Хромотография

В жидко-твердофазной хроматографии относительно трудно следить за активностью сорбента

 

• Жидкостно-гелевая  хроматография

 

Была  поставлена задача: выяснить, в каком  виде находится кремний в пульпе и в чем причина его полимеризации. Решить ее можно было с помощью гелевой хроматографии [1], широко применяемой для фракционного разделения органических полимеров по их молекулярным весам. [1]

Надо  отметить, что механизм гелевой хроматографии  представляет собой ряд сложных  явлений, часть которых недостаточно исследована и находится в  процессе изучения. Недавно выяснилось, что вопреки первоначальным наблюдениям  удерживаемые объемы макромолекул зависят  не только от их размеров и пористости геля, но и от скорости элюирования, температуры колонок и величины образца Результаты этих исследований пока не учитываются ни в одной  из теоретических работ по гелевой хроматографии, которые используют распределение пор в геле или различия в коэффициентах диффузии макромолекул. Очевидно, только сочетание этих подходов с учетом зависимости скорости диффузии макромолекул от пористости геля позволит выяснить физическую картину, лежащую в основе процесса гелевой хроматографии, а это в свою очередь дает возможность превратить гелевую хроматографию в абсолютный метод, не требующий калибровки. Тем не менее необходимо отметить полезность работ феноменологического характера, которые позволяют производить коррекцию гелевых хроматограмм с учетом диффузионных факторов размывания и использовать для этих целей вычислительную технику.

 

Сверхкритическая  флюидная хроматография

Сверхкритическим  флюидом (СКФ) — называют состояние вещества, при котором исчезает различие между жидкой и газовой фазой. Любое вещество, находящееся при температуре и давлении выше критической точки является сверхкритическим флюидом. Свойства вещества в сверхкритическом состоянии промежуточные между его свойствами в газовой и жидкой фазе. Так, СКФ обладает высокой плотностью, близкой к жидкости, и низкой вязкостью, как и газы. Коэффициент диффузии при этом имеет промежуточное между жидкостью и газом значение. Вещества в сверхкритическом состоянии могут применяться в качестве заменителей органических растворителей в лабораторных и промышленных процессах. Наибольший интерес и распространение в связи с определенными свойствами получили сверхкритическая вода и сверхкритический диоксид углерода

 

Сверхкритическая  флюидная хроматография имеет ряд преимуществ переджидкостной хроматографией и газовой хроматографией.  В ней возможно применение универсальных ПИД-детекторов (в отличие от ЖХ), разделение термически нестабильных веществ и нелетучих веществ (в отличие от ГХ). На данный момент, несмотря на все преимущества, не нашла широкого применения (за исключением некоторых особых областей, таких как разделение энантиомеров и высокомолекулярных углеводородов). Несмотря на высокую чистоту получаемых соединений, высокая стоимость оборудования делает современного СКФ хроматографию применимой только в случае очистки или выделения догорих веществ. Очень перспективна и активно внедряется СКФ хроматография, например, в медицине. 

 
 

Распределительная хроматография — хроматографический метод, при котором неподвижная (стационарная) фаза химически связана с поверхностью неподвижного носителя. Подвижной фазой является жидкость (LLC — англ. liquid liquid chromatography), которая служит растворителем, или газ (газовая хроматография). Разделение происходит за счёт различия полярностиразделяемых веществ.

 
 

Теория  ионообменной хроматографии сложна вследст вне многообразия химических и физических явлений, характерных для обменного поглощения ионов на ионообменных сорбентах. В соответствии с природой этих явлений она слагается из статики ( равновесия), кинетики и динамики ионообменных процессов. [1]

Теория  равновесной ионообменной хроматографии в наиболее наглядном виде при определенных упрощающих допущениях была разработана Е. Н. Талоном и Т. Б. Гапон в 1948 г. Процесс ионного обмена ими был рассмотрен как прерывистый, состоящий из двух перемежающихся процессов: 1) переноса ионов без поглощения и 2) установления равновесия без переноса. [2]

Из теории ионообменной хроматографии известно, что для эффективного проведения элюирования необходим правильный выбор элюирующего раствора ( высокое сродство вытесняющего иона к иониту), достаточно высокая его концентрация, ограниченная скорость подачи раствора, повышение температуры

Основная  задача теории ионообменной хроматографии состоит в определении оптимальных условий наиболее полного разделения компонентов анализируемой смеси веществ в зависимости от их концентрации в исходном растворе, размеров колонки, продолжительности проявления хроматограммы. Теория ионного обмена должна рассматривать ионообменное равновесие, факторы, усложняющие обмен, избирательность и специфичность ионитов, адсорбцию нейтральных солей, термодинамический аспект вопроса, скорость обмена, условия хрома-тографического разделения, на стадиях поглощения и элюирования, построение выходных кривых, влияние различных факторов ( размера зерен, температуры, концентрации раствора, рН раствора, скорости протекания), влияние химического состава и валентности ионов, химического состава растворителя ( неводные растворы), комплексообразования, адсорбцию и набухание, емкость ионитоз, их электрохимические свойства

 
 

Адсорбционная хроматография - вид хроматографии основанный на способности твёрдого вещества — неподвижной фазы — сорбировать примеси, находящиеся в подвижной фазе. При этом эффективность разделения примесей пропорциональна их величинам адсорбции при условиях эксперимента. Процесс взаимодействия может сопровождаться химическим взаимодействием примесей с неподвижной фазой, то есть хемосорбцией.

