Метод хроматографии – это физико-химический метод разделения смеси на самостоятельные вещества, путем проведения их между двумя несмешивающимися фазами. Несмешивающимися фазами в хроматографии являются «подвижная» и «неподвижная» фазы. Подвижной фазой (элюентом — от лат. «eluo» смывать/вымывать) может быть газ или жидкость. Неподвижная фаза выступает ограничителем компонентов смеси, ее роль заключается в идентификации, путем замедления их движения.
Типы хроматографов
Существует множество видов хроматографии, таких как жидкостная хроматография, хроматография газов, тонкослойная хроматография, ионообменная хроматография и др. Отличия всех этих видов хроматографии заключается в физическом состоянии элементов подвижной фазы. В газовых хроматографах носителями будут выступать газы, в частности инертные, такие как азот или гелий, а также водород. Высокоэффективная жидкостная хроматография использует в качестве носителя органические растворители (спирты, эфиры, соединения хлорорганики). Носители в ионной хроматографии — сорбенты.
Каждый метод хроматографии в своей основе имеет одни и те же принципы. А именно прохождение компонентов смеси сквозь неподвижную фазу с различной скоростью, что заставляет их отделяться друг от друга.
Методы жидкостной хроматографии разнятся в зависимости от их взаимодействия с неподвижной фазой. Жидкостная хроматография хорошо показывает себя при исследованиях биологических веществ, таких как белок, гормоны и медицинские препараты.
Газовая хроматография нашла свою нишу в промышленной сфере и криминалистике. Значительно выделяется среди других подвидов газовой хроматографии газожидкостная хроматография (ГЖХ). Подвижной фазой в таких хроматографах является газ, а неподвижной — жидкость. Использование этого метода позволяет анализировать близкую по составу смесь, температура которой отличается всего на десятые доли градуса. Это преимущество метода делает его более перспективным для исследователей.
На рис.1 наглядно показана комплектация газового хроматографа. Источник носителя подключается к регулятору расхода, оттуда подвижная фаза поступает на колонки и детекторы. Детекторы в хроматографии идентифицируют компоненты смеси, посылая электрический сигнал, и передают его на усилитель. Последним этапом служит обработка сигнала на регистрирующих устройствах (ПК или других).
Рис.1
Хроматография используется в таких областях науки как фармакология (для качественного и количественного анализа препаратов), химическая промышленность, пищевая промышленность и др. Особенно остро использование хроматографического анализа стоит в области разработки и тестирования ветеринарных препаратов. Именно в этой области применение хроматографии является почти единственным методом анализа.
Техники выполнения анализа
Техники выполнения хроматографического анализа зависят от вида системы хроматографа. Они бывают колоночные или плоскостные. В плоскостных можно выделить две подгруппы методов: бумажная хроматография и тонкослойная хроматография. В первом варианте анализ проводится на специальной бумаге, чаще всего фильтровальной. В методе тонкослойной хроматографии сорбентом выступает какой-либо твердый материал, в формате тонкого слоя. При использовании колоночного метода применяются колонки, насадочные или капиллярные. Среди двух этих методов, колоночная хроматография стоит на доминирующей позиции, так как дает наиболее точные результаты.
Противопоставлением аналитической хроматографии, сутью которой является выявление как можно более обширного количества смесей и их концентрации, является препаративная хроматография. Она построена на принципе выделения как можно большего количества одного или пары веществ из смеси, как правило, в промышленных масштабах.
Отдельно хотелось бы вынести такой комбинированный метод аналитических исследований как масс-хроматография. Этот метод использует возможности хроматографа и масс-спектрометра, сочетая преимущества этих видов оборудования. Хромато масс-спектрометрия отлично подходит для выполнения количественных и качественных анализов компонентов сложных смесей.
Механизмы разделения компонентов
Существует несколько типов разделения компонентов. Классифицируются они по методу взаимодействия анализируемого вещества и неподвижной фазы (сорбента).
Адсорбционная хроматография — дифференциация происходит на счет того, что компоненты химической смеси с разной скоростью взаимодействуют с адсорбентом. Чаще всего адсорбентом здесь выступает силикагель.
Эксклюзионная хроматография — неподвижная фаза в этом методе представляет собой пористую структуру и разделение веществ происходит из-за того, что компоненты смеси проникают в поры по-разному. Подвидом эксклюзионной хроматографии является гель-пористая хроматография, неподвижной фазой здесь выступает пористый гель. Этот подметод чаще всего используется для анализа сыворотки крови.
По похожему принципу работает и ионообменная хроматография — компоненты смеси дифференцируют за счет того, что по разному склонны к ионному обмену.
Осадочная хроматография — дифференциация происходит из-за различия в способностях компонентов анализируемого вещества образовывать осадки.
Афинная хроматография — неподвижная фаза в этом случае является поддерживающей средой, например, целлюлозными гранулами. Этот тип хроматографии применяют для выделения из смеси биологических веществ: белков, полипептидов, ферментов и пр.
Необходимое оборудование и материалы
Колонки для хроматографии представляют собой трубки определенного размера, в которые помещается неподвижная фаза (сорбент). Именно с колонок начинается разделение сложных веществ на компоненты, в момент прохождения раствора. Колонки бывают двух видов: набивные/насадочные и капиллярные. Набивные больше по размеру (до 2 мм в диаметре) и главная их особенность в том, что они дают возможность заполнения их сорбентом вручную. Капиллярные колонки тоньше, их диаметр — десятые доли миллиметра. Принцип действия капиллярных колонок заключается в том, что их не заполняют сорбентом, а обмазывают им по внутренней части тонким слоем. Капиллярные колонки обладают более высокой скоростью разделения вещества и тем самым более предпочтительны при выполнении сложных анализов.
Из-за существования разных методик хроматографии колонка подбирается с учетом веществ, которые будут анализироваться, их объема и необходимой скорости разделения.
Детектор и его разновидности
Детекторы — второй по важности элемент в составе хроматографа. Его ролью в устройстве хроматографа является определение концентрации всех составляющих. Детектор посылает электрический сигнал на усилитель, а затем он обрабатывается при помощи программного обеспечения.
Реактивы
Применяются как стандартные образцы. В основном используются в газо-жидкостной хроматографии. К реактивам относятся: ацетонитрил, изооктан, натриевая соль, ледяная уксусная кислота и другие.
Расходные материалы
Виалы
Стеклянные виалы являются отличной заменой другим емкостям. Основная причина этому — материал изготовления. Виалы производят из боросиликатного стекла: этот материал отлично подходит для хранения химикатов (агрессивных и концентрированных), неподвластны воздействию щелочей и кислот, а также такое стекло очень прочное и химически-стойкое.
Изготавливаются виалы нескольких видов:
- Прозрачные. Совместимы с веществами, не чувствительными к свету.
- Из темного стекла. Используются со светочувствительными образцами: затемнённые стенки защищают от воздействия ультрафиолетовых лучей, которые обладают способностью менять свойства проб, даже разрушать их.
- Градуированные. Из-за нанесения на стенку градуировки, удобно определять объемы содержимого по шкале. Это позволяет дозировать вещества, соединять их в нужных пропорциях.
Крышки для виал
Важно также помнить, что большинство виал производятся без крышек. Крышки в большом ассортименте производятся отдельно. Крышки с отверстиями для герметичности виал обязательно дополняются специальными прокладками – септами.
В каталоге нашей компании вы можете найти оборудование и расходные материалы про хроматографии в любом ценовом диапазоне, от разных мировых и российских производителей. Для консультации и заказа обращайтесь к менеджерам компании по почте info@eltemiks-lab.ru или по телефонам, указанным на сайте.
