Хроматография основана на дифференциальном распределении компонентов смеси между неподвижной и подвижной фазами. Ключевым фактором является различие в сорбционной способности, растворимости или молекулярном размере веществ. Подвижная фаза (газ или жидкость) переносит компоненты через неподвижную фазу (адсорбент, гель или пленку), что приводит к их разделению.
Выделяются два основных типа хроматографии: адсорбционная и распределительная. В адсорбционной хроматографии разделение обусловлено различной силой взаимодействия молекул с поверхностью твердого адсорбента. В распределительной хроматографии основным механизмом является различие коэффициентов распределения веществ между двумя несмешивающимися фазами.
Тонкослойная хроматография (ТХ) Используется для качественного анализа смесей органических соединений. Тонкий слой адсорбента (например, силикагель или алюминий) наносится на пластину, по которой поднимается растворитель. Разделение основано на различии подвижности компонентов в адсорбенте.
Колонная хроматография Основа метода — заполненная колонна с неподвижной фазой. Смесь пропускается через колонну под действием гравитации или давления. Колонная хроматография применяется для разделения больших количеств веществ и может использоваться как для адсорбционного, так и для ионообменного и гель-проникающего разделения.
Газовая хроматография (ГХ) Подвижная фаза — инертный газ. Анализируемая смесь испаряется и транспортируется газовым потоком через колонку с неподвижной фазой. Основные параметры: температура, скорость потока газа и состав неподвижной фазы. Метод позволяет высокоточно разделять летучие органические соединения, измерять концентрации до долей частей на миллион.
Жидкостная хроматография высокой эффективности (ВЭЖХ) Применяется для разделения термолабильных и высокомолекулярных веществ. Неподвижная фаза находится в колонке под высоким давлением, что обеспечивает быстрое и эффективное разделение. ВЭЖХ используется в фармацевтической и биохимической промышленности для анализа и очистки веществ.
Ионообменная хроматография Разделение основано на электростатическом взаимодействии ионов анализируемой смеси с функциональными группами на поверхности носителя. Категоризируется на катионо- и анионообменные методы. Применяется для очистки воды, анализа белков и нуклеиновых кислот.
Гель-проникающая (сорбционная) хроматография Разделение молекул по размеру. Малые молекулы проникают в поры геля и задерживаются, тогда как крупные проходят быстрее. Используется для определения молекулярной массы полимеров и белков.
В хроматографии выделяются три ключевых механизма:
После разделения возникает необходимость фиксации и количественного анализа компонентов. Основные методы:
Развитие хроматографии связано с повышением эффективности и автоматизацией процессов. Используются микро- и наноколонки, модифицированные сорбенты с высокой селективностью, а также интеграция с масс-спектрометрией для быстрого и точного анализа сложных смесей. Увеличивается внимание к экологическим аспектам: снижению расхода растворителей и разработке “зелёных” методов разделения.
Эти подходы делают хроматографию универсальным инструментом анализа и очистки как малых молекул, так и макромолекул биологического происхождения.