ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Принципы и основы теории хроматографии из "Высокоэффективная жидкостная хроматография" Основные элементы хроматографического процесса рассмотрим на примере разделения бинарной смеси в условиях колоночной жидкостной адсорбционной хроматографии. Представим себе трубку, заполненную пористым адсорбентом (колонку), через которую непрерывно течет растворитель (рис. 1.1). Адсорбент (сорбент, наполнитель колонки) удерживается в колонке фильтрами, он неподвижен и потому часто называется неподвижной фазой. Растворитель, перемещающийся относительно сорбента, называют также подвижной фазой (и в некоторых случаях — элюентом). Введем в верхнюю часть колонки по одной молекуле соединений — сорбатов, обозначаемых далее X и У. При движении вдоль колонки эти молекулы будут диффундировать внутрь пор сорбента и в результате межмолекулярных взаимодействий того или иного типа адсорбироваться на поверхности неподвижной фазы. Доля времени, в течение которой молекулы находятся в адсорбированном состоянии, определяется силой межмолекулярного взаимодействия сорбатов X, У с сорбентом. При очень слабой адсорбции молекулы почти все время проводят в растворе подвижной фазы и поэтому перемещаются вниз по колонке со скоростью, лищь незначительно уступающей скорости движения подвижной фазы. Наоборот, при очень сильной адсорбции молекулы X и У почти не отрываются от поверхности и скорость их перемещения вниз по колонке крайне незначительна. [c.11] Описанные процессы — удерживание и размывание — послужили главным предметом исследования хроматографической науки, основная задача которой — поиск физических и химических условий, при которых разница в средней скорости перемещения по колонке молекул X и У была бы оптимальной, а процессы размывания свелись бы к минимуму. [c.13] К настоящему времени разработана довольно всесторонняя классификация видов хроматографии. Она детально обсуждена в литературе [27, 30, 92, 130, 131, 316, 375], однако целесообразно повторить ее основные принципы. [c.13] С точки зрения формы сорбционного слоя хроматографию подразделяют на колоночную и плоскостную (планарную). В первом случае сорбенту придается форма цилиндра и движение подвижной фазы направлено вдоль оси этого цилиндра. Во втором случае сорбент размещается параллельно некоторой плоскости и движение подвижной фазы параллельно ей. [c.13] С точки зрения агрегатного состояния подвижной фазы хроматографию подразделяют на газовую и жидкостную в первом случае подвижная фаза газообразна, во втором — представляет собой жидкость. [c.13] Интенсивные исследования последних десятилетий, громадный объем накопленных экспериментальных данных позволяют сегодня уже говорить о классификации вариантов в рамках метода высокоэффективной жидкостной хроматографии. Конечно, при этом остается в силе классификация по механизму сорбции, приведенная выше. Однако часто в литературе по ВЭЖХ используются и другие классификация и терминология, не всегда до конца логичные. Так, в соответствии с типом сорбента можно различать хроматографию в системах жидкость— твердое тело, распределительную, на химически связанных неподвижных фазах. Часто, в особенности в зарубежной литературе, хроматографию на твердых адсорбентах относят к адсорбционной. Как показали исследования, ставить знак равенства между этими двумя терминами нельзя, так как не всегда именно поверхность твердого адсорбента ответственна за удерживание — зачастую главную роль играет адсорбированный на йей слой компонентов подвижной фазы (хроматография на динамически модифицированных сорбентах). С другой стороны, сорбция на химически связанных неподвижных фазах часто имеет обычный адсорбционный механизм. [c.15] Весьма распространена классификация, основанная на сравнительной полярности подвижной и неподвижной фаз. При этом различают нормально- и обращенно-фазовую хроматографию. В первом случае неподвижная фаза более полярна, чем подвижная, во втором — наоборот. Последние два термина лишены физического смысла и лишь связаны с тем обстоятельством, что исторически первым вариантом была именно хроматография на полярных сорбентах в относительно малополярных подвижных фазах. [c.15] Фазовое отношение — также важная характеристика системы, позволяющая связать хроматографический процесс с аналогичным ему по составу фаз статическим процессом распределения и далее — с термодинамическими характеристиками. [c.18] Необходимо