1. Методи тонкої очистки речовин – хроматографія
Хроматографія (від гр. chromatos – колір) – фізико-хімічний метод розділення та аналізу сумішей, оснований на розподілі їх компонентів між двома фазами – нерухомою та рухомою.
Відкриття цього методу належить М.С. Цвєту, який уперше застосував у 1903 р. проявний варіант рідинно-адсорбційної хроматографії для аналізу хлорофілу. Цей історичний дослід було проведено вченим наступним чином. У трубку з порошком крейди Цвєт залив розчин рослинних пігментів хлорофілу – у верхній частині утворилося пофарбоване кільце. Потім у трубку безперервно подавався бензол, при цьому пігменти кільця частково розчинялися в ньому, опускалися, адсорбувалися іншими часточками крейди, знову розчинялися в нових порціях бензолу та опускалися по трубці. Так як різні речовини по-різному вивільнялися бензолом з адсорбенту, тому опускалися по трубці з різною швидкістю. Так, первинне зелене кільце, опускаючись, поступово розширювалося й поділялося на декілька по-різному забарвлених кілець. В сумі цих кілець виявилося шість: верхнє – жовте, потім оливково-зелене, далі темно-зелене й три жовті.
Цвєт назвав свій метод хроматографією, тобто «кольоровим письмом», а одержаний у такий спосіб пошарово зафарбований стовпчик сорбенту – хроматограмою. Вчений витягнув шар-стовпчик сорбенту з трубки, розрізав його на циліндрики, у кожному з яких виявилося своє кольорове кільце, та вивільнив речовини з адсорбенту спиртом. У результаті Цвєт показав, що хлорофіл – це не індивідуальна сполука, а суміш двох речовин, які розділилися на колонці з утворенням оливково-зеленого й темно-зеленого кілець. Вчений дослідив також, що за допомогою цього способу можна розділяти й безбарвні речовини.
1.1. Класифікація видів хроматографії
1. За агрегатним станом фаз хроматографія буває:
- газова;
- газорідинна;
- газо-адсорбційна (твердофазна);
- рідинна;
- рідинно-рідинна;
- рідинно-твердофазна;
- рідинно-гелева;
- надкритична флюїдна.
2. За механізмом взаємодії:
- розподільна;
- іонообмінна;
- адсорбційна;
- ексклюзійна;
- гель-хроматографія;
- осадкова;
- адсорбційно-комплексоутворююча хроматографія.
3. Окремі види хроматографії:
високоефективна рідинна;
тонкошарова;
газова хроматографія з програмуванням температури;
газова хроматографія з програмуванням витрати газу-носія;
хроматографія з програмуванням тиску газу-носія;
хромабарографія;
хроматермографія;
хроматофокусування;
лігандообмінна;
афінна хроматографія.
4. За способом уведення проби:
- проявна або елюентна хроматографія. Аналізовану суміш уводять порціями в колонку, заповнену сорбентом. У потоці рухомої фази проба переміщується вздовж колонки. Швидкість переміщення окремих компонентів суміші обернено пропорційна величині їх констант розподілення. В результаті одержують хроматограму проявної хроматографії (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Проявна хроматографія. Піки на хроматограмі відповідають компонентам суміші, що була введена в хроматограф.
- фронтальна хроматографія. Суміш безперервно подається у шар сорбенту і, фактично, відіграє роль рухомої фази. Одержуємо залежність концентрації компонентів проби від часу (рис. 1.2). Відносний рух та розташування „сходинок” на осі часу визначаються величинами відповідних констант розподілу компонентів суміші. Висота „сходинки” пропорційна концентрації відповідного компонента в суміші.
Рис. 1.2. Хроматограма фронтальної хроматографії
- витискувальна хроматографія. Переміщення хроматографічних зон досягається шляхом витискування компонентів суміші, що розділяється, речовиною з більшою здатністю до сорбції, ніж кожен з цих компонентів. Кожен з компонентів проби витісняє компоненти, які виявляють меншу взаємодію з нерухомою фазою. Утворюються зони розділених речовин, що примикають одна до одної. Хроматограму витискувальної хроматографії наведено на рис. 1.3.
Рис. 1.3. Хроматограма витискувальної хроматографії