Хроматография. 
Практические работы и семинарские занятия по органической химии

Хроматографический метод разделения и анализа сложных смесей был разработан в 1903—1906 гг. русским ботаником М. С. Цветом, впервые использовавшим его для разделения растительных пигментов. Характеризуя принцип своего метода, Цвет писал: «При фильтрации смешанного раствора через столб адсорбента пигменты… располагаются в виде отдельных, различно окрашенных зон. Подобно световым лучам в спектре, различные компоненты сложного пигмента закономерно распределяются друг за другом в столбе адсорбента и становятся доступными качественному определению. Такой расцвеченный препарат я назвал хроматограммой, а соответствующий метод анализа — хроматографическим методом».

Уже сам М. С. Цвет понимал, что метод хроматографии в принципе применим не только для разделения окрашенных веществ, но и для выделения и очистки всевозможных неокрашенных органических соединений. Однако широкое применение хроматографический метод разделения веществ получил лишь в 30-е годы XX столетия, после того как Кун и его сотрудники таким путем разделили аи (3-каротины, а также лутеин и зеаксантин яичного желтка.

В первоначальном варианте хроматографическое разделение было основано на различной степени адсорбции компонентов смеси и сводилось к многократному установлению равновесия между твердым неподвижным адсорбентом и перемещающимся по колонке раствором разделяемой смеси веществ. В настоящее время в хроматографии помимо адсорбции используют и другие явления.

Все виды хроматографического разделения основываются на различной подвижности растворенных веществ при прохождении их через многофазную, чаще через двухфазную систему. Для каждого вещества устанавливается характерное равновесие концентраций между фазами (в растворе и в сорбирующем материале). При протекании раствора через каждый тончайший слой колонки этот процесс многократно повторяется, так что даже при самой незначительной разнице в положениях равновесия отдельных компонентов он приводит к заметному их разделению.

Если смесь веществ вносят в верхний конец колонки и промывают ее растворителем, то все вещества перемещаются, вниз, но с разной скоростью: те, которые имеют большее срод ство к растворителю, перемещаются с большей скоростью, чем те, которые обладают большим сродством к неподвижной фа зе. В результате каждый компонент займет в колонке опреде ленные зоны.

В зависимости от типа физико-химического взаимодейст вия между активным адсорбентом и находящимся в растворе веществом различают следующие виды хроматографии: адсорб ционную, распределительную, ионообменную, а также аффин ную и гель-хроматографию. Адсорбционная хроматография основана на сорбции растворенного вещества поверхностьк твердой фазы. В распределительной хроматографии веществе распределяется между двумя жидкими фазами, одна из кото рых неподвижна. Ионообменная хроматография основана ш образовании ионных соединений между растворенными веще ствами и заряженными группами сорбента. На практике этг процессы чаще всего протекают совместно. Например: адсорб ционная хроматография сопровождается распределительной если разделяют вещества на слабоактивных сорбентах в сис темах, содержащих воду; распределительная хроматография сопровождается адсорбционной, если разделяемые веществ* имеют сродство к сорбенту-носителю; ионообменная хромато графия почти всегда сопровождается адсорбцией.

По технике выполнения и типу аппаратуры различают хро матографию тонкослойную, бумажную, колоночную.

Области применения хроматографии. Применение хро матографии привело к значительному прогрессу в органиче ской химии, особенно в химии природных соединений, кото рые часто невозможно разделить старыми методами фракци онной кристаллизации и перегонки.

Кроме главного своего применения — качественного и ко личественного анализа сложных смесей, — хроматографиче ские методы позволяют решать другие не менее важные зада чи, например:

• а) идентификация веществ и установление различий междз ними;
• б) разделение сложной смеси на отдельные компоненть с препаративными целями;
• в) испытание вещества на однородность, на чистоту;
• г) очистка веществ от примесей;
• д) концентрирование вещества и его выделение из разбав ленных растворов или смесей.

В последнее время хроматографический метод начали применять для определения ряда физических и физико-химических свойств индивидуальных веществ, например: относительной скорости движения хроматографических полос, положения вещества в сорбционном ряду, теплоты сорбции, изотермы сорбции. Многие из этих свойств связаны с другими важными физическими характеристиками вещества и структурой молекул, поэтому могут быть использованы для определения этих характеристик.

Особо важное значение в последние годы получили газовая хроматография, жидкостная хроматография высокого давления и аффинная хроматография^[1].

• [1] Детально с этими и другими методами хроматографии можно познакомиться в кн.: Лабораторное руководство по хроматографическим исмежным методам / Под ред. О. М и к е ш а. М., Мир, 1982.