4. По способу относительного перемещения фаз.

Различают четыре способа перемещения фаз, которые получили названия: проявительной или элюентной хроматографии, фронтальной, вытеснительной и комбинированного метода. Рассмотрим эти варианты для колоночной хроматографии.

4.1.Проявительная хроматография.

Заполненную сорбентом колонку промывают чистой жидкой или газообразной подвижной фазой Е (рисунок 9.2.). Затем в верхнюю часть колонки вместе с носителем вводят порцию жидкой или газообразной анализируемой смеси, состоящей, например, из веществ А и В.

Рисунок 9.2. Схема образования зон и распределения концентрации

в зонах при проявительном методе.

Попав на слой сорбента, эти вещества сорбируются (рисунок 9.2, а) и начинают перемещаться вдоль слоя сорбента в направлении потока подвижной фазы. Если введенные в колонку вещества обладают различным сродством к выбранному сорбенту, то скорость перемещения каждого компонента вдоль слоя сорбента окажется различной. Вследствие этого зона, занятая на сорбенте слабее сорбирующимся веществом, например веществом А, передвигается вдоль слоя сорбента быстрее зоны вещества В и постепенно уходит вперед (рисунок 9.2, б, в)

При достаточной длине колонки зона вещества А оторвется от зоны вещества В и будет вымыта из нее первой (рисунок 9.2, г). Если каким-то образом зафиксировать ход изменения концентрации вымываемых из колонки веществ, то получится кривая, аналогичная приведенной на рисунке (9.2, д). Такую кривую принято называть хроматограммой, а каждую ее часть, относящуюся к изменению концентрации одного из компонентов смеси, – хроматографическим пиком. Согласно хроматограмме (рисунок 9.2.д) сначала из колонки выходит подвижная фаза Е в чистом виде. Затем в потоке подвижной фазы появляется вещество А, концентрация которого возрастает, достигая максимума и падает до нуля. Далее из колонки снова вымывается чистый растворитель и, наконец, появляется вещество В. Если достигнуто полное разделение смеси, то число хроматографических пиков на хроматограмме должно соответствовать числу компонентов анализируемой смеси, а их площадь – пропорциональна содержанию компонентов.

Проявительный метод – наиболее распространенный из всех вариантов хроматографии. Существенным его достоинством является возможность практически полного разделения смеси на компоненты. Недостаток же состоит в значительном разбавлении компонентов смеси веществом подвижной фазы, что существенно снижает исходную концентрацию компонентов на выходе из колонки, а значит и чувствительность метода.

4.2. Фронтальная хроматография.

Заполненную сорбентом колонку промывают тем же растворителем (жидкостью или газом), в котором растворены анализируемые вещества А и В, причем вещество А имеет более слабое сродство к выбранному сорбенту, чем В. Анализируемую смесь непрерывно пропускают через слой сорбента. Поступающие в верхнюю часть сорбента вещества А и В постепенно вытесняют находившийся в колонке растворитель Е, при этом фронт движущейся смеси состоит из менее сорбирующегося вещества А. В результате такого процесса происходит перераспределение компонентов в растворителе Е. Хроматограмма имеет ступенчатый характер (рисунок 9.3).

Рисунок 9.3. Схема образования зон и распределения концентрации

в зонах во фронтальном методе хроматографирования

Вначале на выходе из колонки фиксируется чистый растворитель, затем концентрация вещества А в растворителе резко возрастает, достигает предельной величины и остается без изменений до появления вещества В. После насыщения растворителя компонентом В состав раствора на выходе из колонки будет соответствовать составу исходной смеси. Для более сложной смеси ее исходная концентрация достигается после насыщения сорбента всеми компонентами. Таким образом, число ступеней на хроматограмме фронтального анализа должно соответствовать числу компонентов анализируемой смеси.

В отличие от проявительного, фронтальный метод позволяет выделить из смеси в чистом виде лишь одно наиболее слабо сорбирующееся вещество. Поэтому для аналитического разделения смеси веществ он практически не применяется. В том случае, если необходимо выделить только один компонент в чистом виде, или сконцентрировать и удалить примеси, например при определении некоторых физико-химических характеристик одного компонента (изотермы адсорбции), то фронтальный метод оказывается более удобным по сравнению с другими.