Хроматография

Среди аналитических методов химии хроматография стала одним из самых широкоиспользуемых (см. Аналитическая химия). Ее применяют с целями разделения смесей на отдельные компоненты (составные части), выделения и идентификации (опознания) компонентов жидких и газообразных смесей, контроля за изменением концентрации реагентов непосредственно в ходе химических реакций. Хроматограф - прибор для проведения хроматографического анализа - можно встретить в любой химической лаборатории и на многих химических производствах.

Получение хроматограммы свежей земляники с помощью прибора для проведения хроматографического анализа

Впервые этот метод анализа применил русский ученый М. С. Цвет в 1903 г. Он изучал состав хлорофилла и сумел разделить его на слои с различной окраской, пропуская раствор хлорофилла через трубку с порошком мела. Цветовая гамма подсказала ему, вероятно, название метода (по-гречески "хрома" - "цвет", "графо" - "пишу"). В большинстве современных методик анализа цвет исследуемых образцов не играет никакой роли, но название этого способа исследования сохранилось.

Бурный расцвет метода приходится на середину века, когда была создана газожидкостная хроматография. Сущность ее заключается в том, что порция исследуемой смеси током газа увлекается в разделительную колонку, которая заполнена специально подобранной разделяющей нелетучей жидкостью, нанесенной на твердую нейтральную насадку (стеклянные шарики, керамика и др.). Компоненты исследуемой смеси избирательно сорбируются, т. е. разделяются по длине колонки. В современных приборах колонки представляют собой узкие металлические трубки, свернутые в спираль.

Газ, непрерывно поступая в колонку, поочередно вытесняет из нее разделенные компоненты. Сначала будет вытеснен наиболее слабо сорбируемый компонент смеси и т. д. Подбирая длину колонки, тип насадки и разделяющей жидкости, а также температуру и скорость потока газа, химик-аналитик может разделить даже очень сложные смеси синтетических и природных веществ, которые возможно перевести в газовую фазу.

Однако разделить смесь на компоненты недостаточно. Необходимо измерить концентрацию веществ, определить их состав. Поэтому каждый хроматограф оборудован измерительным устройством - детектором, который сигнализирует о прохождении через него вытесняемых из колонки компонентов. Чаще всего приборы снабжают двумя типами детекторов.

Катарометр фиксирует изменение теплопроводности газового потока по изменению силы тока в тонкой металлической проволоке. На химическую природу поступающего в детектор вещества прибор не реагирует. Через усилитель он соединен с пером самописца, и при появлении в детекторе порции вещества на движущейся бумажной ленте вычерчивается пик, ограничивающий площадь, пропорциональную концентрации вещества.

Ионизационный детектор основан на ионизации паров органических веществ и усилении ими постоянного тока. На хроматограмме анализируемая смесь регистрируется как последовательность пиков, соответствующих отдельным компонентам. Опознание каждого из них в смеси неизвестного состава превращается в самостоятельную исследовательскую работу с применением различных химических и физико-химических методов анализа. Однако если состав смеси известен, то хроматограф позволяет быстро измерить концентрацию каждого компонента.

В других видах хроматографии используют различные типы взаимодействия между компонентами смеси и разделяющими веществами. Это ионообменная хроматография, адсорбционная (ее частным случаем является газожидкостная), осадительная и др. (см. Сорбционные процессы. Качественный анализ. Количественный анализ). В последние 10-15 лет большую роль стала играть жидкостная хроматография, особенно в биологических и медицинских исследованиях.