Хроматография

Мы объясним, что такое хроматография, как она используется для разделения смесей, что представляют собой ее фазы, какие существуют типы и примеры
Хроматография позволяет разделить и идентифицировать компоненты смеси

Что такое хроматография?

Хроматография – это метод разделения сложных смесей, который широко используется в различных отраслях науки. Его можно использовать для количественного определения, идентификации и разделения компонентов смеси. В нем используется принцип селективного удерживания, который заключается в различном поведении компонентов смеси на определенной опоре (такой как бумага, газ, жидкость, смола) и жидкой или газовой фазе, протекающей через опору

Таким образом, в хроматографии используются различные методы, которые используют преимущества различий в скорости удерживания каждого компонента, и могут разделять, идентифицировать и количественно определять их

Ключевым во многих случаях является адсорбция (в отличие от абсорбции, которая относится к диффузии компонента из одной фазы в другую), концепция, которая относится к процессу, посредством которого частицы удерживаются на поверхности. В соответствии с разницей в скоростях адсорбции на опоре и сродством компонентов смеси к этой опоре, их можно разделить, а затем количественно определить или идентифицировать

В целом, все виды хроматографии зависят от ряда приборов , химических соединений и определенной технологии. Поэтому важно знать некоторые понятия, чтобы понять, как работают хроматографические методы:

• Стационарная фаза – это вещество, которое остается неподвижным во время проведения хроматографии.
• подвижная фаза. Это вещество, которое перемещается в процессе хроматографии. Это может быть жидкость или газ. Образец, содержащий аналит, вводится в подвижную фазу.
• Аналиты. Это вещества, которые необходимо разделить, количественно определить и/или идентифицировать с помощью хроматографии, т.е. вещества, подлежащие анализу.
• Образец. Это смесь, которую необходимо проанализировать. Он может состоять из одного или нескольких аналитов и других компонентов, которые могут не представлять интереса и от которых аналиты будут отделены.
• Время удерживания Время, необходимое аналиту, чтобы пройти от колонки или системы, через которую проходит подвижная фаза, до детектора (оборудование, которое может дать сигнал обнаружения, используя некоторые свойства аналита).
• Селективность. Способность различать каждый компонент в смеси.
• Элюент . Также относится к подвижной фазе, когда она выходит из хроматографической колонки.

Хроматографический метод заключается в затравке образца в стационарную или подвижную фазу (в зависимости от типа хроматографической техники). Затем, если, например, подвижной фазой является та, которая содержит образец, он проходит через определенную стационарную фазу

Разделение аналитов будет зависеть от сродства каждого из компонентов к стационарной и подвижной фазе. В зависимости от своей природы, некоторые вещества будут стремиться перемещаться вместе с подвижной фазой, а другие – оставаться на стационарной фазе

Виды хроматографии

В зависимости от используемой технологии, природы опоры (неподвижной фазы) и подвижного вещества (подвижной фазы) различают следующие типы хроматографии:

• Неподвижная фаза состоит из полоски фильтровальной бумаги. Анализируемый образец помещается в виде капли на один конец бумаги. Затем бумажную полоску погружают в емкость с подвижной фазой, следя за тем, чтобы конец, на который помещают образец, находился в нижней части бумаги. Подвижная фаза поднимается по капиллярам, увлекая за собой образец и разделяя каждый компонент в соответствии с его сродством к неподвижной фазе. Этот тип хроматографии в основном используется, когда каждый компонент образца имеет разный цвет , тогда для их идентификации можно увидеть цветовое отображение на бумаге.
• Принцип работы этого метода похож на принцип работы бумажной хроматографии, но в этом случае неподвижная фаза создается путем нанесения полярной смолы (обычно силикагеля) на стеклянную или алюминиевую пластину. Определенное количество образца помещается на расстоянии 1 см от нижнего края пластины. Затем эта пластина погружается, с учетом того, что конец, содержащий образец, должен быть обращен вниз, в сосуд с подвижной фазой. Подвижная фаза поднимается по капиллярам, разделяя компоненты образца.
  
• Неподвижная фаза помещается в колонку, которая может быть изготовлена из стекла или нержавеющей стали, а также других материалов. Подвижная фаза может быть жидкой или газовой. Образец помещают в верхнюю часть колонки и дают ему опуститься вместе с подвижной фазой, используя силу тяжести. Таким образом, колоночная хроматография может быть классифицирована как:
• Стационарная фаза – твердое вещество , а подвижная фаза – жидкость.
• Жидкостно-жидкостная хроматография. Обе фазы являются жидкими
• Жидкостно-газовая хроматография. Неподвижная фаза – жидкая, а подвижная – газообразная
• Твердогазовая хроматография , неподвижная фаза – твердое вещество, а подвижная фаза – газообразное.

