жидкостный хроматограф что это
Что такое хроматография? Типы и применения
Слово «хроматография» означает «цветное письмо», но оно является неправильным, потому что оно часто не включает бумагу, чернила, цвет или письмо.
Михаил Семёнович Цвет (1872-1919)— русский ботаник-физиолог и биохимик растений, создатель хроматографического метода.
M.С. Цвет использовал хроматографичекий метод для разделения пигментов растений. Для разделения хлорофиллов Цвет наполнял стеклянную трубку (колонку) твердым адсорбентом (например, инулином) и наносил на верхний слой экстракт хлорофиллов в лигроине. Затем промывал колонку лигроином. Цвет писал так – «Из нижнего конца воронки вытекает сначала бесцветная, потом желтая жидкость (каротин), в то время как в поверхностных слоях инулинового столба возникает интенсивное зеленое кольцо, на нижнем крае которого быстро образуется желтая кайма.
При последующем пропускании через инулиновый столб чистого лигроина, оба кольца, зеленое и желтое, значительно расширяются и распространяются вниз до известного предела». «Как цветные лучи солнечного спектра различные компоненты из смеси пигментов были выделены и могли анализироваться дальше количественно и качественно». 2 Результат разделения, а именно последовательность различных цветовых зон Цвет назвал – хроматограммой. Для разделения пигментов Цвет использовал более ста различных адсорбентов, детально отработал технику разделения и предложил различные варианты аппаратов для своего метода (хроматографов).
Последнее время появилось ряд сообщений авторитетных российских химиков о том, что практически параллельно с западными учеными первые работы в области аналитической газовой хроматографии выполнили в 1940-е г.г. советские исследователи М.М. Сенявин, Н.М. Тулькертауб, А.А. Жуховицкий и Д.А. Вяхирев. Это были работы по газо-адсорбционному разделению, выполненные задолго до широко известной публикации А. Джеймса и А. Мартина в 1952 г., от которой официально ведет отсчет история газовой хроматографии. 4
Метод хроматографии основан на динамическом процессе распределения веществ между двумя фазами — неподвижной (твёрдая фаза или жидкость, связанная на инертном носителе) и подвижной (газовая или жидкая фаза, элюент). В зависимости от природы взаимодействия компонентов смеси с неподвижной и подвижной фазами и индивидуальных свойств, компоненты движутся с различной скоростью, что позволяет разделять их между собой.
Основные термины и понятия, относящиеся к хроматографии, а также области их применения были систематизированы и унифицированы специальной комиссией ИЮПАК. Согласно рекомендациям ИЮПАК, термин «хроматография» имеет три значения и используется для обозначения специального раздела химической науки, процесса, а также метода. 6
Существуют различные способы классификации хроматографических методов: по физическому состоянию подвижной фазы (газовая и жидкостная хроматографии), по технике выполнения хроматографического разделения (колоночная, плоскостная, хроматография в полях сил), по природе взаимодействия разделяемых компонентов с неподвижной фазой (адсорбционная, ионообменная, эксклюзионная и др.) и др.
Современная хроматография имеет много разновидностей, наиболее популярные их них, которые помогут вам получить более полное представление о процессе представлены ниже. Мы попытались объяснить их очень простым языком.
Основы хроматографии
По своей сути хроматография включает взаимодействие двух разных фаз. Химическое соединение в одном состоянии вещества (например, жидкость или газ) перемещается по поверхности другого вещества в другом состоянии вещества (например, твердое вещество или жидкость).
Движущееся соединение известно как подвижная фаза, в то время как устойчивое вещество (которое вообще не движется) называется стационарной фазой. Компоненты подвижной фазы отделяются, когда она движется по стационарной фазе. Затем химики могут анализировать отдельные компоненты один за другим.
4 разных типа хроматографии
Существует несколько видов хроматографии, каждый из которых имеет свой вид подвижной и стационарной фазы. Хотя основной принцип остается тем же самым, способ взаимодействия различных компонентов с подвижной фазой и стационарной фазой может варьироваться в зависимости от используемого хроматографического метода.
Ниже приведен список основных типов хроматографии, которые помогут вам получить более полное представление о процессе. Мы попытались объяснить их очень простым языком.
1. Бумажная хроматография
Бумажная хроматография является наиболее распространенным и простым аналитическим методом для разделения и обнаружения цветных компонентов, таких как пигменты. Хотя в современных лабораториях чаще используют тонкослойную хроматографию, он все еще является мощным учебным пособием.
