История хроматографии. Хроматография. История научного открытия. Принципы разделения ионов в сорбционных процессах

Введение

Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) - один из эффективных методов разделения сложных смесей веществ, широко применяемый как в аналитической химии, так и в химической технологии. Основой хроматографического разделения является участие компонентов разделяемой смеси в сложной системе Ван-дер-Ваальсовых взаимодействий (преимущественно межмолекулярных) на границе раздела фаз. Как способ анализа, ВЭЖХ входит в состав группы методов, которая, ввиду сложности исследуемых объектов, включает предварительное разделение исходной сложной смеси на относительно простые. Полученные простые смеси анализируются затем обычными физико-химическими методами или специальными методами, созданными для хроматографии.

История развития жидкостной хроматографии

Хроматография была открыта М.С. Цветом в 1903 г. в виде колоночного жидкостно-адсорбционного метода. В этом методе использовались адсорбенты с размером зерен более 50-100 мкм, элюент проходил через колонку самотеком за счет силы тяжести, проточных детекторов не было. Разделение происходило медленно, в течение нескольких часов, и в таком режиме жидкостная хроматография не могла быть использована для аналитических целей. В 1965-1970 гг. усилия специалистов в различных странах были направлены на создание экспрессной жидкостной хроматографии. Было ясно, что для увеличения скорости разделения нужно сократить пути внешней и внутренней диффузии. Этого можно было добиться за счет уменьшения диаметра зерен адсорбентов. Заполнение колонок мелкими зернами (5-10 мкм) создавало большое входное давление, что потребовало применения насосов высокого давления. Так появилась жидкостная хроматография высокого давления. При переходе к адсорбентам мелкой фракции сильно возросла эффективность колонок (в расчете на единицу длины в сотни раз выше эффективности колонок в газовой хроматографии), поэтому современную экспрессную аналитическую жидкостную хроматографию назвали высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ). Разработка жестких адсорбентов мелкого зернения (5 или 10 мкм), создание насосов высокого давления (свыше 200 атм.) и проточных детекторов - все это обеспечило высокие характеристики ВЭЖХ. По временам разделения она не уступала газовой хроматографии, а по областям применения значительно ее превзошла. Этот период времени стали называть вторым рождением жидкостной хроматографии, возрождением, периодом ее ренессанса.

Одним из первых коммерческих жидкостных хроматографов была модель 820 фирмы "DuPont" (1968). Этому предшествовала разработка серии детекторов для жидкостной хроматографии кондуктометрического детектора (1951), детектора по теплоте адсорбции (1959), рефрактометрического детектора (1962), УФ-детектора (1966), системы жидкостный хроматограф/масс-спектрометр (1973), первого варианта детектора на диодной матрице (1976).

В 1969 г. И. Халаш и И. Себастьян предложили сорбенты с химически привитыми алкильными цепями ("щеточные сорбенты") со связями Si--О--С. Эта связь оказалась неустойчивой. В 1970 г Дж. Киркланд разработал сорбенты с более устойчивыми связями Si--О--Si. Ради справедливости следует отметить, что такое модифицирование значительно раньше (1959) было предложено К.Д. Щербаковой и А.В. Киселевым.

У нас в стране жидкостные хроматографы были разработаны в 1969--1972 гг., это модели Цвет-1-69, Цвет-304 и ХГ-1301.

Транскрипт

1 Краткая история развития жидкостной хроматографии Хроматография была открыта М.С. Цветом в 1903 г. в виде колоночного жидкостно-адсорбционного метода. В этом методе использовались адсорбенты с размером зерен более мкм, элюент (растворитель) проходил через колонку самотеком за счет силы тяжести, проточных детекторов не было. Разделение происходило медленно, в течение нескольких часов, и в таком режиме жидкостная хроматография не могла быть использована для аналитических целей. В гг. усилия специалистов в различных странах были направлены на создание экспрессной жидкостной хроматографии. Было ясно, что для увеличения скорости разделения нужно сократить пути внешней и внутренней диффузии. Этого можно было добиться за счет уменьшения диаметра зерен адсорбентов. Заполнение колонок мелкими зернами (5-10 мкм) создавало большое входное давление, что потребовало применения насосов высокого давления. Так появилась жидкостная хроматография высокого давления. При переходе к адсорбентам мелкой фракции сильно возросла эффективность колонок, поэтому современную экспрессную аналитическую жидкостную хроматографию назвали высокоэффективной жидкостной хроматографией (ВЭЖХ). Разработка жестких адсорбентов мелкого зернения (5 или 10 мкм), создание насосов высокого давления (свыше 200 атм.) и проточных детекторов все это обеспечило высокие характеристики ВЭЖХ. По временам разделения она не уступала газовой хроматографии, а по областям применения значительно ее превзошла. В настоящее время ВЭЖХ занимает ведущие позиции среди других методов хроматографии как по объему выпускаемой аппаратуры (более хроматографов в год на сумму более 2 млрд. долл.), так и по числу публикаций (5-6 тыс. публикаций в год). Современная ВЭЖХ реализована в различных вариантах. Эти варианты позволяют разделять различные смеси молекул (включая смеси всех типов изомеров); макромолекулы синтетических и биополимеров (включая вирусы и молекулы с массами до нескольких миллионов); ионы и устойчивые радикалы. Велика роль ВЭЖХ и в таких жизненно важных областях науки и производства, как биология, биотехнология, пищевая промышленность, медицина, фармацевтика, судебно-медицинская экспертиза, контроль загрязнения окружающей среды и др. ВЭЖХ сыграла одну из основных ролей в расшифровке генома человека, в последние годы успешно решает задачи протеомики.

2 Варианты ВЭЖХ, применяемые в последнее десятилетие Варианты Обращенно-фазная Нормально-фазная Ионная Ион-парная Ионообменная Эксклюзионная Гель-фильтрационная Лигандообменная Хиральная Аффинная Иммунная Мицеллярная Гидрофобная Серебряная обрашеннофазная Жидко-жидкостная Экстракционная Донорно-акцепторная Варианты Комплексообразующая Инверсионная эксклюзионная Нелинейная Капиллярная Микронасадочная Многомерная Перфузионная Вытеснительная Сверхбыстрая Турбулентная Непрерывная Противоточная Центрифужная С движущимся слоем Высокотемпературная Мембранная Вопросы теории ВЭЖХ Хроматографический процесс: удерживание, размывание, разделение Хроматографическая колонка представляет собой трубку, заполненную простым адсорбентом, через которую непрерывно течет растворитель. Адсорбент (сорбент, наполнитель колонки) удерживается в колонке фильтрами, он неподвижен и поэтому называется неподвижной фазой. Растворитель, перемещающийся относительно сорбента, называется подвижной фазой (в некоторых случаях элюентом). При движении вдоль колонки молекулы вещества (сорбаты) диффундируют внутри пор сорбента и, в результате межмолекулярных взаимодействий того или иного типа, адсорбируются на поверхности неподвижной фазы. Время, в течение которого молекулы находятся в адсорбированном состоянии, определяется силой межмолекулярного взаимодействия сорбатов с сорбентом. При очень слабой сорбции молекулы почти все время проводят в

