Распределительная хроматография

Строго говоря, так следует назвать хроматографическии процесс, в котором неподвижная и подвижная фазы представлены двумя несмешивающимися или частично смешивающимися жидкостями. Если в системе двух контактирующих между собой жидкостей такого рода растворять какое-либо вещество, то его концентрация в этих растворителях будет одинакова только в том случае, если оба они обладают одинаковой растворяющей способностью, т. е. одинаковым сродством к веществу. В противном случае молекулы вещества будут переходить из одной жидкости в другую до тех пор, пока не установится равновесие, которому будет отвечать более высокая концентрация этих молекул в той жидкости, растворяющая способность которой выше. Если такие жидкости представляют собой неподвижную и подвижную хроматографические фазы, то распределение вещества между фазами происходит в соответствии с растворимостями в них компонентов исходной смеси, причем для каждого компонента — независимо от всех других (если, разумеется, свойства самих растворителей при этом не изменяются). Чем выше сродство данного компонента к неподвижной фазе, тем медленнее он мигрирует вдоль колонки или пластинки.

Жидкость неподвижной фазы, как и при гель-фильтрации, мо­жет быть просто иммобилизована внутри пористых гранул, или, например, быть прочно связана с волокнами набухшей целлюлозы, или же покрывать тонкой пленкой гранулы из сплошного материала и поверхность пор внутри них. Покрытие может осуществляться за счет смачивания, сорбции или химическим путем. В последнем случае нередко «пленка» жидкости сводится к мономолекулярному слою вещества, способного удерживать близ своей поверхности молекулы компонентов фракционируемой смеси в соответствии со степенью их сродства к нему. В этом случае о соотношении растворимостей говорить трудно, так что лучше оперировать только поня­тиями «сродства» того или иного компонента к неподвижной и под­вижной фазам, что, впрочем, с позиций теории хроматографии сведется к точно такой же, как при истинном растворении, количествен­ной характеристике равновесного распределения фракционируемого материала между двумя фазами. Если в процессе распределитель­ной хроматографии участвуют две истинные жидкости, то для осу­ществления равновесного распределения вещества они сами тоже должны быть в равновесии между собой, т. е. в случае частичной их растворимости друг в друге должны быть взаимно насыщенными.

Очень часто одна из фаз обогащена органическим растворителем, в то время как другая является в основном водной. Естественно, что в этом случае фракционирование веществ идет по степени их гидрофобности. Исторически сложилось так, что «нормальным» расположением фаз называют такое, при котором неподвижной является водная фаза. За счет смачивания (набухания) она легко фиксируется на гидрофильных матрицах (целлюлозе, полиакриламидном или декстрановом гелях, диатомовых землях, силикагеле и др.). В состав подвижной фазы в этом случае входят органические растворители. При обратном расположении фаз, когда на твердой матрице фиксируют пленку органического растворителя, а подвиж­ная фаза представляет собой водный раствор, распределительную хроматографию называют хроматографией в обращенных фазах (ХОФ). В английской литературе ее обозначают RPC (reversed phase chromatography). ХОФ при высоком давлении нередко осущест­вляют таким образом, что неподвижная фаза вместо пленки органи­ческого растворителя представлена монослоем молекул жирного или ароматического ряда, химически закрепленных на поверхности твердой матрицы силикагеля. В качестве матриц для ХОФ с истин­но жидкой неподвижной фазой часто используют предварительно силиконированные диатомовые земли типа кизельгуров.

Рис 1. Схема хроматографа. 1. Баллон с газом носителем (азот), 2. Баллон с водородом, 3. Баллон со сжатым воздухом, 4. Редукторы, 5. Капиллярная газовая линия газа носителя, 6. Капиллярная газовая линия водорода, 7. Капиллярная газовая линия сжатого воздуха, 8. Регуляторы рабочего давления газов, 9. Манометры рабочего давления газов, 10. Газовый блок хроматографа, 11. Подающий капилляр водорода, 12. Подающий капилляр сжатого воздуха, 13. Подающий капилляр газа носителя, 14. Блок автоматической регулировки температуры термостата, 15. Нагревательный элемент термостата, 16. Капиллярная колонка, 17. Устройство ввода анализируемого материала в хроматограф, 18. Испаритель, 19. Горелка, 20. Ионизационно-пламенный детектор, 21. Коаксиальный кабель, 22. Измеритель малых токов, 23. Компьютер.