулюючи при цьому швидкість потоку. Рухома фа-

колонки, можна зафіксувати моменти появи індивідуальних компонентів. Для реєстрації результатів хроматографічного розділення застосовують різні детектори (в газовій хроматографії найчастіше– катарометри), фіксують спектри поглинання елюатів. Ефективного розділення компонентів можна досягти, аналізуючи дуже малі(мікрограмові) кількості речовини.

269

23.11.2. Колонкова хроматографія

Схема хроматографічної колонки приведена на рис. 23.11.2.1.

Рис. 23.11.2.1. Схема хроматографічної установки:

1 – колонка з сорбентом; 2 – вихідна зона зразка; 3 – резервуар з рухомою фазою; 4 – ввід зразка; 5 – фракції, що відбираються (аліквотні проби)

Розділення компонентів зразка на окремі хвилі, зони або смуги під дією рухомої фази називається розвитком хроматограми. В адсорбційній хроматографії знайшли застосування три основних методи розвитку хроматограми.

1. Елюентний аналіз, при якому рухому фазу пропускають крізь колонку доти, поки всі зони, що утворені компонентами зразка, не вийдуть з колонки(термін «елюент» є синонімом словосполучення «рухома фаза»). Якщо розділення ефективне, то між зонами, що реєструються детектором, знаходять об’єми чистої рухомої фази (рис. 23.11.2.2, а).

270

Рис. 23.11.2.2. Адсорбційні хроматограми при використанні елюентного аналізу (а), проявлення витісненням (б)

і фронтального аналізу (в)

При ступінчастому елююванні застосовують послідовно декілька розчинників, причому кожний наступний розчинник являється більш ефективним елюіруючим агентом. Такий метод прискорює процес елюювання компонентів.

2. Аналіз витісненням, при якому рухома фаза є розчином речовини, яка адсорбується краще за будь-який інший компонент досліджуваної суміші. Активний компонент елюенту (наприклад, С на рис. 23.11.2.2, б) витісняє компоненти досліджуваної проби (наприклад, А і В) з зони, що знаходиться в верхній частині колонки. Якщо В адсорбується краще за ,Ато, в свою чергу, В витісняє А. В результаті зони розташовуються вздовж колонки послідовно: А, В, С. Недоліком методу є те, що зони не розділені ділянками чистого розчинника, що може привести до їх перекривання.

271

3. Фронтальний аналіз. Колонку заповнюють відомою кількістю сорбенту і поступово додають аналізований розчин, який в цьому випадку є рухомою фазою. В перший момент сорбується вся розчинена речовина, однак, при подальшому додаванні досліджуваної речовини сорбент насичується і та речовина(наприклад, речовина А, рис. 23.11.2.2, в), яка гірше сорбується, витісняється і проходить крізь колонку. На першій стадії аналізований розчин, що витікає з колонки, містить лише речовину А; на другій стадії – речовини А і В; на третій стадії цей розчин відповідає вихідній суміші А + В + С. Кількість стадій відповідає кількості компонентів в суміші.

Принцип роботи сучасного адсорбційного хроматографа схематично відображений на рис. 23.11.2.3.

Рис. 23.11.2.3. Принцип роботи адсорбційного хроматографа

272