В этом методе каплю образца смеси (например, чернил) помещают вблизи края фильтровальной бумаги, а затем бумагу подвешивают вертикально, при этом ее край погружают в растворитель (вода или спирт). Бумагу подвешивают таким образом, что пятно чернил не должно касаться растворителя и остается немного над ним.
Через некоторое время растворитель (подвижная фаза) начинает постепенно продвигаться вверх по бумаге (неподвижная фаза) посредством капиллярных сил. Поскольку растворитель движется вверх, он увлекает красители, присутствующие в чернилах, вместе с ним.
Когда он поднимается, мы видим разные цвета на фильтровальной бумаге. Эти цвета представляют различные красители, присутствующие в чернилах. Поскольку разные красители имеют разные уровни растворимости и движутся с разной скоростью, когда растворитель поднимается, мы видим полосы разного цвета на разной высоте.
Вот как бумажная хроматография используется для разделения разных компонентов чернил. В некоторых случаях смеси не содержат цветных компонентов, поэтому химики добавляют другие вещества для идентификации.
2. Тонкослойная хроматография
Тонкослойная хроматография очень похожа на бумажную хроматографию. Основное отличие состоит в том, что вместо куска бумаги у нас есть предметное стекло, покрытое слоем силикагеля (неподвижная фаза). В этом методе на нижний край предметного стекла с силикагелем наносятся капли раствора исследуемой смеси, лежащие на отрезке, параллельном нижнему краю и отстоящем от него на такое расстояние, чтобы капли не погружались в элюент.
Когда они подсохнут, предметное стекло нижним краем погружается в слой растворителя (элюент). Предметное стекло с неподвижной фазой удаляется из резервуара с растворителем, когда растворитель (подвижная фаза) достигает верхнего края стекла. Различные соединения в смеси перемещаются вверх по слою силикагеля с различной скоростью в виде пятен. Эти отделенные пятна затем визуализируются в ультрафиолетовом свете.
В некоторых случаях для визуализации пятен используются химические процессы: например, серная кислота обугливает большинство органических компонентов, оставляя темное пятно на предметном стекле. Это простая и быстрая техника для разделения смесей органических соединений. Она часто используется для определения пигментов, анализа состава красителей в волокнах и выявления инсектицидов или пестицидов в пищевых продуктах.
По сравнению с бумажной хроматографией, применение тонкослойной хроматографии приводит к лучшему разделению.
3. Газовая хроматография
Обычно количество пробы газа невелико, порядка микролитров. Подвижную фазу в газовой хроматографии называют газом-носителем. Поскольку мы не хотим, чтобы газ-носитель (подвижная фаза) реагировал с образцом, это должен быть инертный газ, такой как гелий, или нереакционноспособный газ, такой как азот. Колонка для газовой хроматографии (металлическая или стеклянная трубка) содержит неподвижную фазу тонкий слой жидкости или полимера на инертной твердой подложке.
Разделение компонентов в смеси происходит за счет разницы в их температурах кипения – соединения с низкой температурой кипения движутся быстрее компонентов с более высокой температурой кипения, а также за счет полярности и других специфических взаимодействий с подвижной фазой.
Это приводит к тому, что каждый компонент элюируется в разное время, также называемое временем удерживания компонента. Сравнивая времена удерживания разделенных компонентов с временами удерживания известных соединений, химики могут анализировать соединения в смеси.
4. Жидкостная хроматография
Колонка обычно представляет собой металлическую или пластиковую трубку, заполненную крошечными частицами сорбента с определенным химическим составом поверхности. Поскольку каждое соединение в смеси по-разному реагирует с сорбентом (из-за различий в размерах, адсорбции и ионного обмена), они движутся в колонке с разными скоростями, что обеспечивает разделение их между собой. Выбор состава подвижной фазы зависит от свойств неподвижной фазы и анализируемых веществ.
Химики проводят серию тестов и отрабатывают методику разделения, чтобы найти оптимальный метод жидкостной хроматографии для смеси, который может обеспечить идеальное разделение пиков.
Применение
За научные исследования в области хроматографии или с применением хроматографического метода были присуждены несколько Нобелевских премий.