отметить, что уже с давних времен в дискуссиях хроматографистов и литературе привилось довольно свободное обращение с термином селективность , так что не всегда можно понять, что именно имеется в виду. Согласно (1.6), селективность — это способность данной хроматографической системы разделять данную пару веществ , /. Поэтому все рассуждения на тему о селективности тех или иных систем бессмысленны без указания, по отношению к каким объектам селективность проявляется. [c.19] Мерой интенсивности процессов размывания является высота, эквивалентная теоретической тарелке. Величина Н определяется рядом частных процессов, детально рассмотренных еще в работах [143, 144], основные выводы которых полностью применимы и к высокоэффективной жидкостной хроматографии. [c.22] Кинетика массопередачи в неподвижной фазе. Слагаемые размывания, определяемые конечной скоростью процессов сорбции, несколько отличаются в зависимости от того, имеет ли сорбирующий слой бесконечно малую толщину, как при адсорбционной хроматографии, или толщина его существенна, как это имеет место при хроматографии распределительной. [c.23] Первая из этих задач в настоящее время решена на достаточно строгой физико-химической основе, решение второй затруднено недостаточным развитием теории растворов, невозможностью сколько-нибудь полного учета богатой гаммы межмолекулярных взаимодействий в хроматографических системах. Поэтому закономерно, что в данной области основным подходом является полуэмпирическое моделирование, базирующееся на общих представлениях о механизмах сорбции в системах того или иного типа. С учетом этого настоящий раздел посвящен исключительно первой задаче вопросы связи между строением сорбатов и удерживанием рассматриваются в последующих разделах, посвященных конкретным разновидностям ВЭЖХ. [c.26] Здесь / — расход подвижной фазы в колонке. [c.26] Таким образом, хотя физический смысл коэффициента емкости вполне ясен, соотношения (1.24) — (1.33) все же носят иллюстративный характер и не так уж много дают хромато-графисту-практику в плане выбора условий разделения и интерпретации наблюдаемых величин удерживания. [c.28] Становление ВЭЖХ в значительной мере связано с созданием новых поколений сорбентов с хорошими кинетическими характеристиками и разнообразными термодинамическими свойствами. [c.29] В классической колоночной хроматографии, как правило, используются сорбенты с частицами диаметром 30—200 мкм. На основе таких материалов можно получать колонки эффективностью до нескольких тысяч теоретических тарелок на 1 м длины. Уже такой эффективности достаточно было бы для решения множества аналитических и препаративных задач. Однако главный недостаток крупнозернистых сорбентов — большая длина пути диффузии внутри зерен. Поэтому потенциальная эффективность таких колонок если и реализуется, то лишь при малых линейных скоростях подвижной фазы. В классической колоночной хроматографии используются разнообразные по химической природе типы сорбентов, но лишь некоторые из них оказались пригодными в качестве основы для разработки материалов ВЭЖХ. Наиболее популярен из них силикагель. Другие типы материалов (окись алюминия, углеродные сорбенты) в течение последних десятилетий используются все реже. Современные материалы для ВЭЖХ имеют параметры, оптимизированные с точки зрения кинетики процесса. Их свойства и методы получения детально рассмотрены в специальной литературе, поэтому здесь мы ограничиваемся лишь той информацией, которая нужна хроматографисту-практику в первую очередь. [c.29] Основной путь улучшения кинетических характеристик сорбентов — уменьшение толщины активного слоя. Достичь этого в принципе можно двумя путями. Первый из них основан на применении так называемых пелликулярных, или поверхностно-пор ктых, сорбентов. Их частицы состоят из непористого ядра и активТюго поверхностного слоя (рис. 2.1,а). Сорбенты этого типа получили наибольшее распространение в 60—70-е годы. [c.29] Они удобны в работе, и их упаковка не требует специальной техники или навыков. Колонкам, заполненным поверхностнопористыми сорбентами, присуще небольшое сопротивление потоку, что было особенно важно в начальный период развития ВЭЖХ, когда насосы еще не достигли своего совершенства. Недостаток этих сорбентов — в низкой сорбционной емкости колонок, так как лишь часть объема, занятого сорбентом, участвует в хроматографическом процессе. [c.30] Вернуться к основной статье