3 растворе подвижной фазы и поэтому перемещаются вниз по колонке со скоростью, лишь незначительно уступающей скорости движения подвижной фазы. Наоборот, при очень сильной сорбции молекулы почти не отрываются от поверхности и скорость их перемещения по колонке незначительна. С точки зрения хроматографии больший интерес представляют такие условия, в которых сила адсорбции промежуточная и скорость перемещения сорбатов по колонке в 2-10 раз меньше скорости движения подвижной фазы. Явление замедленного движения молекул относительно движения подвижной фазы в хроматографии называется удерживанием. Если константы сорбции веществ различны, то различным будет и их средняя скорость движения по колонке. Таким образом, достигается основная цель хроматографии разделение. Естественно, что на практике в колонку не вводят единичные молекулы. Если в колонку введены хотя бы несколько молекул разного вида, то средние скорости перемещения молекул сорбатов по-прежнему различны. Помимо этого, скорости перемещения отдельных молекул каждого вида отклоняются в ту или иную сторону от среднего для данного вида значения. Молекулы сорбатов, первоначально введенные в колонку в виде мгновенного импульса, выходят из нее более широкой зоной. Такая неидентичность скоростей перемещения одинаковых молекул в хроматографии называется размыванием. Это нежелательное явление приводит к тому, что среди молекул одного вещества могут находиться также молекулы другого, скорость которых близка к скорости наиболее быстрых молекул первого. В результате зоны веществ могут частично наложиться одна на другую и разделение окажется неполным. Процессы удерживания и размывания предмет теории хроматографии. Некоторые основные термины и определения Хроматограмма кривая, изображающая зависимость концентрации соединений, выходящих из колонки с потоком подвижной фазы, от времени с момента начала разделения.

4 Хроматограмма обычно состоит из базовой линии и пиков. В хроматографических приборах, как правило, не происходит непосредственного измерения концентрации вещества в подвижной фазе, а с помощью специального узла детектора измеряется какая-либо физическая величина, функционально связанная с концентрацией (электропроводность, оптическая плотность и т.д.). Базовая линия соответствует тому промежутку времени, в течение которого детектор регистрирует сигнал только от подвижной фазы. Пик кривая, в идеале приближающаяся к кривой гауссова распределения, описывает постепенное нарастание концентрации на выходе из колонки и последующем ее уменьшении. Время появления максимума пика на хроматограмме называется временем удерживания (t R). При постоянных условиях работы и составе фаз хроматографической системы время удерживания является величиной постоянной для данного вещества. Иногда в начальной части хроматограммы регистрируется пик, природа которого связана с кратковременным нарушением равновесия в колонке при вводе пробы. Этому пику соответствует время удерживания несорбируемого вещества (t 0). Сравнительную термодинамическую характеристику двух разделяемых пиков веществ дает относительное удерживание или селективность. Эта величина показывает способность данной хроматографической системы разделять данную пару веществ. Времена удерживания и все производные от них величины являются по существу термодинамическими характеристиками процесса. Однако результат определяется совместным влиянием факторов термодинамического и кинетического типа. Если в хроматографической системе данного состава при

5 данной температуре у двух веществ значения t R одинаковы (или =1.0), то никакое изменение геометрии колонки не приведет к разделению этой пары. Но, с другой стороны, различие значений t R вовсе не означает автоматически, что разделение, а тем более хорошее, будет достигнуто. Для этого используемая колонка должна обладать достаточно высокими кинетическими характеристиками. Акты сорбции-десорбции должны совершаться с большой скоростью, чтобы реализовать потенциальную возможность разделения, на которую указывает различие в t R. Основная кинетическая характеристика процесса - высота h, эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ). Эта величина соответствует высоте слоя сорбента, при прохождении которого акт сорбции-десорбции совершается в среднем один раз. Она отражает, по существу, качество используемого сорбента, качество заполнения колонки и правильность выбора режима хроматографирования. Для оценки качества колонки применяется обратная величина число теоретических тарелок N. Число теоретических тарелок служит мерой эффективности колонки. Размывание хроматографических зон Разделяемая смесь вводится в колонку в виде узкого импульса и его объемом по сравнению с объемом колонки можно пренебречь. По мере перемещения молекул разделяемых веществ с потоком подвижной фазы импульс постепенно расширяется, при этом концентрация разделяемых веществ в нем уменьшается. Главная причина данного процесса в том, что скорость перемещения по колонке отдельных молекул отличается от средней скорости, характерной для данного соединения. С точки зрения конечного полезного результата хроматографического процесса достижения разделения молекул различных видов размывание зон крайне нежелательно, по крайней мере по следующим причинам. Во-первых, интенсивное размывание ведет к частичному перекрыванию зон различных соединений и поэтому приходится предъявлять более жесткие требования к селективности системы. Причем даже если в том или ином случае удается обеспечить повышенную селективность, общая разделяющая способность невелика. Другое отрицательное следствие размывания уменьшение концентрации сорбата в центре зоны, ведущее к снижению чувствительности при анализе. Мерой интенсивности процессов размывания является высота, эквивалентная теоретической тарелке. Величина h определяется рядом частных процессов. 1) Неоднородность потока подвижной фазы. Сорбент в колонке образует систему каналов, через которые протекает подвижная фаза. Чем мельче частицы сорбента, тем ближе друг к другу длина пути молекул подвижной фазы, меньше разница времени проходящих через колонку молекул одной зоны, меньше размывание зоны.

6 2) Молекулярная диффузия в подвижной и неподвижной фазах. Чем больше скорость потока, тем меньше размывание из-за этой причины. 3) Скорость массообмена время сорбции или ионного обмена. Чем больше скорость потока, тем больше размывание из-за этой причины. Ясно, что для снижения h необходимо использовать частицы сорбента меньшего диаметра. К сожалению, использовать этот путь можно лишь до определенного предела, который диктуется техническими соображениями. Перепад давления в колонке связан с другими параметрами процесса следующим соотношением: где r параметр сопротивления потоку, р перепад давления, U скорость потока, L длина колонки, d p размер частиц сорбента. При повышенном давлении резко возрастает стоимость и сложность оборудования. Поэтому в ВЭЖХ d р =3-10 мкм. Для повышения эффективности предпочтительнее менее вязкие растворители, так как в них больше коэффициент диффузии и меньше сопротивление колонки. В ВЭЖХ теория размывания хроматографических зон к настоящему времени более или менее завершена. Разработка этой теории позволила на практике реализовать эффективность колонок, близкую к теоретической. Так, при использовании сорбентов с диаметром зерен менее 3 мкм была получена эффективность до теоретических тарелок на метр длины колонки. Большое внимание хроматографистов обращено на исследования селективности разделения. В ВЭЖХ, в отличие от газовой хроматографии, селективность определяется как природой сорбента, так и природой элюента. Продолжаются работы по изучению взаимодействия вещество растворитель, которое коррелирует со свободной энергией сорбции. Острыми темами в теории ВЭЖХ являются компьютерная оптимизация процесса разделения. Как указано выше, основные усилия хроматографистов в настоящее время направлены на теоретическое исследование вопросов селективности разделения. Имеются десятки публикаций по изучению связи структуры молекул с их удерживанием на сорбентах разной химической природы и в многомерных вариантах хроматографии. Для улучшения селективности разделения, как в газовой хроматографии, так и в ВЭЖХ, широко используется стерический фактор, когда для селективного разделения изомеров применяются циклодекстрины, краун-эфиры, жидкие кристаллы.