В этом процессе неподвижная фаза представляет собой твердый сорбент. Равновесие процессов сорбции и десорбции в условиях, достаточно далеких от насыщения емкости сорбента, устанавливается независимо для каждого компонента смеси веществ. Различие в коэффициентах адсорбции обусловливает разницу в распределении этих компонентов между сорбентом и подвижной жидкой фазой. Соответственно чем большим сродством к сорбенту обладает данный компонент смеси, тем медленнее он будет мигрировать вслед за элюен-том вдоль колонки или пластинки. Если сорбция происходит на наружной поверхности сплошных гранул, то имеет место адсорбционная хроматография в чистом виде. Если же материал сорбента имеет пористую структуру и большая часть сорбирующей поверхности находится внутри его гранул, то в задержании молекул вещества в неподвижной фазе участвует еще и процесс их диффузии в неподвижной жидкости внутри пор, подобно тому как это имеет место при гель-фильтрации. Практически, впрочем, связывание вещества    за   счет   сорбции   доминирует

 

Гель-фильтрация или эксклюзионная хроматография (ситовая, гель-проникающая, гель-фильтрационная хроматография) — разновидность хроматографии, в ходе которой молекулы веществ разделяются по размеру за счёт их разной способности проникать в поры неподвижной фазы. При этом первыми выходят из колонки наиболее крупные молекулы (бо́льшеймолекулярной массы), способные проникать в минимальное число пор стационарной фазы. Последними выходят вещества с малыми размерами молекул, свободно проникающие в поры. В отличие от адсорбционной хроматографии, при гель-фильтрации стационарная фаза остается химически инертной и с разделяемыми веществами не взаимодействует.

Принцип

В колонку вносят раствор образца, объем которого является лимитирующим для качества хроматографии. Для аналитических разделений он не должен превышать 0,1 % от CV (общего объема колонки), а для препаративной очистки он должен быть не выше 8-10 % от CV. Колонка упакована порошком, частицы или гранулы которого имеют поры определенного диаметра. Высокомолекулярные вещества, не входящие в поры, проходят между гранулами, поэтому их объем удержания равен объему колонки за вычетом объема стационарной фазы (так называемый, свободный объем). Они элюируются первыми. Молекулы средних размеров помещаются в поры сорбента, но не полностью. Поэтому их объем удержания несколько выше свободного объема. Они элюируется вторыми. Самые мелкие молекулы свободно входят в поры вместе с молекулами растворителя. Поэтому их объем удержания в колонке намного выше свободного и приближается к общему объему колонки (то есть 100 % CV). Они элюируются последними.

Сорбенты

Гель — гетерогенная система, в которой подвижная  фаза (обычно водная) всегда находится  внутри пор стационарной или твердой  фазы, называемой гелевой матрицей.

 
 
 

Аффинная  хроматография отличается чрезвычайно высокой избирательностью, присущей биологическим взаимодействиям. Нередко одна хроматографическая процедура позволяет очистить нужный белок в тысячи раз. Это оправдывает затраты усилий на приготовление аффинного сорбента, что не всегда оказывается легкой задачей ввиду опасности утраты биологическими молекулами способности к специфическому взаимодействию в ходе их ковалент-ного присоединения к матрице. 

 

Аффинная  хроматография представляет собой особый метод, предназначенный для выделения биологически активных соединений. Метод основан на исключительном биологическом свойстве присоединять специфически и обратимо другие вещества, для которых Рейнер и Уэлч [78] ввели название аффиннанты или аффинные лиганды. В настоящее время наиболее расцространенным способом получения нерастворимых аффинных сорбентов является их присоединение к носителю путем образования ковалентных связей. Если раствор, содержащий биологически активное соединение, которое следует выделить, фильтруют через колонку, заполненную нерастворимым носителем, связанным с аффинным лигандом, то все соединения, не обладающие сродством к данному аффинному лиганду, беспрепятственно проходят через колонку, тогда как соединения, обладающие таким сродством, удерживаются в колонке, причем прочность их удерживания зависит от степени их сродства и конкретных экспериментальных условий.

 
 

Осадочная хроматография — метод хроматографии, основанный на способности разделяемых веществ образовывать малорастворимые соединения с различными произведениями растворимости.

В качестве неподвижной  фазы выступает инертный носитель, покрытый слоем осадителя; разделяемые  вещества, находящиеся в подвижной  фазе, вступают во взаимодействие с  осадителем и образуют малорастворимые  вещества — осадки. При дальнейшем пропускании растворителя происходят поочерёдно: растворение этих осадков, перенос вещества по слою неподвижной фазы, снова осаждение и т. д. При этом скорость перемещения осадка по неподвижной фазе пропорциональна его произведению растворимости (ПР). Хроматограммой в данном случае будет являться распределение осадков по слою носителя.

В качестве примера  можно привести разделение галогенид-ионов  на носителе (силикагель, целлюлоза и т. д.), пропитанном солью серебра.

Можно использовать для разделения осадков их неодинаковую растворимость в различных растворителях  или в растворах с различной ионной силой.

Реализуется как  в колоночном, так и в плоскостном  варианте.