2.1.3 Хроматография

Хроматография – физико–химический метод разделения сложных смесей, при кото­ром компоненты распределяются по разному между двумя фазами. Одна фаза непо­движная с большой поверхностью контакта, другая подвижная в виде потока, фильтрующегося через неподвижный слой. Неподвижная фаза оформляется в виде ко­лонки или тонкого слоя. Через них протекает подвижная фаза. Разделяемые вещества в начале растворены в подвижной фазе. Они интенсивно взаимодействуют с неподвиж­ной фазой, ассоциируясь с ней, а поэтому только медленно перемещаются в направле­нии фронта растворителя. Вещества, слабо взаимодействующие с неподвижной фазой, вымываются быстрее. Разделяются вещества в соответствии с их различной скоростью пе­редвижения в колонке или в тонком слое.

По природе взаимодействия разделяемых веществ с твердой фазой различают ад­сорбционную, распределительную и ионообменную хроматографии.

Адсорбционная хроматография основана на молекулярной адсорбции и подчиняется уравнению Лэнгмюра.

В основе распределительной хроматографии лежит различие в коэффициентах рас­пределения разделяемых веществ между двумя жидкими фазами.

По методике проведе­ния различают колоночную, хроматографию на бумаге и тонкослойную.

Сорбция, ион­ный обмен, распределение между фазами различного состава протекают непрерывно при последовательном многократном повторении. При колоночной хроматографии изучаемую смесь веществ в виде раствора (жидкая фаза) пропускают через колонку со слоем сорбента твердая (фаза). Отдельные растворенные вещества адсорбируются и образуют зоны адсорбции в виде первичной хромограммы. При промывании колонки растворителем разделяются зоны адсорбции (проявление хромограммы).

Выполнение работы. При распределительной хроматографии твердую фазу (носитель) пропитывают одним из растворителей, и его рассматривают как неподвижный. Другой растворитель, менее полярный, пропускают через колонку, заполненную носителем. Это подвижный растворитель.

В бумажной хроматографии носителем служит фильтровальная бумага. Фильтрова­льная бумага в качестве носителя имеет ряд преимуществ: меньшую адсорбционную спо­собность, равномерность материала, листообразную форму, пригодную для двухмерной хроматографии; возможность разделения веществ в количествах очень малых (микро граммы). Неподвижной фазой служит воздушно сухая бумага, содержащая около 25 % воды. В качестве подвижной фазы применяют различные органические растворители и их смеси менее полярные, чем вода. Подвижная фаза должна передвигаться вдоль стационарной фазы.

Различают горизонтальный,восходящийинисходящийметоды.

Раствор исследуемой смеси веществ наносят в виде капли на конец бумажной плос­кости. Бумагу высушивают. Конец ее ниже места нанесения капли опускают в ванную с рас­творителем. При медленном продвижении растворителя через поры бумаги вместе с ним перемещаются растворенные веществ а, и смесь непрерывно распределяется между двумя жидкими фазами – водой и растворителем. Разделение компонентов основано на различии их коэффициентов распределения.

Рисунок 4 – Определение R_f при хроматографии на бумаге

и тонкослойной хроматографии:

АВ – расстояние от стартовой линии до фронта растворителя;

АС – расстояние от стартовой линии до центра пятна.

Хроматографирование на бумаге проводят в атмосфере насыщенных паров приме­няемых растворителей. После достаточного продвижения фронта растворителя на бумаге процесс заканчивают и бумагу высушивают. При разделении бесцветных веществ хроматограмму опрыскивают (проявляют) реактивом, образующим окрашенные соединения с анализируемыми веществами. При этом на хромограмме образуется ряд цветных пя­тен, расположенных в определенном порядке. Вещества характеризуются фактором удер­живания R_f (рисунок 4). Он равен отношению расстояния АС, пройденного растворенным ве­ществом на бумаге, к расстоянию АВ, пройденному фронтом растворителя. В хрома­тографии на бумаге и тонкослойной хроматографии: фронтом растворителя. Для качестве­нного анализа бумажных хроматограмм используют «способ свидетелей», нанося на одной и той же полосе бумаги пятно смеси исследуемых веществ и отдельно пятна на­бора веществ, присутствие которых в смеси предполагается. После проявления хроматограммы сопоставляют положение пятен «свидетелей» с положением пятен неизвестных веществ.

В методе тонкослойной хроматографии в качестве носителя для распределения жидкостной хроматографии вместо бумаги используют тонкий слой сорбента, нанесенный на небольшую стеклянную пластинку. В качестве сорбентов применяют окись алюминия марки «для хроматографии», силикагель, гипс, кизельгур, целлюлозу. В тонкослойной хроматографии используют растворители, обладающие разной полярностью в раз­ных соотношениях.

При работе с незакрепленным слоем сорбент насыпают на стеклянную пластинку (можно использовать фотопластинки 912 см) и разравнивают стеклянной палочкой. Для сорбента с закрепленным слоем готовят массу из 50 г окиси алюминия (или силикагеля) с добавкой закрепителя, 0,2 г сульфата кальция и 412 мл воды. Смесь разме­шивают до получения однородной массы. Часть ее наносят на стекло и разравнивают легким покачиванием. Пластинку с нанесенным слоем сначала сушат на воздухе, затем активируют слой нагреванием в сушильном шкафу при 120 °С в течение 1 ч. Готовые пластинки хранят в эксикаторе.