1.7. Бумажная хроматография

Специфическим для этого вида хроматографии является применение в качестве носителя специальной хроматографической бумаги из чистой целлюлозы, содержащей гидроксильные группы, которые удерживают возле себя полярный растворитель (неподвижная жидкая фаза). Чаще всего это вода, которая и играет роль неподвижной жидкой фазы. Органические растворители являются подвижной фазой. К растворителям обычно предъявляются следующие требования: растворители подвижной и неподвижной фаз не должны смешиваться, состав растворителя в процессе хроматографирования не должен изменяться, растворители должны легко удаляться с бумаги.

При нанесении проб анализируемой смеси вещества, находящиеся в ней, увлекаются растворителем и одновременно происходит распределение компонентов смеси. Более полярные компоненты располагаются ближе к линии старта, неполярные компоненты продвигаются дальше. Таким образом можно провести качественно идентификацию различных соединений в присутствии стандартов ("свидетелей").

По технике выполнения различают одномерную и двумерную бумажную хроматографию. Для получения двумерных хроматограмм хроматографирование производят дважды во взаимно противоположных направлениях: после обработки пробы одним растворителем хроматограмму поворачивают на 90⁰ и хроматографируют вторично уже другим растворителем. Такая методика позволяет проводить более тонкие разделения компонентов смеси.

Количественные определения, как и в ТСХ, выполняются по определению площади пятна и интенсивности его окраски. Нередко хроматограмму разделяют на отдельные части по числу пятен, каждое пятно обрабатывают соответствующим экстрагентом и определяют количество экстрагированного вещества любым подходящим методом: фотометрическим, полярографическим и т.д.

2. Газовая хроматография

Наибольшее применение для разделения, анализа и исследования веществ и их смесей, переходящих без разложения в парообразное состояние, получила газовая хроматография в обоих ее основных вариантах: газотвердофазном и газожидкостном.

В газовой хроматографии в качестве подвижной фазы (газа-носителя) используется инертный газ: гелий, азот, аргон, значительно реже водород и углекислый газ.

Газохроматографический процесс обычно осуществляют в специальных приборах, называемых газовыми хроматографами (рис. 3).

Полученная хроматограмма обычно представляет собой ряд пиков. Площадь пика пропорциональна количеству каждого компонента, а время выхода пика при постоянном режиме работы прибора (постоянная температура колонки и скорость газа-носителя) характеризует природу компонента. Таким образом, на одном приборе можно проводить не только разделение, но и качественный и количественный анализ смесей.

Хроматографическая колонка (насадочная) представляет собой стеклянную или металлическую трубку с внутренним диаметром 2-4 мм и длиной 1-3 м. Большой разделительной способностью обладают капиллярные колонки, с внутренними диаметрами, составляющими десятые доли мм и длиной, достигающих нескольких сотен метров. Колонки помещаются в термостат, который позволяет поддерживать температуру колонки постоянной (изотермический режим) или изменять ее во времени по заданной программе.

При газотвердофазном варианте хроматографическую колонку заполняют частицами сорбента размером 0,1-0,3 мм с высокоразвитой поверхностью 10-600 м²/г и с достаточной механической прочностью. В качестве адсорбентов используют оксид алюминия, активированные угли, графитированные сажи, молекулярные сита (цеолиты) или пористые полимерные сорбенты и др. Метод газовой хроматографии служит для разделения летучих веществ, к которым обычно относятся вещества с молекулярной массой приблизительно до 300, и термически стойких соединений.

В газожидкостном варианте в качестве сорбента используют более сложную композицию, состоящую из твердого носителя, покрытого нелетучей в условиях проведения опыта жидкостью толщиной несколько микрон (неподвижная жидкая фаза). Механизм разделения смеси в данном случае основан на различной растворимости ее компонентов в поглощающей среде.

Твердыми носителями служат природные диатомитовые земли, предварительно прокаленные, промытые кислотами или щелочами и силинзированные, инертный политетрафторэтилен (тефлон), непористые стеклянные шарики и многие другие. В качестве неподвижных жидких фаз используются практически все основные классы органических соединений как низко, так и высококипящие, в частности углеводороды, амиды, простые и сложные эфиры, нитрилы, кислоты, полигликоли, полиэфиры, силиконовые жидкости с различными функциональными группами и т.д.

Методы газовой хроматографии очень чувствительны. Для проведения газовой хроматографии часто вполне достаточно нескольких кубических миллиметров газа, долей микролитра жидкости или долей микрограмма твердого вещества.

Газовая хроматография - универсальный метод разделения смесей разнообразных веществ, испаряющихся без разложения. При этом компоненты разделяемой смеси перемещаются по хроматографической колонке с потоком газа-носителя. По мере движения разделяемая смесь многократно распределяется между газом-носителем (подвижной фазой) и нелетучей неподвижной жидкой фазой, нанесенной на инертный материал (твердый носитель), которым заполнена колонка.

К достоинствам газовой хроматографии можно отнести:

1) возможность идентификации и количественного определения индивидуальных компонентов сложных смесей;

2) возможность изучения различных свойств веществ и физико-химических взаимодействий в газах, жидкостях и на поверхности твердых тел;

3) высокую четкость разделения и быстроту процесса, обусловленную низкой вязкостью подвижной фазы;

4) возможность использования микропроб и автоматической записи получаемых результатов, обусловленную наличием высокочувствительных и малоинерционных приборов для определения свойств элюата;

5) возможность анализа широкого круга объектов - от легких газов до высокомолекулярных органических соединений и некоторых металлов;

6) возможность выделения чистых веществ в препаративном и промышленном масштабе.