Более 60 процентов химических исследований во всем мире проводится с помощью различных видов хроматографии. Современные хроматографы способны разделить и идентифицировать несколько сотен соединений за один анализ. Некоторые хроматографические детекторы могут определять количество вещества в масштабе ppb.
Благодаря этим преимуществам, хроматография в настоящее время широко используется в
Помимо этого, хроматография также используется для расшифровки ДНК и в биоинформатике, клинической диагностике заболеваний и расстройств, а также в различных исследовательских целях.
1 Е.М. Сенченкова. Михаил Семенович Цвет. Москва: Издательство «Наука», 1973
2 М.С. Цвет «Хроматографический адсорбционный анализ. Избранные работы. Под ред. А.А. Рихтера и Т.А. Красносельской. Изд-во АН СССР. 1946
3 Измайлов Н.А., Шрайбер М.С.. Капельно-хроматографический метод анализа и его применение в фармации. Фармация. 1938, №3.с.1-7
4 Р.Х. Хамизов, В.Ф. Селеменев. Кто открыл газовую хроматографию? // Сорбционные и хроматографические процессы. 2018. Т. 18. № 2. С 128-130
5 «Сто лет хроматографии» В. А. Даванков, Я. И. Яшин // Вестник РАН, 2003, том 73, № 7, с. 637-646
6 Nomenclature for Chromatography // Pure and Appl. Chem. 1993.Т. 65, № 4. С. 819—872
Хроматограф — принцип действия, виды хроматографов
23.02.2019
Одним из самых популярных методов по анализу соединений в веществе и их разделению является хроматография. Основан данный метод на распределении компонентов между двумя фазами – подвижной и стационарной (неподвижной). Первая выступает в форме газа или жидкости, вторая – в виде твердого материала или в жидкости на носителе неактивного типа.
Впервые заговорили о таком универсальном методе в первых годах 20 века, а применять хроматографы в промышленной отрасли начали только в 1960, после усовершенствования оборудования специально для использования в лабораторных учреждениях. С помощью хроматографии можно проводить разные виды анализов, именно поэтому ее используют как дополнительный механизм в научных исследованиях и производстве. Например, при добыче газа и нефти большинство анализов проводят на хроматографических установках.
В промышленном производстве по органическому синтезу и в лабораториях хроматографию используют для оценки качественных характеристик сырья и его дискретных продуктов. В экологии хроматографы применяют, в том числе для анализов на наличие гербицидов и пестицидов. В пищевых отраслях данными устройствами анализируют продукты питания на присутствие в них разных субстанций. Также хроматографы используют в фармацевтике, косметологии и криминалистических исследованиях.
Принцип действия хроматографа и его преимущества
Первичная субстанция поддается растворению в носителе, который может быть в газовой форме или жидким. Далее она доставляется на твердый материал (сорбент) или на жидкую пленку сорбента. Носитель с пробой перемещается по стационарной (неподвижной) фазе и взаимодействует с ней с разной скоростью. В результате разных процессов, компоненты смеси будут по-разному удерживаться сорбентом и попадать в детектор хроматографа через разные промежутки времени.
В конечном итоге изначальная смесь будет разделена на несколько составляющих. С помощью анализа времени выхода компонентов и площадей (высот) пиков точно устанавливается качественный и количественный состав пробы. Составляющие пробы разделяются в колонке с неподвижной (стационарной) фазой за счет различной сорбционной активности к сорбенту, вследствие чего имеют разную скорость передвижения через колонку.
В связи с этим выделяют несколько основных преимуществ оборудования.
Виды хроматографов
В зависимости от формы использованного носителя хроматографы разделяются на несколько видов. В газожидкостных и газоадсорбционных, как носители, используются инертные газы, а в жидкостных – жидкая форма динамической (подвижной) фазы.
Газожидкостный и газоадсорбционный
В качестве подвижной фазы применяются инертные газы – гелий, аргон, водород, азот. Они являются оптимальными для разделения термостабильных летучих химических соединений, к которым относится большинство продуктов в промышленности. Газовый вид оборудования приобретают нефте- и газоперерабатывающие предприятия, фармакологические компании, а также организации, которые нуждаются в экологических исследованиях. Плюсы использования:
Характеристика детекторов
Это основной элемент в устройстве хроматографа. В состав системы детектора, кроме него самого, входит усилитель сигнала. Основной целью данного компонента является регистрация компонентов, выходящих из колонки, и дальнейшая переработка их в сигнал электрического типа, поступающий на цифровую аппаратуру. С помощью детекторной системы определяется количественный и качественный состав пробы.