7 Впечатляют достижения в теории разделения оптических изомеров, как в газовой, так и в жидкостной хроматографии. Получены результаты на уровне открытия, показывающие возможности разделения оптических изомеров при контактах на двух точках (третьей точкой контакта может служить поверхность ахирального адсорбента). Успешно продолжается развитие теории хроматографии полимеров в критических условиях. Достигнут прогресс в установлении связи параметров хроматографического удерживания с биологической и химической активностью молекул. Это особенно перспективно для фармацевтики при поиске новых типов лекарств. В последние годы повышенный интерес вызывает проблема, касающаяся влияния температуры на весь процесс разделения в ВЭЖХ. Предложена высокотемпературная ВЭЖХ и разрабатывается аппаратура для программирования температуры в этом методе. Многообещающими выглядят работы по оптимизации разделения при одновременном варьировании температуры и силы элюента. Исследовалось влияние электрического поля, приложенного вдоль колонки, на удерживание и размывание кортикостероидов на колонках с пористым углеродным адсорбентом, а также влияние магнитного поля на удерживание на колонках, заполненных магнитными частицами стальными шариками, покрытыми политетрафторэтиленом. Сорбенты для ВЭЖХ Для ВЭЖХ разработан и выпускается широкий ассортимент сорбентов. Около 100 фирм во всем мире выпускают более 300 типов наименований сорбентов. Однако реальный ассортимент значительно уже, так как сорбенты многих фирм одинаковы по химической природе поверхности и отличаются только названиями. Относительная доля применения разных методов ВЭЖХ на разных сорбентах Метод хроматографии/тип Процент сорбента пользователей Обращенно-фазный 50,4 Силикагель с привитыми группами С С 8 15,9 Фенил 7,1 С 4 2,3 С 1 -С 2 1,1

8 Нормально-фазная 24,1 Силикагель с привитыми группами CN- 8,9 Силикагель 8,5 МН 2-4,7 Диол 2 Ионообменная и ионная 14 Анионы 7,4 Катионы 6,6 Эксклюзионная 6,7 Водная 3,5 Неводная 3,2 Хиральная 2,8 Гидрофобная 1,1 Прочие 1,1 Чаще всего применяют чистые силикагели и силикагели с привитыми неполярными и полярными группами. Разработаны и продолжают разрабатывать сорбенты на основе оксидов алюминия, циркония, титана и др. Доля применения различных сорбентов в ВЭЖХ такова: силикагели 70%, пористые полимеры (сополимер стирола и дивинилбензола, полиметакрилаты, целлюлозы и др.) 20%, пористые углеродные сорбенты, оксид титана, оксид циркония 4%, оксид алюминия 1%. В аналитической практике наибольшее применение находит обращеннофазный вариант хроматографии (более 70%) с использованием силикагеля с привитыми алкильными группами С 18 и С 8. Несмотря на широкое использование, эти сорбенты имеют ряд недостатков, основным из которых является недостаточная химическая стабильность. При рн < 3 происходит гидролиз связи =Si О Si=, а при рн > 10 растворяется силикагельная основа, особенно при повышенных температурах. Эти сорбенты неселективны при разделении полярных соединений и изомеров. Вещества основного характера элюируются, как правило, в виде несимметричных пиков вследствие взаимодействия с остаточными гидроксильными группами. Свойства силикагельных материалов сильно зависят от чистоты, геометрической и химической природы силикагеля, способа прививки алкильных групп и пр. В последние годы активно проводятся исследования, направленные на устранение указанных недостатков. Прежде всего, значительно усовершенствовано производство исходных силикагелей, что позволило воспроизводимо получать сферические частицы с ничтожным содержанием

9 тяжелых металлов. Полное связывание гидроксильных групп поверхности силикагеля никогда не достигается. Остаточные гидроксильные группы приводят к нежелательным взаимодействиям и несимметричным пикам соединений, состоящих из небольших полярных молекул. Чтобы устранить влияние остаточных силанолов, было предложено закрывать (блокировать) их более объемными изопропильными или изобутильными группами. Примером такого сорбента является Zorbax Stable Bond. Применяют также бидентатные заместители, когда две соседние алкильные цепи связаны с атомами кремния через 3-4 метиленовые группы. Эта «перемычка» закрывает остаточные гидроксильные группы и такие фазы оказываются стабильными даже при повышенных рн < 12 (Zorbax Extend-С18). Силикагели со средними размерами пор, 80, 100, 120 Å, применяют для разделения низкомолекулярных соединений, силикагели с порами 300 Å и более для разделения макробиомолекул. Как известно, поверхность белковой глобулы богата гидрофильными аминокислотами, но в то же время содержит немало (до половины от их общего содержания) гидрофобных остатков, нередко образующих скопления (" гроздья"). Такие гидрофобные зоны, развитые в большей или меньшей степени, представляют характерную особенность структуры каждого белка, на чем и основан метод гидрофобной хроматографии. Соответствующие сорбенты синтезируют, включая гидрофобные группировки в гидрофильную матрицу, например в поперечносшитую агарозу сефарозу. По такому принципу построены, в частности, октил- и фенилсефароза: При пропускании белкового раствора через фенилсефарозу гидрофобные участки поверхности белков образуют контакты с фенильнымн группами, вытесняя прилегающие к этим структурам молекулы воды. Число и прочность таких контактов весьма различны у разных белков. Повышению их прочности способствует сорбция белков из концентрированных растворов солей, например

10 сульфата аммония. Плавное понижение концентрации соли в растворе, протекающем через колонку с фенилсефарозой, приводит к поочерёдной десорбции белков. Сходным образом действуют сорбенты, полученные присоединением к макропористому кремнезему гидрофобных алкильных радикалов различной длины. Они, будучи жесткими, особенно подходят для работы при повышенном давлении в условиях высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ, англ. HPLC). Те из них, которые содержат длинные С 18 углеводородные цепи, малопригодны для разделения белков из-за слишком сильного, нередко необратимого связывания, но могут применяться для хроматографии пептидов. Лучшие результаты дает хроматография белков на сорбентах, содержащих более короткие С 4 -С 8 -углеводородные цепи. Нередко гидрофобная хроматография сочетается с другими эффектами. Например, присоединение к активированной бромцианом сефарозе диаминов различной длины дает сорбенты, в которых содержаться гидробные углеводородные цепочки наряду с двумя катионными группами. Объединение черт гидрофобного сорбента и анионита в одном хроматографическом материале обогащает его возмажности. Описанный выше способ проведения хроматографии на гидрофобном сорбенте далеко не единственно возможный. Для сорбции белков необязательно введение в раствор повышенных концентраций соли, а для элюции можно применять добавление органических растворителей, сдвиг рн. В некоторых случаях, когда связывание белка основано на сочетании гидрофобных и ионных взаимодействий,хорошие результаты дает элюция растворами солей. Отметим также, что признаки гидрофобной хроматографии встречаются и в других приемах разделения белков, в особенности в аффинной хроматографии. Каждый год на Питтсбургской конференции-выставке в США предлагаются десятки новых сорбентов для ВЭЖХ и по ним можно судить о новых направлениях и тенденциях. Фирмы предлагают широкий выбор колонок: длина колонок варьируется от 10 до 250 мм, а внутренний диаметр от 1 до 50 мм. Аппаратура для ВЭЖХ Современные жидкостные хроматографы выпускаются в трех исполнениях: блочно-модульном, моноблочном и промежуточном (модульное исполнение в едином блоке). Выбор конфигурации модульного прибора определяется аналитической задачей. Модульная система позволяет быстро и легко собирать конкретную систему с минимальными затратами. На базе гибкой блочномодульной системы можно создавать как простые приборы, так и сложные, с наращиванием блоков, пригодные для решения рутинных технологических задач и выполнения сложных научно-исследовательских измерений.

