Хроматографию можно определить как процесс, основанный на многократном повторении актов сорбции и десорбции вещества при перемещении его в потоке подвижной фазы вдоль неподвижного сорбента.

Вещество подвижной фазы непрерывно вступает в контакт с новыми участками сорбента и частью сорбируется, а сорбированное вещество контактирует со свежими порциями подвижной фазы и частично десорбируется.

При постоянной температуре адсорбция увеличивается с ростом концентрации растворов или давления газа. Зависимость количества поглощенного вещества от концентрации раствора или давления газа при постоянной температуре называется изотермой адсорбции. Типичная изотерма адсорбции приведена на рис.12. Математически эта зависимость может быть выражена уравнением Лэнгмюра:

n = n_∞ (5)

где n – количество адсорбированного вещества при равновесии; /

n_∞ ‑ максимальное количество вещества, которое может быть адсорбировано на данном адсорбенте;

b – постоянная;

с – концентрация.

По Лэнгмюру на поверхности твердого тела имеется некоторое число мест с минимальной энергией, расположенных через определенные интервалы по всей поверхности. Их число равно n_∞. На этих местах могут адсорбироваться молекулы из раствора или газа. В области небольших концентраций изотерма линейна. Действительно, при bc << 1 знаменатель (5) становится равным единице и уравнение (5) переходит в:

n=n_∞bc=Гс (6)

Это уравнение линейной адсорбции. Оно соответствует уравнению Генри (Г – коэффициент Генри). Область линейной адсорбции иногда называют также областью Генри.

Однако известны случаи, когда зависимость количества адсорбированного вещества от концентрации раствора или давления газа существенного отличается от изображенной на рис.12.

Рис.12. Изотерма адсорбции

Изотерма адсорбции может быть, например, вогнутой или S-образной. Это может быть вызвано образованием на поверхности адсорбента не моно-, а полимолекулярного слоя, что не предусматривается теорией Лэнгмюра, а также тем, что поверхность реальных твердых тел неоднородна, и другими причинами. Несмотря на некоторые существенные ограничения, применимость уравнений (5) и (6) в теории хроматографических процессов остается довольно широкой.

При адсорбции двух или нескольких веществ уравнение (5) для i -го компонента принимает вид:

n = n_∞

Таким образом, количество адсорбированного вещества будет определяться не только его концентрацией, но и сродством к адсорбенту. При адсорбции нескольких веществ проявление сродства особенно заметно, так как возможно вытеснение одних сорбированных веществ другими, обладающими бόльшим сродством, хотя имеющими, может быть, и меньшую концентрацию.

Классификация методов хроматографии

Различные методы хроматографии можно классифицировать по агрегатному состоянию фаз, способу их относительного перемещения, аппаратурному оформлению процесса и т.д. По агрегатному состоянию фаз хроматографические методы обычно классифицируют следующим образом (табл.7).

Таблица 7