Что из себя представляет хроматография и для чего она используется?

Хроматография – метод разделения субстанций на составляющие, разработанный в 1900 году биологом Михаилом Цветом. Основа процесса – разница реакции веществ, помещенных в одинаковые условия. Хроматография используется для установления состава сложных субстанций, в том числе углеводородных продуктов и биологических жидкостей. Метод применим на производствах для определения качества продукции, проверки соответствия экологической безопасности.

Суть метода

Хроматография основана на повторяющемся с определенной частотой процессе сорбции. В нем участвует активный компонент, который содержит элюент – растворитель, вымывающий разделяемые вещества, а также сорбент – неподвижный компонент. Вещества, содержащиеся в исследуемой субстанции, обладают разной сорбционной активностью – способностью к впитыванию. То есть сорбент поглощает их с неодинаковой быстротой и интенсивностью. Получившиеся после многократного повторения процесса результаты помогают узнать состав субстанции.

Виды хроматографии

Хроматографический анализ делят на несколько видов по разным категориям:

• По агрегатному состоянию сорбента и элюента – жидкостной, газовый, полифазный, флюидный.
• По воздействию сорбента на поглощенное вещество – адсорбционный, осадочный, распределительный, ионообменный.
• По технологии процесса – бумажный, капиллярный, колоночный.
• По методу применения элюента – вытеснительный, фронтальный, проявительный.
• По целевому назначению – препаративный, промышленный, исследовательский.

Основной принцип деления хроматографии на виды – по особенностям взаимодействия веществ с активным и стационарным компонентами. Рассмотрим виды исследования:

• Бумажная хроматография. Самый простой метод. Подвижный компонент – вода либо органика в жидкой форме, стационарный – фильтровальная бумага. Происходит процесс распределения веществ. При постепенном намокании подвешенной над жидкостью бумаги нанесенная на нее субстанция начинает разделяться на разные пигментированные полосы.
• Тонкослойная. Похожа на бумажную, только активный компонент – органическая жидкость, неподвижный – нанесенный на стекло силикагель, а картинка получается более четкой. Вещества разделяются в результате процесса распределения и особого контакта с силикагелем. Они движутся вверх с разной скоростью, формируя пятна, для визуализации которых применяется ультрафиолет.
• Газовая. Используется для разделения газообразной органики. Подвижный элемент – не способный на реакцию газ, например, гелий либо азот, неподвижный – нанесенная тонким слоем на твердую инертную основу полимерная субстанция. Процесс разделения активируется из-за разной температуры кипения. Быстрее движутся вещества, у которых она ниже. Каждое из них контактирует с элюентом в разной временной точке, называемой временем удержания.
• Жидкостная. Применяется для разделения растворенных субстанций в молекулярной или ионной форме. Активным элементом при этом виде хроматографии выступает специальный раствор. Он протекает под давлением через находящийся в колонке сорбент. Из-за разницы в размерах и ионном обмене каждое вещество движется со своей скоростью.

Сферы применения хроматографии

Хроматографический анализ применяют почти во всех направлениях науки и сферах производства.

Биологи наиболее часто используют газовую хроматографию, с ее помощью определяют загрязнение природных сред. Жидкостной анализ, дополненный масс-спектрометрией, позволяет исследовать расщепленные нутриенты. В цитологии хроматографический метод незаменим при изучении клеточных структур.

В химической промышленности хроматография позволяет исследовать качество сырья и производимой продукции. В нефтехимии метод применяют для определения качества нефти.

Наиболее широко хроматография используется в медицине и фармацевтике. С ее помощью проводят хромосомные исследования, лечат инфекционные патологии без антибиотиков, применяя жидкостной адсорбционный метод, когда неактивный компонент – адсорбент, жидкий – кровь или лимфа, а отделяемые элементы – токсины. Для будущих врачей обязательны курсы по хроматографии.

В фармацевтическом производстве наиболее распространены методы ионного обмена и спектрометрии, посредством которых из общей субстанции за короткое время выделяют микроскопические составляющие. В криминалистике хроматографию применяют для идентификации по отпечаткам пальцев, анализа ДНК, определения состава наркотических, токсичных, взрывоопасных веществ.