11 Моноблочная система в некоторых случаях выгодна в случае специализированных конкретных задач. Подобные преимущества имеет и интегрированная система с заменяемыми блоками. В настоящее время серийно выпускаются следующие типы жидкостных хроматографов: высокого давления (закрытые системы), градиентные, изократические, препаративные, ионные, эксклюзионные, низкого давления (открытые системы), многомерные, анализаторы on-line, высокотемпературные непрерывные, противоточные, с движущимся слоем, аминокислотные анализаторы. В комплект этих жидкостных хроматографов могут входить следующие детектирующие системы: УФ-Вид-фотометры с переменной длиной волны, с фиксированными длинами волн (с фильтрами), сканирующие, с фотодиодной матрицей, рефрактометрические, флуоресцентные, электрохимические, кондуктометрические, амперометрические, по светорассеянию, хемилюминесцентные, масс-спектрометрические, хиральные, микроколоночные, радиоактивные, ИК-спектроскопические, пламенноионизационные и др. Развивается ВЭЖХ с микро- и наноколонками. Схема хроматографа: 1-насос 2-узел ввода пробы 3-хроматографическая колонка 4-детектор 5-регистратор 6-термостат колонки 7-узел подготовки эллюента 8-слив эллюата или коллектор фракций

12 Области применения ВЭЖХ Методы ВЭЖХ в качестве официальных методов вошли в фармакопеи разных стран, в ЕРА (агентство США по анализу загрязнений окружающей среды), в ГОСТы и рекомендации по анализу многих вредных соединений. При контроле загрязнений окружающей среды методами ВЭЖХ определяют нефтепродукты в поверхностных и питьевых водах; пестициды в воде, почве; фталаты в воде; ароматические амины и полиядерные ароматические соединения в пище и воде; фенол, хлорфенол и нитрофенолы в питьевой воде; нитрозамины в пище; тяжелые металлы в воде, почве и пище; микотоксины (афлатоксины, зеараленон и др.) в пище и кормах и многие другие загрязнители. Ранняя диагностика заболеваний по анализам биохимических маркеров ВЭЖХ все шире используется для определения биохимических маркеров и метаболитов при массовом медицинском обследовании населения и выявлении опасных заболеваний. Обычно для диагностики заболеваний достаточно определение только маркеров, однако в некоторых случаях требуется определять метаболический профиль уровня многих компонентов. Биологическими маркерами служат сравнительно небольшие молекулы: катехоламины, аминокислоты (гомоцистеин), индолы, нуклеозиды, порфирины, сахара, стероиды, гормоны, витамины, птерины и липиды. В ряде случаев используются и большие молекулы: ферменты, белки, нуклеиновые кислоты. Профиль концентраций физиологических жидкостей у пациентов с различными заболеваниями может значительно различаться от профиля здоровых людей. Этот показатель необходимо определять и у больных с наследственными метаболическими нарушениями. Кроме того, профильные анализы проводятся в случае онкологических, сердечно-сосудистых, психических и неврологических заболеваний, а также при диабете и порфириазе. Профиль концентраций биологических жидкостей определяют у больных с определенными симптомами, но он не дает точного диагноза болезни. Недавно было показано, что у пациентов со СПИДом в профиле появляются измененные нуклеозиды. Для анализа таких объектов, как сложные и многокомпонентные биологические жидкости, пригодна именно высокоэффективная жидкостная хроматография, которая имеет явные преимущества перед газовой хроматографией в виду нестабильности многих биологически активных соединений при повышенных температурах. Содержание многих маркеров в биологических жидкостях находится на уровне г, поэтому для их определения необходимы высокочувствительные и селективные детекторы, в частности амперометрические и флуоресцентные. Желательно, чтобы анализы

13 завершались быстро, в течение 5-20 минут. В настоящее время с проведением анализов биохимических маркеров в медицинских центрах различных стран мира уже детектируется более 200 метаболических болезней. Исследования и анализы в биохимии ВЭЖХ наиболее широко применяется для разделения биологических соединений: белков, ферментов, сахаров, липидов, аминокислот, пептидов, витаминов и др. В связи с развитием протеомики резко возрос интерес к разделению и анализу белков, пептидов и аминокислот. Методом ВЭЖХ проводятся исследования взаимодействия лекарство-мембрана, лекарство-белок, оценки степени окисления белков. Установленная связь между хроматографическими параметрами и биологическими свойствами позволяет более осознанно осуществлять поиск новых лекарств и других биологически активных соединений в фармацевтике. ВЭЖХ один из наиболее важных методов исследования метаболитов лекарств, разделения и изоляции аллергенов, изучения процессов фармакокинетики. Освоено в промышленном масштабе разделение энантиомерных лекарственных веществ.

2.2.29. ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ) представляет собой метод разделения, основанный на различном распределении веществ между двумя не смешивающимися

8. Вопросы 1. Дайте определение хроматографии. 2. Какие особенности хроматографии позволяют достичь лучшего разделения веществ с близкими свойствами по сравнению с другими методами разделения. 3. Перечислите

Лекция 6 Хроматографические методы анализа План лекции 1. Понятия и термины хроматографии. 2. Классификация хроматографических методов анализа. Хроматографическое оборудование. 3. Виды хроматографии: газовая,

Московский физико-технический институт (Государственный университет) Департамент молекулярной и биологической физики Физические методы исследования Лекция 9 Жидкостная хроматография Методы и техника г.

Профессор Кочетов Анатолий Глебович Ассистент Лянг Ольга Викторовна АСТ, АЛТ: по Райтману Френкелю и кинетический метод Изобретение или визуализация биологической химической реакции или физического процесса

ЛЕКЦИЯ 7 ХРОМАТОГРАФИЯ КАК МЕТОД РАЗДЕЛЕНИЯ, ИДЕНТИФИКАЦИИ И КОЛИЧЕСТВЕННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ Основные понятия и определения Различные классификации хроматографических методов Хемосорбционная хроматография

Открытие хроматографии(1903 г.) МИХАИЛ СЕМЕНОВИЧ ЦВЕТ (1872-1919) Основные этапы развития хроматографии 1903 г. Открытие хроматографии (Цвет М.С.) 1938 г. Тонкослойная или планарная хроматография (Измайлов

Аналитическая химия 4 семестр, Лекция 17. Модуль 3. Хроматография и другие методы анализа. Хроматография. Принцип и классификация методов. 1. Принцип хроматографического разделения. Стационарная и подвижная

МИНОБРНАУКИ РОССИИ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ Аннотированная рабочая программа дисциплины Хроматографические методы анализа Направление подготовки

04.07 Московский физико-технический институт Департамент молекулярной и биологической физики Физические методы исследования Лекция 8 Хроматография г. Долгопрудный, 6 апреля 07г. План. История возникновения

В.Д. ШАТЦ О.В. САХАРТОВА ВЫСОКО-ЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Основы теории. Методология. Применение в лекарственной химии. ПРЕДИСЛОВИЕ Современное развитие химических и биологических наук потребовало

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет им. А.М. Горького» ИОНЦ «Экология и природопользование»

АННОТАЦИЯ рабочей программы учебной дисциплины «Введение в хроматографические методы анализа» по направлению подготовки 04.03.01 Химия по профилю подготовки «Аналитическая химия» 1. Цели освоения дисциплины

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ Высокоэффективная жидкостная хроматография ОФС.1.2.1.2.0005.15 Взамен ст. ГФ XI Высокоэффективная жидкостная хроматография (жидкостная

Лабораторная работа 7б Хроматографическое определение состава газовой фазы почв. Хроматография (от греч. chroma, родительный падеж chromatos цвет, краска) - физико-химический метод разделения и анализа

Московский физико-технический институт (Государственный университет) Кафедра молекулярной физики Физические методы исследования Лекция Газовая хроматография Теория и принципы г. Долгопрудный, ноября г.

