Хроматографические методы. Классификация методов в соответствии с принципом процесса разделения, по способу разделения, по характеру фаз, между которыми совершается процесс фракционирования.

Хроматография– это метод разделения и определения веществ, основанный на распределении компонентов между двумя фазами – подвижной и неподвижной.

Неподвижной (стационарной) фазой служит твердое пористое вещество (сорбент) или пленка жидкости, нанесенная на твердое вещество.

Подвижная фаза – жидкость или газ, протекающий через неподвижную фазу, иногда под давлением.

Компоненты анализируемой смеси (сорбаты) вместе с подвижной фазой передвигаются вдоль стационарной фазы. Ее обычно помещают в стеклянную или металлическую трубку (колонку). В зависимости от силы взаимодействия с поверхностью сорбента (за счет адсорбции или по какому-либо др механизму) компоненты будут перемешаться вдоль колонки с разной скоростью.
Одни компоненты останутся в верхнем слое сорбента, другие, в меньшей степени взаимодействующие с сорбентом, окажутся в нижней части колонки, а некоторые и вовсе покинут колонку вместе с подвижной фазой (неудерживаемые компоненты; время их удерживания определяет «мертвое время» колонки).

Таким образом происходит быстрое разделение сложных смесей компонентов.

Достоинства хроматографических методов:

1) Разделение носит динамический характер, причем акты сорбции-десорбции разделяемых компонентов повторяются многократно. Этим обусловлена значительно большая эффективность хроматографического разделения по сравнению со статическими методами сорбции и экстракции.

2) При разделении используют различные типы взаимодействия сорбатов и неподвижной фазы: от чисто физических до хемосорбционных. Это обуславливает возможность селективного разделения широкого круга веществ.

3) На разделяемые вещества можно накладывать различные дополнительные поля (гравитационное, электрическое, магнитное и др), которые, изменяя условия разделения, расширяют возможности хроматографии.

4) Хроматография – гибридный метод, сочетающий одновременное разделение и определения нескольких компонентов.

5) Хроматография позволяет решать как аналитические задачи (разделение, идентификация, определения), так и препаративные (очистка, выделение, концентрирование). Решение этих задач можно сочетать, выполняя их в режиме “online”.

Многочисленные методы классифицируютсяпо агрегатному состоянию фаз, механизму разделения и технике проведения разделения.

Хроматографические методы различаются и по способу проведения процесса разделения на фронтальный, вытеснительный и элюентный.

Для решения аналитических задач используется элюентный метод. Его достоинства:

- дает наиболее полное разделение, поскольку зоны сорбатов разделены зонами элюента

- сорбент непрерывно регенерируется

- параметры удерживания хорошо воспроизводимы.

Элюентная хроматограмма– зависимость сигнала прибора (ось ординат) от времени или объема подвижной фазы (ось абсцисс), представляет собой совокупность пиков разделяемых компонентов. Обычно отдельный пик представляет собой гауссову кривую.

Таааак вот. Рассмотрим основные хроматографические параметры, характеризующие поведение вещества в колонке.

Время удерживания (tR)– время от момента ввода анализируемой пробы до момента регистрации максимума хроматографического пика. Складывается из двух составляющих – времени пребывания веществ в подвижной фазе (tm)и времени пребывания в неподвижной фазе (ts).

Значение tm фактически равно времени прохождения через хроматограф несорбируемого компонента.

Значение tR НЕ зависит от кол-ва пробы, вводимой в колонку, но зависит от природы вещества и сорбента, а также от упаковки сорбента и может меняться от колонки к колонке. Поэээтому для характеристики истинной удерживающей способности колонки следует ввести исправленное время удерживания (tR`): tR` = tR – tm.

Удерживаемый объем (vR)– объем подвижной фазы, который нужно пропустить через колонку с определенной скоростью, чтобы элюировать вещество: vR = F`tR, где F–объемная скорость потока подвижной фазы (см3/с) или (мл/мин).

По полученной хроматограмме смеси (рисуночек выше) можно рассчитать экспериментальные значения хроматогр-х параметров:

- фактор удерживания (емкости) (k)– показывает во скок раз дольше вещество пребывает в неподвижной фазе, чем в подвижной. (k = 1,5 – 4):

- коэф-т селективности (а) (или же фактор разделения)– расстояние между максимумами хроматографических пиков определяет селективность неподвижной фазы. Это мера относительного удерживания или относительной подвижности двух разделяемых веществ, и описывается уравнением:

- разрешение (Rs)– характеризует разделение двух соседних пиков. Разрешение является мерой полноты разделения двух веществ. Разделение считается полным, если Rs = или > 1,5.

- оценить эффективность хроматографической колонки– определяет эффективность Степень размывания хромат-го пика. Чем эффективнее колонка, тем уже пик, тем большее число компонентов можно разделить за более короткое время, т.е время анализа сокращается.

Количественно эффективность колонки мб выражена числом теоретических тарелок N– эт ряд дискретных, соприкасающихся горизонтальных слоев, на которых мгновенно устанавливается равновесие между неподвижной и подвижной фазами, и акт сорбции-десорбции вещества повторяется многократно на каждом слое.

Высота слоя – высота, эквивалентная теоретической тарелке (H):
H= L/N, где L– длина колонки.

Чем меньше Н, тем большее число раз устанавливается равновесие между фазами, тем эффективнее разделение компонентов.

Метод абсолютной калибровкиобычно предполагает построение градуировочного графика по стандартным смесям, как и в других физических методах

В методе внутренней нормализациипредполагается, что пики всех возможных компонентов смеси зафиксированы на хроматограмме, и сумма их площадей (S) равно 100%.

Различия в чувствительности детектора к разным компонентам учитывается введением поправочных коэф-тов (Ki):

Метод внутреннего стандартапредусматривает введение в анализируемый образец известного кол-ва эталонного соединения, хроматографирование полученной смеси и расчет:

В аналитической практике используют различные варианты хроматографического разделения: жидкостную или газовую; колоночную или плоскостную; адсорбционную, распределительную или ионообменную хроматографию.