Хроматография — это метод разделения смеси веществ на отдельные
компоненты на основе различий их распределения между двумя фазами:
подвижной (мобильной) и неподвижной (стационарной). Подвижная фаза
перемещает компоненты смеси через неподвижную фазу, а различия в
скорости миграции обусловлены физико-химическими свойствами веществ:
полярностью, молекулярной массой, растворимостью и сродством к
стационарной фазе.
Ключевые принципы:
- Распределение вещества между фазами: каждая
молекула компонента стремится достигнуть равновесного распределения
между стационарной и подвижной фазой.
- Различия в скорости миграции: компоненты, слабее
взаимодействующие со стационарной фазой, движутся быстрее, а более
сильно взаимодействующие — медленнее.
- Разделение и идентификация: полученные зоны
компонентов могут быть визуализированы с помощью детекторов, красителей
или химических реактивов.
Виды хроматографии
1. Тонкослойная хроматография
(ТШХ)
Метод разделения основан на капиллярном перемещении растворителя по
тонкому слою адсорбента, нанесённого на стеклянную, пластмассовую или
металлическую пластину.
Особенности ТШХ:
- Стационарная фаза: силикагель, алюминий оксид.
- Подвижная фаза: органические растворители или их смеси.
- Высокая скорость анализа, возможность качественной оценки состава
смеси.
- Позволяет определять коэффициент Rf для каждого
компонента:
$$
R_f = \frac{\text{расстояние, пройденное веществом}}{\text{расстояние,
пройденное растворителем}}
$$
2. Колонная хроматография
Используется для разделения больших количеств веществ. Смесь вводят в
колонку, заполненную сорбентом, и промывают подходящим
растворителем.
Особенности колонной хроматографии:
- Позволяет проводить как качественный, так и количественный
анализ.
- Стационарная фаза: силикагель, алюминий оксид, целлюлоза.
- Подвижная фаза: один растворитель или градиент растворителей для
улучшения разделения.
- Применение: очистка органических соединений, выделение природных
продуктов, фармацевтическая химия.
3. Газовая хроматография (ГХ)
Метод предназначен для разделения летучих веществ. Подвижная фаза —
газ, обычно инертный (гелий, азот).
Ключевые моменты ГХ:
- Стационарная фаза: жидкость, закреплённая на твердом носителе, либо
полимерная пленка.
- Высокая чувствительность и точность количественного анализа.
- Использование детекторов: термический проводящий,
пламенно-ионизационный, масс-спектрометрический.
4. Жидкостная
хроматография высокого давления (ВЭЖХ)
Метод основан на прохождении жидкой подвижной фазы через колонку с
мелкозернистым сорбентом под высоким давлением.
Особенности ВЭЖХ:
- Высокая разрешающая способность и скорость анализа.
- Применение: контроль чистоты лекарственных веществ, определение
компонентов сложных смесей.
- Возможность автоматизации процесса и подключения к
спектрометрическим детекторам.
Факторы, влияющие на
разделение
- Полярность веществ: чем сильнее взаимодействие с
полярной стационарной фазой, тем медленнее миграция.
- Размер молекул: большие молекулы могут замедляться
в пористой структуре сорбента.
- Состав и скорость подвижной фазы: изменение
растворителя позволяет регулировать силу разделения.
- Температура: особенно важна для газовой
хроматографии, влияет на летучесть и кинетику распределения.
Применение хроматографии
- Аналитическая химия: качественный и количественный
анализ сложных смесей.
- Фармацевтика: контроль чистоты препаратов,
выделение активных компонентов.
- Органическая химия: очистка синтетических
продуктов, идентификация промежуточных соединений.
- Биохимия и молекулярная биология: разделение
аминокислот, пептидов, нуклеотидов.
Хроматография остаётся универсальным инструментом в органической
химии благодаря своей гибкости, высокой точности и возможности адаптации
под различные типы соединений и целей анализа.