APP NOTE-19/2017LC Аналитические возможности жидкостного хроматографа МаэстроВЭЖХ с амперометрическим детектором на примере определения гомоцистеина в плазме крови Яшин А. Я. к. х. н., ведущий инженер

Преимущества колонок Agilent AdvanceBio SEC для эксклюзионной хроматографии при анализе биофармацевтических препаратов Сравнение колонок различных производителей для повышения качества данных Обзор технической

БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ХИМИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ КАФЕДРА АНАЛИТИЧЕСКОЙ ХИМИИ П Р О Г Р А М М А С П Е Ц И А Л Ь Н О Г О К У Р С А «ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ» ДЛЯ СТУДЕНТОВ 5 КУРСА СПЕЦИАЛЬНОСТИ

Колонки для эксклюзионной хроматографии Agilent AdvanceBio SEC для анализа агрегации: совместимость с приборами Обзор технической информации Введение Колонки Agilent AdvanceBio SEC это новое семейство

Московский физико-технический институт (Государственный р университет)) Кафедра молекулярной физики Физические методы исследования Лекция 0 Газовая хроматография г. Долгопрудный, 5 ноября 0г. План. История

2 Методы анализа: 1. Химические методы. Химическое равновесие и его использование в анализе. Кислотно-основное равновесие. Сила кислот и оснований, закономерности их изменения. Функция Гаммета. Вычисление

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИКО- СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Министерства здравоохранения и социального развития

В. Д. ШАТЦ, О. В. САХАРТОВА ВЫСОКО- ЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Основы теории. Методология. Применение в лекарственной химии АКАДЕМИЯ НАУК ЛАТВИЙСКОЙ ССР ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНСТИТУТ

Московский физико-технический институт (Государственный университет) Департамент молекулярной и биологической физики Физические методы исследования Лекция 8 Детекторы в хроматографии Жидкостная хроматография

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ Электрофорез ОФС.1.2.1.0021.15 Взамен ст. ГФ XI, вып.1 Электрофорез метод анализа, основанный на способности заряженных частиц,

Московский физико-технический институт Департамент молекулярной и биологической физики Физические методы исследования Лекция 9 Газовая хроматография Техника и методы эксперимента г. Долгопрудный, 3 апреля

APP NOTE-18/2017LC Аналитические возможности жидкостного хроматографа МаэстроВЭЖХ с амперометрическим детектором на примере определения катехоламинов в плазме крови Яшин А. Я. к. х. н., ведущий инженер

Хроматография относится к важнейшим процессам инструментальной аналитики. Прежде всего, она играет важную роль в таких областях науки как химия, биохимия и аналитика окружающей среды при определении малых

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Кировский научно исследовательский институт гематологии и переливания крови Федерального медико биологического агентства» 3.3.2. Медицинские иммунобиологические

Надежное определение углеводов, спиртов и органических кислот с помощью хроматографии низкого давления Колонки Аджилент Hi-Plex для лигандообменной ВЭЖХ Компания Аджилент Текнолоджиз Колонки Аджилент Hi-Plex

ФГУП НПО «РАДОН» Москва Разработка и апробация метода концентрирования и разделения и (IV) с использованием экстракционной хроматографии на Resin Ермаков А.И. Москва - 2013 1 Сорбционный материал: Импрегнированный

Физикохимические методы анализа Хроматография В основе метода хроматографии лежит явление сорбции Сорбция процесс поглощения газов, паров и растворенного вещества твердыми или жидкими сорбентами Виды

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ Газовая хроматография ОФС.1.2.1.2.0004.15 Взамен ст. ГФ XI Газовая хроматография это метод разделения летучих соединений, основанный

Газовая хроматография 1 Требования к веществам 1. Летучесть 2. Термостабильность (вещество должно испарятся без разложения) 3. Инертность Схема газового хроматографа 1 2 3 4 5 1. Баллон с газом-носителем

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ОБЩАЯ ФАРМАКОПЕЙНАЯ СТАТЬЯ Тонкослойная хроматография ОФС.1.2.1.2.0003.15 Взамен ст. ГФ XI, вып.1 Хроматографический процесс, протекающий при движении

Московский физико-технический институт (Государственный университет) Департамент молекулярной и биологической физики Физические методы исследования Лекция 7 Газовая и жидкостная хроматография. Практическая

141 Применение микроколоночной ВЭЖХ для контроля ионола в трансформаторном масле Рудаков О.Б., Фан Винь Тхинь Воронежский государственный архитектурно-строительный университет, Воронеж Подолина Е.А. Электростальский

46. ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ РАЗДЕЛЕНИЯ Хроматографическими называют многостадийные методы разделения, в которых компоненты образца распределяются между двумя фазами неподвижной и подвижной. Неподвижная

Е.Л.СТЫСКИН, Л.Б.ИЦИКСОН, Е.В.БРАУДЕ Практическая Высокоэффективная Жидкостная ХРОМАТОГРАФИЯ Ознакомительная версия Москва. 1986 СОДЕРЖАНИЕ Предисловие... Введение... ГЛАВА 1. ОСНОВЫ ТЕОРИИ И ОСНОВНЫЕ

Московский физико-технический институт (Государственный р университет)) Кафедра молекулярной физики Физические методы исследования Лекция 9 Хроматография. Введение г. Долгопрудный, 9 октября 0г. План.

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Уральский государственный университет им. А.М. Горького» ИОНЦ «Экология и природопользование»

Тема. Физико-химия поверхностных явлений. Адсорбция. Поверхностные явления проявляются в гетерогенных системах, т.е. системах, между компонентами которых имеется поверхностьраздела. Поверхностными явлениями

848 КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ по материалам XII Международной конференции «Физико-химические основы ионообменных процессов (ИОНИТЫ-2010)» УДК 541 Определение сахаров, аминокислот методом высокоэффективной анионообменной

СОВРЕМЕННАЯ ПРЕПАРАТИВНАЯ ФЛЕШ-ХРОМАТОГРАФИЯ Часть 2* А.Аболин, к.х.н., "ГалаХим" [email protected] П.-Ф. Икар, Interchim (Франция) Мы продолжаем публиковать материалы о современных методах препаративной

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ МОСКОВСКИЙ ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ (ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ) Департамент молекулярной и биологической физики ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ

Ученые записки Таврического национального университета им. В. И. Вернадского Серия «Биология, химия» Том 17 (56). 2004. 1. С. 150-155. УДК 577.322: 537.632.5 ВЛИЯНИЕ НЕКОТОРЫХ ГИДРОФОБНЫХ ЛИГАНДОВ НА СПЕКТРАЛЬНЫЕ

Физические процессы в биологических мембранах Авторы: А.А. Кягова, А.Я. Потапенко I. Структура, функции физические свойства биологических мембран 1) Структура Фосфолипидный бислой Молекулы фосфолипидов

273 УДК 543. 544 РАЗДЕЛЕНИЕ ПРОИЗВОДНЫХ ЭНАНТИОМЕРОВ АМИНОКИСЛОТ НА АМИНИРОВАННОМ β-циклодекстрине МЕТОДОМ ВЫСОКОЭФФЕКТИВНОЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ И. А. Ананьева, Е. Н. Шаповалова, С. А. Лопатин, О.

ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ ЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФ СО СПЕКТРОФЛУОРИМЕТРИЧЕСКИМ ДЕТЕКТОРОМ «ФЛЮОРАТ -02-ПАНОРАМА». Представляет собой анализатор жидкости «ФЛЮОРАТ -02-ПАНОРАМА», используемый в качестве спектрофлуориметрического

1. Пояснительная записка 1.1. Требования к студентам Студент должен обладать следующими исходными компетенциями: базовыми положениями математических и естественных наук; владеть навыками самостоятельной

Подлежит публикации в открытой печати Хроматографы жидкостные Agilent 1100, Agilent 100 Внесены в Государственный реестр Средств измерений Регистрационный А6 лягь Взамен Выпускаются по технической документации

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени ШАКАРИМА города СЕМЕЙ Документ СМК 3 уровня УП КВ УП КВ УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА компонента по выбору Редакция 1 от «08»

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Владимирский государственный университет В.Г. АМЕЛИН ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ АНАЛИЗА

Все грани одного Кристалла 09-312-6029RU Методические рекомендации Нефтепродукты. Определение типов ароматических углеводородов в средних дистиллятах. Метод высокоэффективной жидкостной хроматографии с

Лекция 7. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ 1. Поверхностное натяжение 1.1. Поверхностная энергия. До сих пор мы не учитывали существования границы раздела различных сред*. Однако ее наличие может оказаться весьма

Учебная программа составлена на основе образовательного стандарта ОСВО 1-31 05 01 2013 и учебного плана УВО G 31 153/уч. 2013 г. СОСТАВИТЕЛЬ: В.А.Винарский, доцент, кандидат химических наук, доцент РЕКОМЕНДОВАНА

1 Высокомолекулярные соединения (Лысенко Е.А.) Лекция 7. Фракционирование макромолекул 2 1. Понятие о фракционировании. 2. Препаративное фракционирование. 3. Метод турбидиметрического титрования. 4. Гель-проникающая

08, том http://dx.doi.org/0.6787/nydha-68-878-08---07- НАУЧНЫЙ ПОДХОД К СТАНДАРТИЗАЦИИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРЕПАРАТА МЕГОСИНА И ЕГО КОМПЛЕКСНОГО СОЕДИНЕНИЯ МЕГАФЕРОНА Зияев Х.Л., Назирова Я.К., Хаитбаев А.А.

Agilent SureMass Обзор технической информации Аннотация Ручной анализ или программное разделение пиков традиционно использовались при анализе хроматограмм полного спектра ГХ-МС для того, чтобы выделить

Хроматографические методики превалируют среди других при контроле качества воздуха рабочей зоны в промышленности и индустриальной гигиене; они являются основой подавляющего большинства токсикологических исследований; с помощью газовой хроматографии медики смогли изучить «синдром больного здания» - плохое самочувствие и некоторые заболевания, вызываемые присутствием в воздухе жилых помещений и административных зданий большого количества вредных химических веществ, выделяемых из синтетических материалов (ковров, дорожек, панелей, линолеума, обивки мебели и др.), мастик, лаков, аппретур и других продуктов бытовой химии, а также газовыделений при работе лазерных принтеров и газовых калориферов.[ ...]

Процесс хроматографического разделения основан на сорбции, с которой мы встречаемся в повседневной жизни - это поглощение веществ твердой поверхностью (адсорбция) или растворение газов и жидкостей в жидких растворителях (абсорбция). Самое известное применение адсорбции - очистка воздуха в противогазах: адсорбент (активный уголь), заполняющий коробку противогаза, удерживает вредные примеси или ОВ, содержащиеся в воздухе. Абсорбция характерна для многих биологических процессов, в частности для процесса дыхания. Поглощение кислорода гемоглобином крови в легких - тоже в определенной степени хроматографический процесс, так как при этом происходит сорбционное отделение кислорода от других газов, присутствующих во вдыхаемом воздухе. К сожалению, содержащиеся в воздухе вредные для организма примеси тоже поглощаются кровью и иногда необратимо.[ ...]

Человеком, который впервые сумел правильно объяснить процесс сорбции (явления, происходящие при движении вещества вдоль слоя сорбента), был русский ученый Михаил Семенович Цвет. Используя эти явления, он создал замечательный аналитический метод, показал его широкие возможности и дал название, которое и по сей день мы применяем для обозначения не только метода, но также и самого процесса и научной дисциплины, его изучащей .[ ...]

Но так как разные вещества по-разному извлекались бензолом из адсорбента (мела), они опускались по трубке с разной скоростью. Поэтому первоначальное зеленое кольцо, опускаясь, постепенно расширялось и делилось на несколько цветных колец. В конце концов этих колец оказалось шесть: верхнее желтое, затем оливково-зеленое, далее темно-зеленое и три желтых.[ ...]

Цвет извлек слой мела из трубки, разрезал его на цилиндрики, в каждом из которых оказалось свое цветное кольцо. Теперь можно было извлечь вещества из адсорбента спиртом и исследовать. В результате ученый показал, что хлорофилл - это не индивидуальное соединение, а смесь двух веществ, которые разделились на колонке с мелом и дали оливково-зеленое и темно-зе-леное кольца. Остальные вещества были ксантофилами.[ ...]

Цвет назвал получаемую при разделении веществ разноцветную картину хроматограммой, а сам метод (основанный на разделении веществ по их склонности к адсорбции) хроматографическим адсорбционным анализом, или хроматографией .[ ...]

До 1914 г. Цвет опубликовал несколько статей по хроматографии, но после его работ метод не получил широкого развития. Лишь в 1931 г. Кун, Винтерштейн и Ледерер воспроизвели первоначальные опыты Цвета (на примерах разделения каротина моркови, лепестков одуванчика и желтка куриного яйца). Столь длительное забвение ставших теперь классическими исследований в немалой степени было связано с отрицательными отзывами авторитетов того времени, которые не смогли понять всей глубины открытия молодого ученого.[ ...]

За разработку метода распределительной хроматографии и различных ее вариантов Мартин и Синг в 1952 г. были удостоены Нобелевской премии. Именно с этого момента начался современный этап развития газовой хроматографии (1951-1952 гг.), когда А. А. Жуховицкий с сотрудниками (Россия) предложили хроматермографию, а А. Мартин и А. Джемс - газо-жидкостную хроматографию, с помощью которой им удалось разделить смесь жирных кислот на колонке с диатомитовым носителем (целит-545), пропитанным парафиновым маслом с добавкой стеариновой кислоты. Такой сорбент поглощает анализируемые вещества гораздо слабее, чем, например, активный уголь или оксид алюминия, поэтому Джемсу и Мартину удалось разделить летучие органические кислоты в потоке газа - азота.[ ...]

С этого момента газовая хроматография стала одним из самых распространенных методов анализа, с помощью которого можно исследовать чрезвычайно широкий спектр веществ - от газов до высокомолекулярных жидкостей и металлов .[ ...]

Следует уточнить некоторые вопросы терминологии, касающиеся классификации хроматографических методов. В самом простейшем случае под термином «газовая хроматография» подразумевается метод анализа, когда разделение смеси веществ в хроматографической колонке осуществляется в потоке газа (газа-носителя), непрерывно пропускаемого через колонку. Газоадсорбционная (разделение на адсорбенте - угле, силикагеле или оксиде алюминия) и газо-жидкостная (разделение на сорбенте - твердый носитель, покрытый жидкостью - неподвижной жидкой фазой) - это все варианты газовой хроматографии.

Множество открытий прошедшего века обязаны русскому ученому Михаилу Цвету и его методу хроматографического анализа. Большое число выдающихся исследователей обязано ему своими успехами, а многие и Нобелевскими премиями!

"...Без работ Майкла Цвета нам, всем "пигментщикам", делать было бы нечего..." - вот мнение одного известного английского ученого.

Михаил Семенович Цвет (1872–1919) - сын итальянки и русского интеллигента. Он родился в Италии в городе Асти, неподалеку от Турина. В 1891 году Михаил окончил Женевскую гимназию и поступил на физико-математический факультет Женевского университета. Представив диссертацию "Исследование физиологии клетки. Материалы к познанию движения протоплазмы, плазматических мембран и хлоропластов" Цвет в октябре 1896 года получил диплом доктора естественных наук. В декабре того же года он приезжает в Петербург.

