Вопрос 2 Распределительная жидкостная хроматография

Хроматография — динамический сорбционный метод разделения и анализа смесей веществ, а также изучения физико-химических свойств веществ. Основан на распределении веществ между двумя фазами — неподвижной (твердая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент). Хроматографический метод анализа разработан русским ботаником М.С.Цветом в 1903 г., однако по достоинству метод был оценен значительно позже. Заметное развитие хроматографичес-ких методов началось в 1930-е годы, когда возникла острая потребность в новом методе разделения смесей, так как существовавшие в то время методы не могли обеспечить эффективное разделение веществ, разлагающихся при нагревании.

Хроматография продолжает бурно развиваться и в настоящее время. Применение хроматографии исключительно велико и многообразно и не ограничивается областью только аналитической химии. Хроматографические методика и аппаратура используются для определения и исследования различных физико-химических свойств вещества и характеристик процессов (коэффициентов диффузии, удельной поверхности, термодинамических и кинетических характеристик адсорбции и т.д.). С помощью методов препаративной хроматографии в лаборатории получают чистые вещества. Методы промышленной хроматографии используют в ряде производств.

Хроматографический анализ является динамическим методом, в котором многократно повторяются последовательные акты сорбции и десорбции, ионного обмена, осаждения или распределения между фазами различного состава. При этом небольшие количества компонентов разделяемой смеси веществ последовательно контактируют с новыми свежими участками (или порциями) сорбента или носителя.

Различные методы хроматографии можно классифицировать по агрегатному состоянию фаз, методике эксперимента и механизмам разделения.

Классификация хроматографических методов по агрегатному состоянию фаз представлена на рисунке 1.

Рис.1

По методике проведения хроматографического эксперимента различают следующие основные виды хроматографии: фронталь­ную, проявительную и вытеснительную(рис.2). Рис. 2. Выходные кривые хроматографического анализа различных методов: а — фронтальный; б — Проявительный; в — вытеснительный; А — менее сорбирую­щийся компонент; В — более крупный компонент;S — растворитель; D — выте­снитель.

Жидкостная хроматография — «вид хроматографии, в которой подвижной фазой (элюентом) служит жидкость. Неподвижной фазой может быть твердый сорбент, твердый носитель с нанесенной на его поверхность жидкостью или гель». Различают колоночную жидкостную хроматографию, в которой через колонку, заполненную неподвижной фазой, пропускают порцию разделяемой смеси веществ в потоке элюента (под давлением или под действием силы тяжести), и тонкослойную жидкостную хроматографию, в которой элюент перемещается под действием капиллярных сил по плоскому слою сорбента, нанесенного на стеклянную пластинку или металлическую фольгу, вдоль пористой полимерной пленки, по поверхности цилиндрической кварцевой или керамической палочки, по полоске хроматографической бумаги.

Разработан также метод тонкослойной жидкостной хроматографии под давлением (элюент прокачивают через слой сорбента, зажатого между пластинами). Жидкостная хроматография применяется как аналитическая и препаративная. В высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) используют колонки диаметром до 5 мм, плотно упакованные сорбентом с частицами малого размера (3-10 мкм); давление для прокачивания элюента до 3.107 Па (ее называют также хроматографией высокого давления). Варианты ВЭЖХ — микроколоночная хроматография на наполненных колонках малого диаметра и капиллярная хроматография на полых и наполненных сорбентом капиллярных колонках. К жидкостной хроматографии обычно относят также гидродинамическую хроматографию, где неподвижная фаза отсутствует. В этом случае используют тот факт, что скорость потока элюента максимальна в центре полого капилляра и минимальна у его стенок, а разделяемые компоненты распределяются между движущимися с разной скоростью слоями элюента в соответствии со своими размерами или под влиянием наложенного в поперечном направлении внеш. силового поля (центробежного, электрического, магнитного).

По механизму удерживания разделяемых веществ неподвижной фазой жидкостная хроматография делится на осадочную хроматографию, адсорбционную, распределительную, ионообменную хроматографию (в т. ч. ионную хроматографию), ион-парную, лигандообменную хроматографию, эксклюзионную хроматографию (ситовую) и аффинную хроматографию (биоспецифическую).

В распределительной жидкостной хроматографии разделение основано на распределении веществ между двумя жидкими фазами: неподвижной, нанесенной на поверхность носителя, и подвижной элюентом. В зависимости от полярности жидких фаз возможны нормально-фазный и обращeнно-фазный варианты. В первом случае на поверхность или в поры пористого носителя наносится полярная жидкость, не смешивающаяся с неполярным элюентом, во втором — используется неполярная неподвижная фаза и полярный элюент.

К распределительной жидкостной хроматографии относится и экстракционная жидкостная хроматография, в которой неподвижной фазой служит орг. экстрагент, нанесенный на твердый носитель, а подвижной — водный раствор разделяемых соединений. В качестве экстрагентов используют диалкилфосфорные и алкилсульфоновые кислоты, фенолы (кислотные экстрагенты), триалкилфосфаты, фосфиноксиды и др. (нейтральные экстрагенты), амины, четвертичные аммониевые основания, а также серосодержащие фосфорорганические соединения, хелатообразующие реагенты и др. Применяется для разделения и концентрирования неорганические соединения, например, ионов щелочных металлов, актиноидов, РЗЭ и др. близких по свойствам элементов, в процессах переработки отработанного ядерного горючего.

Жидкостная хроматография ― важнейший физико-химический метод исследования в химии, биологии, биохимии, медицине, биотехнологии. Ее используют для анализа, разделения, очистки и выделения аминокислот, пептидов, белков, ферментов, вирусов, нуклеотидов, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, гормонов и т. д.