С другой стороны, в зависимости от типа взаимодействия аналита между неподвижной и подвижной фазами, мы имеем следующие типы хроматографии:

• Адсорбционная хроматография. В этом типе хроматографии неподвижная фаза представляет собой твердое вещество, а подвижная фаза – жидкость. Вещество, образующее неподвижную фазу, может быть глиноземом (Al2O3), кремнеземом (SiO2) или ионообменными смолами (матрицы, имеющие электростатически активные участки, благодаря чему аналит удерживается в них за счет электростатического взаимодействия). Подвижная фаза может состоять из растворителя или смеси растворителей. Некоторые компоненты смеси будут удерживаться сильнее, чем другие, поэтому происходит разделение.
• Разделительная хроматография Происходит, когда отделение аналитов от смеси происходит из-за различий в их растворимости или полярности между неподвижной и подвижной фазами, причем эти две фазы являются несмешивающимися жидкостями. Технология стационарной фазы продвинулась вперед, и теперь существуют разновидности жидкостей, заключенных в твердые частицы и смолы, которые используются для этой цели. Существует два типа корматографии в зависимости от полярности стационарной и подвижной фаз:
• Нормальная фаза. Стационарная фаза является полярной, а подвижная фаза – неполярной.
• Неподвижная фаза неполярная, а подвижная фаза полярная.
• Ионообменная хроматография. Когда неподвижная фаза является твердой и имеет ионизируемые функциональные группы, т.е. заряженные, которые способны обмениваться своим зарядом с аналитом. Его можно классифицировать на:
• Катионообменная хроматография. Стационарная фаза содержит отрицательно заряженные функциональные группы и поэтому удерживает катионы (положительно заряженные).
• Стационарная фаза содержит положительно заряженные функциональные группы и поэтому удерживает анионы (отрицательно заряженные).
• Молекулярно-экстракционная хроматография Неподвижная фаза – это пористый материал, через который аналиты элюируются в зависимости от их размера. В этом типе хроматографии отсутствует физическое или химическое взаимодействие между аналитами и неподвижной фазой. Более крупные аналиты выходят первыми, т.е. не задерживаются на неподвижной фазе. В то время как более мелкие аналиты задерживаются в порах неподвижной фазы и высвобождаются при прохождении подвижной (жидкой) фазы.
  

С развитием знаний и технологий хроматографические методы совершенствовались, и становилось все более возможным более точно разделять, идентифицировать и количественно определять вещества в смеси. Двумя примерами усовершенствованной хроматографии являются ВЭЖХ (высокоэффективная жидкостная хроматография) и ГХ (газовая хроматография)

• ВЭЖХ. Это разновидность колоночной хроматографии, но подвижная фаза прокачивается под высоким давлением через неподвижную фазу внутри колонки. Применение высокого давления уменьшает диффузию аналитов через неподвижную фазу, что позволяет добиться лучших результатов, а также сократить время работы.
• Подвижная фаза представляет собой газ, а неподвижная фаза может быть твердой или жидкой. Образец улетучивается перед введением в хроматографическую колонку, так как он должен быть газообразным, чтобы переноситься газом-носителем .

Примеры хроматографии

Для анализа крови ее компоненты разделяют с помощью хроматографии.

Некоторые повседневные примеры применения хроматографии:

• Вино пролито на белую скатерть. Случайная встреча за ужином позволит нам наблюдать, как вино высыхает при контакте с воздухом , различные вещества, из которых оно состоит. Каждый из них будет окрашивать белую ткань в свой оттенок или цвет, и их можно будет идентифицировать по отдельности, что в обычных условиях было бы невозможно.
• анализ крови. Хроматография образцов крови часто проводится для идентификации содержащихся в крови веществ, которые обычно незаметны, поскольку представляют собой очень сложную смесь. Это делается путем наблюдения за цветом, который кровь отражает на подставке или под определенным светом
• анализы мочи. Как и кровь, моча представляет собой смесь различных соединений, некоторые из которых твердые, а некоторые жидкие, наличие или отсутствие которых может раскрыть подробности функционирования организма. Хроматографическое разделение может быть проведено для обнаружения необычных остатков, таких как кровь, соли, глюкоза или запрещенные вещества.
• Осмотр места преступления. То, что мы часто видим в фильмах: исследователи берут ткани, волокна, полотна или другие опоры и наблюдают разделение путем слипания различных веществ, пролитых на них, например, спермы или крови, даже когда они могут остаться незамеченными для невооруженного глаза.

Проверка здоровья продуктов питания. Поскольку специалисты по пищевым продуктам знакомы с реакцией пищевых компонентов при воздействии на них хроматографического спектра, этот метод может быть использован для детализации образца на предмет наличия в нем посторонних веществ, CPY7B загрязнения , прежде чем продукт поступит на рынок и подвергнет здоровье людей риску

Следуйте за ним: Химический раствор