Хроматографический анализ в науке впервые предложил русский ученый М.С.Цвет в начале XX в.

Разделение компонентов хлорофилла М. С. Цвет проводил в колонке 6, показанной на рис. 5.28. Смесь веществ А, Б и В – природных пигментов, первоначально находящихся в зоне Г, – разделяется при добавлении соответствующего растворителя 1 (элюента) из воронки 2 и распределяется в трех отдельных зонах В, Б, А. Растворитель проходит через слои адсорбента 5, фильтруется через слой ваты 4 и собирается в приемнике 3.

Хроматография основана на распределении одного из нескольких веществ между фазами (например, между твердым телом и газом, между двумя жидкостями и др.), причем одна из фаз постоянно перемещается, т. е. является подвижной.

Подвижная фаза, например газ или жидкость, непрерывно продвигаясь, нарушает равновесие. Вещество, которое сорбируется (поглощается) или растворяется лучше в неподвижной фазе, имеет меньшую скорость перемещения по сравнению с компонентом, который сорбируется хуже (т.е. обладает меньшим сродством к неподвижной фазе).

В результате различия в способности компонентов, образующих смесь, к поглощению сорбентом, они, подталкиваемые подвижной фазой, перемещаются к нижнему крану колонки с различными скоростями и в конце концов разделяются. Схема разделения смеси компонентов в капиллярных трубках представлена на рис. 5.29.

На практике небольшой объем анализируемой смеси веществ вводят шприцем в слой неподвижной фазы, а затем побуждают различные соединения, входящие в состав смеси, перемещаться вместе с подвижной фазой (элюентом) вдоль неподвижного слоя.

Скорость перемещения составных частей смеси зависит от различия силы взаимодействия (сродства) компонентов и неподвижного сорбента и приводит в конечном результате к эффекту разделения компонентов. После разделения все компоненты идентифицируются и количественно оцениваются. Следует отметить, что этот современный метод позволяет в течение нескольких минут определить содержание десятков и даже сотен различных соединений в смеси, концентрация которых незначительна, например составляет около 10 ^–8 % (обычный анализ показывает только «следы» пребывания веществ).

Хроматографические системы в настоящее время классифицируют по следующим признакам:

– агрегатное состояние подвижной и неподвижной фаз;

– геометрические характеристики системы;

– механизм взаимодействия между разделяемым веществом и фазами.

В качестве подвижной фазы используется газ или жидкость. В качестве неподвижной (стационарной) фазы применяются твердые вещества или жидкости.

По расположению фаз хроматографические системы подразделяют на две группы: плоскостные и колоночные. Последние системы, в свою очередь, разделяются на насадочные и капиллярные. Первые заполняются зернистым твердым материалом (мелкими шариками), который является разделительным сорбентом или является носителем неподвижной жидкой фазы.

В капиллярных системах внутренние стенки покрывают пленкой неподвижной жидкости или слоем твердого адсорбента (поглотителя).

Взаимодействие между сорбентом и фазами хроматографической системы может осуществляться или на поверхности фазы, или в объеме. В первом случае хроматография называется адсорбционной, во втором – распределительной.

Механизм разделения молекул в хроматографических системах чаще всего сводится к одному из следующих:

а) неподвижная фаза физически поглощает (сорбирует) разделяемые компоненты;

б) неподвижная фаза химически взаимодействует с разделяемыми компонентами;

в) неподвижная фаза растворяет в несмешивающемся растворителе разделяемые компоненты раствора;

г) неподвижная фаза имеет пористую структуру, затрудняющую диффузию молекул разделяемых веществ в этой фазе.

Основные виды хроматографии