Михаил не знал, что ученая степень Женевского университета не признается в России. Поэтому ему пришлось работать у известного ботаника Андрея Сергеевича Фаминцина, также изучавшего хлорофилл, можно сказать, на птичьих правах. В Петербурге Цвет познакомился с другими выдающимися ботаниками и физиологами растений: И.П. Бородиным, М.С. Ворониным, А.Н. Бекетовым. Это было блестящее общество оригинальных, богатых идеями мыслителей и умелых экспериментаторов. Цвет продолжил свои исследования хлоропластов, готовясь в то же время к новым магистерским экзаменам и к защите диссертации. Экзамены он сдал в 1899 году, а магистерскую диссертацию он защитил в Казанском университете 23 сентября 1901 года.

С ноября 1901 года Цвет работает на должности ассистента кафедры анатомии и физиологии растений в Варшавском университете. На XI Съезде естествоиспытателей и врачей Михаил Семенович сделал доклад "Методы и задачи физиологического исследования хлорофилла", в котором впервые сообщил о методе адсорбционной хроматографии.

Михаил Семенович долгое время решал задачу разделения пигментов зеленого листа, а они очень близки по свойствам. К тому же в листьях присутствуют и другие, очень яркие, пигменты - каротиноиды. Именно благодаря каротиноидам и по осени появляются желтые, оранжевые, багровые листья. Однако пока хлорофиллы не разрушатся, отделить их от каротиноидов было почти невозможно.

Как замечает Ю.Г. Чирков, "видимо, открытие Цвета явилось реакцией на существующие тогда грубые и убийственные для пигментов методы их разделения. Вот один из приемов.

Сначала добывали спиртовую вытяжку хлорофилла, затем ее три часа кипя гили с добавлением в раствор крепкой щелочи (едкого калия). В результате хлорофилл разлагается на составные части - зеленый и желтый пигменты.

Но ведь в процессе изготовления этого зелья (почти алхимические манипуляции) природный хлорофилл мог разрушиться. И тогда исследователь имел бы дело с кусками пигментов, а то и с продуктами их химического превращения".

О том, как свершилось великое открытие, пишет С.Э. Шноль: "Он взял стеклянную трубку, наполнил ее порошком мела и на верхний слой налил немного спиртового экстракта листьев Экстракт был буро-зеленого цвета, и такого же цвета стал верхний слой меловой колонки. А затем М.С. начал по каплям лить сверху в трубку с мелом чистый спирт. Капля за каплей очередная порция растворителя элюировала пигменты с крупинок мела, которые перемещались вниз по трубке. Там свежие крупинки мела адсорбировали пигменты и в свою очередь отдавали их новым порциям растворителя. В силу несколько разной прочности адсорбции (легкости элюции) увлекаемые подвижным растворителем разные пигменты двигались по меловой колонке с разной скоростью и образовывали однородные окрашенные полосы чистых веществ в столбике мела. Это было прекрасно. Ярко-зеленая полоса, полоса чуть желтее зеленого - это два вида хлорофиллов - и яркая желто-оранжевая полоса каротиноидов. М.С. назвал эту картину хроматограммой".

"Цвет показал, - пишет Чирков, - что при пропускании растворенных в жидкости растительных пигментов через слой бесцветного пористого сорбента отдельные пигменты располагаются в виде окрашенных зон - каждый пигмент имеет собственный цвет или хотя бы оттенок. Порошок сорбента (это может быть мел, сахарная пудра...) адсорбирует (поверхностно поглощает: латинское adsorbere значит "глотать") разные пигменты с неодинаковой силой: одни могут "проскочить" с током раствора дальше, другие окажутся задержанными ближе. Полученный таким образом послойно окрашенный столбик сорбента Цвет назвал хроматограммой, а метод - хроматографией".

Так была решена казавшаяся неразрешимой задача. Метод оказался гениально прост. Он совсем не похож на громоздкие, требовавшие большого числа реактивов сложные процедуры, применяемые до этого.

Может, эта простота стала причиной того, что большая часть современников или не восприняла это удивительное открытие, или, что еще печальнее, резко восстала против его автора.

Но время все расставило на свои места. Цвет изобрел хроматографию для исследований хлорофилла. Он впервые выделил вещество, которое назвал хлорофиллом альфа и хлорофиллом бета. Он оказался пригодным для исследований не только пигментов, но и бесцветных, неокрашенных смесей - белков, углеводов. К шестидесятым годам двадцатого века хроматографии было посвящено уже несколько тысяч исследований. Хроматография стала универсальным методом.

"...Принцип хроматографического разделения веществ, открытый М. Цветом, лежит в основе множества разнообразных методов хроматографического анализа. Без его использования было бы невозможно большинство достижений в науке и технике XX века...

В основе всего этого - одна общая идея. Она проста. Это, в сущности, идея геометрической прогрессии. Пусть имеются два вещества очень близкие по всем своим свойствам. Ни осаждением, ни экстракцией, ни адсорбцией не удается разделить их в заметной степени. Пусть одно вещество адсорбируется на поверхности, например, карбоната кальция (т. е. менее 1 процента).

Иными словами, его содержание на адсорбенте составит 0,99 от содержания другого. Обработаем адсорбент каким-либо растворителем так, чтобы произошли десорбция (отсоединение) и элюция (смывание) обоих веществ и оба они перешли бы с адсорбента в растворитель, и перенесем этот получившийся раствор на свежую порцию адсорбента. Тогда доля первого вещества на поверхности адсорбента снова будет равна 0,99 от содержания второго, т. е. адсорбируется часть, равная 0,99 х 0,99=0,98 от исходного количества. Еще раз проведем элюцию и снова адсорбцию - теперь доля первого вещества составит 0,98 х 0,99 = 0,97 от содержания второго. Чтобы содержание первого вещества на очередной порции адсорбента составило всего 1 процент от содержания второго, потребуется повторить цикл адсорбции-элюции около 200 раз...

Идея многократной переадсорбции для разделения веществ может быть модифицирована в многократное перераспределение смеси веществ в системе несмешивающихся растворителей. Это - основа распределительной хроматографии. Та же идея лежит в основе современных методов электрофореза, когда смесь веществ движется с разной скоростью по различным адсорбентам в электрическом поле.

1. Введение.

2. Возникновение и развитие хроматографии.

3. Классификация хроматографических методов.

4. Хроматография на твердой неподвижной фазе:

а) газовая (газо-адсорбционная) хроматография;

б) жидкостная (жидкостно-адсорбционная) хроматография.

5. Хроматография на жидкой неподвижной фазе:

а) газо-жидкостная хроматография;

б) гель-хроматография.

6. Заключение.

Как лучи спектра, в столбике углекислого кальция закономерно распределяются различные компоненты смеси пигментов, давая возможность своего качественного и количественного определения. Получаемый таким образом препарат я называю хроматограммой, а предлагаемую методику – хроматографической.

М. С. Цвет, 1906 г.

Введение

С необходимостью разделения и анализа смеси веществ приходится сталкиваться не только химику, но и многим другим специалистам.

В мощном арсенале химических и физико-химических методов разделения, анализа, исследования структуры и свойств индивидуальных химических соединений и их сложных смесей одно из ведущих мест занимает хроматография.

Хроматография – это физико-химический метод разделения и анализа смесей газов, паров, жидкостей или растворенных веществ и определения физико-химических свойств индивидуальных веществ, основанный на распределении разделяемых компонентов смесей между двумя фазами: подвижной и неподвижной. Вещества, составляющие неподвижную фазу, называются сорбентами. Неподвижная фаза может быть твердой и жидкой. Подвижная фаза – это поток жидкости или газа, фильтрующийся через слой сорбента. Подвижная фаза выполняет функции растворителя и носителя анализируемой смеси веществ, переведенной в газообразное или жидкое состояние.