Детектор должен быть:
Выбор детектора всегда зависит от определяемых компонентов в каждой аналитической задаче.
Жидкостный прибор
Как подвижную фазу тут применяют носитель в жидком состоянии. Он предназначен для передвижения пробы, а также для корректировки баланса. При этом, выбор типа жидкости влияет на итоговые показатели опытов. С помощью высокоэффективных жидкостных устройств выполняется детектирование нелетучих смесей, которые невозможно перевести в форму для использования в газовых хроматографах.
Цели, для которых может использоваться хроматограф:
Требования к современным хроматографам
Чтобы выбрать хроматограф для производственных задач и лабораторных работ, нужно определить основную цель выполнения анализов. В частности, надо знать, какие вещества, в каком количестве и по какой методике будут определяться на приборе. В зависимости от данных параметров выбирается тип аппаратуры и его характеристики.
Также имеет значение, в каких условиях проводится анализ. Важно помнить, что для хроматографии нужно выбирать помещения с кондиционированием, без резких перепадов температуры. В ином случае, эффективность даже самого хорошего аппарата будет нарушена. Хотя современные устройства имеют стабилизаторы в электропитании, обязательно нужно следить за качеством электричества, дабы не нарушить автоматизацию системы. Растворители, которые используются для динамических фаз, должны быть чистыми, так как от этого напрямую зависит чувствительность аппарата.
Перед заказом оборудования надо ответить на следующие вопросы:
Современные хроматографы должны соответствовать не только приведенным требованиям, но и государственным стандартам.
ГХ или ВЭЖХ? Что выбрать?
При появлении новой аналитической задачи…
16.11.2021
Хроматография. Простыми словами.
О хроматографии написано много. Мы…
10.11.2021
Как проводится хроматография
Хроматографический анализ представляет собой один…
18.03.2021
Абсорбционная спектрометрия уже больше века…
18.03.2021
Основные Параметры Хроматографических Пиков
Ключевую для хроматографии информацию получают…
21.01.2021
Результатом хроматографии является хроматограмма, дающая…
21.01.2021
Распространённые причины поломки хроматографов
Использование любых сложных видов оборудования…
02.10.2020
Как Хроматография Применяется в Парфюмерии?
Методику хроматографии активно используют в…
02.10.2020
Хроматография: история открытия и развития
Хроматография сегодня активно используется в…
06.09.2020
Как правильно выбрать хроматограф?
Хроматография – метод анализа жидкостных…
05.09.2020
Работа любого сложного устройства сопровождается…
28.07.2020
Сегодня хроматография остается самым используемым…
28.07.2020
Предшественником всех современных спектрометров считается…
06.07.2020
Разделение сложных смесей на единичные…
06.07.2020
Хроматографические методы в криминалистике
Криминалистические экспертизы играют важную роль…
06.07.2020
Хроматография в фармацевтической промышленности
В настоящее время можно выделить…
27.05.2020
Принципы работы спектрометра
Спектрометр – прибор, работающий на…
08.05.2020
Хромато-масс-спектрометры: принцип действия
Командой Хроматограф.ру в Печорской центральной…
08.05.2020
Порядок технического обслуживания оборудования производства «НПО СПЕКТРОН»
При поставке приборы снабжаются всем…
17.04.2020
Хроматография в контроле качества продовольственного сырья и пищевых продуктов
Безопасность и качество продуктов питания…
17.04.2020
Телемедицина для хроматографов
Что такое телемедицина? Это консультация…
15.04.2020
Основные производители хроматографов в мире, в России
Хроматографы используются в аналитических исследованиях,…
02.12.2019
Области применения газовых и жидкостных хроматографов
Хроматография – способ разделения многокомпонентных…
02.12.2019
Хроматографические Методы Анализа
Хроматографические методы анализа базируются на…
02.12.2019
Хроматограф — принцип действия, виды хроматографов
Одним из самых популярных методов…
23.02.2019
Обучение с выдачей удостоверения
С июня 2017 года наши…
28.11.2018
Скидка на Хромато-масс-спектрометр с МСД Хроматэк 12% до 31 октября 2017 года
Руководством предприятия принято решение предоставить…
28.11.2018