Жидкостная колоночная хроматография

Колоночная хроматография характеризуется тем, что хроматографический процесс проводят в колонке. Если при этом подвижной фазой является жидкость, то такой вид хроматографии принято называть жидкостной колоночной хроматографией.

Жидкостная колоночная хроматография в свою очередь делится на жидкостную адсорбционную, жидкостную распределительную, ионо-обмеиную и гель-хроматографию (осадочная хроматография здесь не рассматривается).

Сущность адсорбционной жидкостной хроматографии состоит в разделении компонентов смеси, основанном на их различной ад­сорбции из раствора твердым сорбентом при прохождении потока подвижной фазы через колонку. Наиболее часто в качестве сор­бентов используются силикагель, окись алюминия, активированный уголь, кизельгур и др.

В жидкостной распределительной хроматографии разделение компонентов происходит вследствие различного распределения их молекул между двумя жидкими фазами — неподвижной и подвиж­ной. Колонка состоит из инертного сорбента, играющего роль но­сителя, на котором сорбируется неподвижная фаза. Подвижная фаза протекает через колонку. При этом происходит перераспреде­ление компонентов смеси между неподвижной и подвижной фазами вследствие их различного сродства к ним. Обычно неподвижной фазой являются полярные соединения (вода, минеральные кис­лоты), подвижной фазой — значительно менее полярные (органи­ческие растворители). Подвижная и неподвижная фазы должны не смешиваться между собой. Этот вид хроматографии наиболее широко используется в гидрохимии, в частности при разделении органических кислот. Разделение их проводят в колонке, наполнен­ной силикагелем с серной кислотой в качестве неподвижной фазы. Подвижной фазой служит смесь хлороформа с бутиловым спир­том. Определение индивидуальных кислот, выходящих из колонки в виде отдельных хроматографических зон, производят объемным методом.

В ионообменной жидкостной хроматографии используются спе­циальные ионообменные сорбенты-иониты, которые способны обме­нивать в эквивалентных количествах находящиеся в их составе подвижные ионы на другие ионы, содержащиеся в растворе. Ионо­обменная хроматография используется при отделении аминокислот, сахаров и органических кислот от других классов соединений, со­держащихся в водах.

Гель-хроматография — сравнительно новый метод хроматогра­фии. Разделение в гель-хроматографии основано на различии в проницаемости молекул разделяемых веществ в гель (неподвиж­ную фазу) и обусловлено размерами этих молекул. В процессе разделения небольшие молекулы попадают в сетку полимера и удерживаются в ней, в то время как большие молекулы вымыва­ются из колонки. Носителями в гель-хроматографии являются сефадексы, биогели и другие полимеры, способные набухать в воде, либо в органических растворителях. Гель-хроматография используется в основном для отделения высокомолекулярных соединений с низкой относительной молекулярной массой, в частности для отделения фульвокислот от других компонентов, содержащихся и водах.

В отличие от жидкостной колоночной хроматографии разделе­ние веществ в тонкослойной хроматографии осуществляется в тон­ком слое сорбента, нанесенного па пластину. Этот вид хромато­графии называют еще плоскостной хроматографией. К ней отно­сятся и варианты бумажной хроматографии. Тонкослойная хроматография является более простым, быстрым ичувствитель­ным по сравнению с бумажной хро­матографией методом. Обычно тонкослойная хромато­графия представляет собой вариант жидкостной адсорбционной хрома­тографии. Сорбенты, подвижная и неподвижная фазы обычно анало­гичны используемым в колоночной жидкостной хроматографии. Дви­жение подвижной фазы происходит в результате действия капиллярных сил.

В гидрохимии метод тонкослой­ной хроматографии используется при определении нефтепродуктов, жиров, органических кислот, пести­цидов, фенолов.

Определение нефтепродуктов и жиров основано на их экстракции из воды четыреххлористым угле­родом, разделении на фракции содержащие углеводороды, смолы, асфальтены, жиры, и в количественном определении их люминес­центным, УФ- или ИК-спсктрофотометричсскими методами.

Определение хлорорганических пестицидов (ДДТ, гептохлора, гексахлорциклогексана) основано на их экстракции четыреххло­ристым углеродом и разделении в тонком слое окиси алюминия с использованием в качестве подвижной фазы н-гексана. Проявле­ние пятен производят опрыскиванием пластинки аммиачным рас­твором азотнокислого серебра. На местах пестицидов после облу­чения пластинки УФ-светом образуются темные пятна.

Для раздельного определения летучих фенолов (фенола, крезолов, ксиленола) используется тонкослойная хромато­графия на силикагеле, на котором производные фенолов (предва­рительно полученные взаимодействием фенолов с диазотированиым п-нитроанилином) при использовании в качестве подвижной фазы хлороформа — ацетона (9:1) образуют окрашенные пятна.

Методом тонкослойной хроматографии на силикагеле в различ­ных подвижных фазах могут быть разделены и идентифицированы 13 нелетучих органических кислот, содержащихся в природных водах.

Газовая хроматография

Метод газовой хроматографии служит для разделения летучих веществ и основан на распределении вещества между двумя фа­зами, одна из которых неподвижная, а другая — газ, протекающий через неподвижную фазу. Если неподвижной фазой является твер­дое вещество (силикагель, активированный уголь и т. д.), такой вид хроматографии называется газоадсорбированной хроматогра­фией. Если же неподвижная фаза — жидкость, нанесенная тонкой пленкой на поверхность сорбента, вариант хроматографии называ­ется газожидкостной хроматографией. Сущность метода газовой хроматографии состоит в том, что компоненты смеси наносятся на колонку, где они селективно удерживаются неподвижной фазой, образуя отдельные зоны в газе-носителе, которые затем регистри­руются детектором в виде сигналов, являющихся функцией вре­мени.

Обычно используются насадочные и капиллярные колонки. Насадочные колонки наполняют сорбентом; при использовании ка­пиллярной колонки её внутреннюю стенку покрывают слоем жид­кости (неподвижная фаза) или пылью сорбента.

Газовая хроматография является высокоинформативным мето­дом анализа, который позволяет производить разделение сложных смесей веществ, содержащихся в малых количествах (10~⁹— 10~¹² мг/мл) в течение нескольких минут.

Метод газовой хроматографии нашел широкое применение при определении пестицидов, органических кислот, аминов и др.

Метод определения хлорорганических пестицидов основан на их извлечении из воды экстракцией н-гексаном и их определении методом газожидкостной хроматографии с использованием элект­рон-захватного детектора.

Метод определения фосфорорганических пестицидов основан на их извлечении из воды экстракцией хлороформом и последующем определении методом газожидкостной хроматографии с использо­ванием термоионного детектора.

Для раздельного определения летучих органических кислот С₂—С₇ используется метод газожидкостной хроматографии с пламенно-ионизационным детектором. Предварительное концентриро­вание кислот производится на ионообменных смолах.

Амины определяют методом газожидкостной хроматографии с пламенно-ионизационным детектором после их предварительного диффузионного извлечения из выпаренных проб.