Различают два вида сорбции: адсорбцию – поглощение веществ твердой поверхностью и абсорбцию – растворение газов и жидкостей в жидких растворителях.

2. Возникновение и развитие хроматографии

Возникновение хроматографии как научного метода связано с именем выдающегося русского ученого Михаила Семеновича Цвета (1872 - 1919), который в 1903 г. открыл хроматографию в ходе исследований механизма преобразования солнечной энергии в растительных пигментах. Это год и следует считать датой создания хроматографического метода.

М.С. Цвет пропускал раствор анализируемых веществ и подвижной фазы через столб адсорбента, находящегося в стеклянной трубке. В связи с этим его метод получил название колоночной хроматографии. В 1938 г. Н.А. Измайлов и М.С. Шрайбер предложили видоизменить метод Цвета и проводить разделение смеси веществ на пластинке, покрытой тонким слоем адсорбента. Так возникла тонкослойная хроматография, позволяющая проводить анализ с микроколичеством вещества.

В 1947 г. Т.Б. Гапон, Е.Н. Гапон и Ф.М. Шемякин впервые осуществили хроматографическое разделение смеси ионов в растворе, объяснив его наличием обменной реакции между ионами сорбента и ионами, содержащимися в растворе. Так было открыто еще одно направление хроматографии – ионообменная хроматография. В настоящее время ионообменная хроматография является одним из важнейших направлений хроматографического метода.

Е.Н. и Г.Б. Гапон в 1948 г. осуществили высказанную еще М.С. Цветом идею о возможности хроматографического разделения смеси веществ на основе различия в растворимости труднорастворимых осадков. Появилась осадочная хроматография.

В 1957 г. М. Голей предложил наносить сорбент на внутренние стенки капиллярной трубки – капиллярная хроматография. Этот вариант позволяет анализировать микроколичества многокомпонентных смесей.

В 60-х годах появилась возможность синтезировать как ионогенные, так и незаряженные гели, обладающие строго определенными размерами пор. Это позволило разработать вариант хроматографии, сущность которого заключается в разделении смеси веществ на основе различия их способности проникать в гель – гель-хроматография. Этот метод позволяет разделять смеси веществ, обладающих различной молекулярной массой.

В настоящее время хроматография получила существенное развитие. Сегодня разнообразные методы хроматографии, особенно в сочетании с другими физическими и физико-химическими методами, помогают научным сотрудникам и инженерам решать самые различные, часто очень сложные задачи в научных исследованиях и в технике.

3. Классификация хроматографических методов

Многообразие видоизменений и вариантов метода хроматографии требует их систематизации или классификации.

В основу классификации можно положить различные признаки, а именно:

1. агрегатное состояние фаз;

2. механизм разделения;

3. способ проведения процесса;

4. цель проведения процесса.

Классификация по агрегатному состоянию фаз:

газовая (подвижная фаза - газ), газожидкостная (подвижная фаза – газ, неподвижная фаза - жидкость), жидкостная (подвижная фаза - жидкость) хроматография.

Классификация по механизму разделения.

Адсорбционная хроматография основана на избирательной адсорбции (поглощении) отдельных компонентов анализируемой смеси соответствующими адсорбентами. Адсорбционная хроматография подразделяется на жидкостную (жидкостно-адсорбционная хроматография) и газовую (газо-адсорбционная хроматография).

Ионообменная хроматография основана на использовании ионообменных процессов, протекающих между подвижными ионами адсорбента и ионами электролита при пропускании раствора анализируемого вещества через колонку, заполненную ионообменным веществом (ионитом). Иониты представляют собой нерастворимые неорганические и органические высокомолекулярные соединения. В качестве ионитов применяют окись алюминия, пермутит, сульфоуголь и разнообразные синтетические органические ионообменные вещества – ионообменные смолы.

Осадочная хроматография основана на различной растворимости осадков, образуемых компонентами анализируемой смеси со специальными реактивами. Например, при пропускании раствора смеси солей Нg (II) и Pb через колонку с носителем, предварительно пропитанным раствором KI, образуются 2 окрашенных слоя: верхний, окрашенный в оранжево-красный цвет (HgI 2), и нижний, окрашенный в желтый цвет (PbI 2).

Классификация по способу проведения процесса.

Колоночная хроматография - вид хроматографии, в которой в качестве носителя для неподвижного растворителя используют колонку.

Бумажная хроматография – вид хроматографии, в которой в качестве носителя для неподвижного растворителя вместо колонки используют полоски или листы фильтровальной бумаги, не содержащей минеральных примесей. В этом случае каплю испытуемого раствора, например смесь растворов солей Fe (III) и Co (II), наносят на край полоски бумаги. Бумагу подвешивают в закрытой камере (рис.1), опустив ее край с нанесенной на него каплей испытуемого раствора в сосуд с подвижным растворителем, например с н-бутиловым спиртом. Подвижный растворитель, перемещаясь по бумаге, смачивает ее. При этом каждое содержащееся в анализируемой смеси вещество с присущей ему скоростью перемещается в том же направлении, что и растворитель. По окончании разделения ионов бумагу высушивают и затем опрыскивают реактивом, в данном случае раствором K 4 , который образует окрашенные соединения с разделяемыми веществами (синее – с ионами железа, зеленое – с ионами кобальта). Образующиеся при этом зоны в виде окрашенных пятен позволяют установить наличие отдельных компонентов.

Бумажная хроматография в сочетании с применением органических реактивов позволяет провести качественный анализ сложных смесей катионов и анионов. На одной хроматограмме с помощью одного реактива можно обнаружить ряд веществ, так как для каждого вещества характерно не только соответствующее окрашивание, но и определенное место локализации на хроматограмме.

Тонкослойная хроматография – вид хроматографии по своему механизму разделения аналогичный бумажной хроматографии. Различие между ними заключается в том, что вместо листов бумаги разделение проводят на пластинках, покрытых тонким слоем сорбента, изготовленного из порошкообразной окиси алюминия, целлюлозы, цеолитов, силикагеля, кизельгура и т.п. и удерживающего неподвижный растворитель. Основное достоинство тонкослойной хроматографии заключается в несложности аппаратуры, простоте и большой скорости проведения эксперимента, достаточной четкости разделения смеси веществ и в возможности анализа ультрамикроколичеств вещества.

Классификация по цели проведения хроматографического процесса.

Наибольшее значение хроматография имеет как метод качественного и количественного анализа смесей веществ (аналитическая хроматография).

Препаративная хроматография – вид хроматографии, в котором разделение смеси веществ производится в препаративных целях, т.е. для получения более или менее значительных количеств веществ в чистом, свободном от примесей виде. Задачей препаративной хроматографии может быть также концентрирование и последующее выделение из смеси веществ, содержащихся в виде микропримесей к основному веществу.

Неаналитическая хроматография – вид хроматографии, который используется в качестве метода научного исследования. Ее применяют для исследования свойств систем, например растворов, кинетики химических процессов, свойств катализаторов и адсорбентов.

Итак, хроматография является универсальным методом анализа смесей веществ, получения веществ в чистом виде, а также методом исследования свойств систем.

4. Хроматография на твердой неподвижной фазе

а)Газовая (газо-адсорбционная) хроматография

Газовая хроматография – хроматографический метод, в котором подвижной фазой является газ. Газовая хроматография получила наибольшее применение для разделения, анализа и исследования веществ и их смесей, переходящих без разложения в парообразное состояние.