Лако-красочные материалы — производство

Открытие хроматографии как метода разделения и анализа веществ принадлежит русскому ботанику М. С. Цвету, который в 1903 г. опубликовал работу, посвященную хроматографиче — скому анализу хлорофилла.

Принцип хроматографического метода разделения основан па различии в адсорбционной способности веществ, которая за­висит как от природы адсорбируемых веществ, так и от природы адсорбентов. Различные вещества на одном и том же адсор­бенте адсорбируются в разной степени. Это можно представить и таким образом, что при адсорбционном равновесии они не­одинаковое время находятся на поверхности адсорбента. Веще­ство, которое адсорбируется сильнее, дольше удерживается на поверхности адсорбента. Если смесь газов или жидкий рас­твор пропускать через слой адсорбента — хроматографическую колонку, то из нее раньше будут выходить компоненты, кото­рые сорбируются слабее. В процессе прохождения через слой
Адсорбента смеси веществ непрерывно совершаются акты ад­сорбции — десорбции, в результате которых сильносорбирую — щиеся вещества (они дольше находятся на поверхности адсор­бента) «отстают» от слабосорбирующихся веществ. Очевидно, что чем толще слой адсорбента, тем эффективнее разделение. Таким образом, хроматография — это метод разделения ком­понентов подвижной фазы (смеси газов, раствора) при движе­нии ее относительно другой неподвижной фазы (слоя сор­бента).

Основным достоинством хроматографии является универ­сальность метода; он пригоден для разделения практически любых веществ. Увеличение толщины слоя адсорбента (высоты хроматографической колонки) позволяет обеспечить высокую степень разделения даже близких по свойствам веществ, ионов. Это значит, что степень разделения можно регулировать. Ме­тод пригоден для работы с макроколичествами и микроколиче­ствами веществ. Хроматографический метод разделения ве­ществ легко поддается автоматизации. Эти достоинства обес­печили широкое применение хроматографии в производстве и научных исследованиях.

В промышленности хроматографию применяют для получе­ния высокочистых веществ (редкоземельных элементов, акти­ноидов и др.). Хроматография"широко используется как метод физико-химического исследования. С ее помощью можно изу­чать термодинамику сорбции, определять молекулярные мас­сы веществ, коэффициенты диффузии, давление паров веществ, удельные поверхности адсорбентов и катализаторов и т. д. Широкое применение хроматография получила в аналитиче­ском контроле различных смесей веществ. Важным преимуще­ством хроматографии является быстрота и надежность прове­дения анализа.

В зависимости от агрегатного состояния подвижной фазы различают газовую и жидкостную хроматографию. В газовой хроматографии подвижной фазой является газ. Этот метод хро­матографии служит для разделения летучих веществ, к кото­рым обычно относятся вещества с молекулярной массой при­близительно до 300, и термически стойких соединений. В жид­костной хроматографии подвижной фазой служит жидкость. Она применяется для разделения нелетучих веществ с молеку­лярной массой от ~300 до 1000—2000, неорганических ионов и термически нестойких соединений. Таким образом, газовая и жидкостная хроматография дополняют друг друга.

Неподвижная фаза, применяемая в хроматографировании, может быть твердой и жидкой. В соответствии с этим газовую хроматографию делят на газо-адсорбционную с твердым адсор­бентом в качестве неподвижной фазы и газо-жидкостную, в ко — торой неподвижной фазой служит твердый инертный носитель, поры которого заполняют жидкостью (в ходе хроматографиро — вания происходит абсорбция газа жидкостью). Аналогично жидкостную хроматографию делят на жидкостно-адсорбцион — пую (неподвижная фаза — твердый адсорбент) и -^кидкостно — жидкостную (обе фазы — жидкие).

В зависимости от механизма процесса сорбции жидкостную хроматографию классифицируют на молекулярно-адсорбцион — пую (реализуется физическая адсорбция), ионообменную (ионообменная адсорбция), распределительную (в основе — различная растворимость разделяемых компонентов в жидко­стях подвижной и неподвижной фазы), осадочную (осадитель в неподвижной фазе с разделенными компонентами образует соединения с различной растворимостью в подвижной фазе), гель-хроматографию (различная проницаемость молекул раз­деляемых веществ в неподвижную фазу геля обусловлена раз­мерами молекул).

По способам оформления метода хроматографию делят на колоночную и плоскостную. Плоскостная в свою очередь вклю­чает бумажную и тонкослойную хроматографию. В бумажной хроматографии в качестве адсорбента используется специаль­ная однородная бумага, на которую наносят раствор разделяе­мых компонентов. Под действием капиллярных сил и диффузии отдельные компоненты движутся по поверхности бумаги с раз­личной скоростью. В тонкослойной хроматографии применяют тонкие слои адсорбента, нанесенные на пластинку из инертного материала.

Наиболее широко используется колоночная хроматография, в процессе которой разделение веществ происходит в узкой и длинной хроматографической колонке, заполненной адсорбен­том.

В зависимости от способа передвижения компонентов сме­си вдоль неподвижной фазы различают три метода: прояви — тельный (элюационный), вытеснительный и фронтальный.

Проявительный (элюционный) метод заключается в том, что смесь веществ сорбируют в верхнем слое неподвижной фа­зы, а затем через нее пропускают элюент — нейтральный раз­бавитель (например, инертный газ) или вещество, сорбирую­щееся хуже разделяемых компонентов. В ходе элюирования компоненты выделяются отдельными зонами, которые изоли­рованы друг от друга чистым элюентом.

Вытеснительный метод отличается от проявительного тем, что в качестве элюента применяют вытеснитель—вещество, сорби­рующееся лучше разделяемых компонентов. При вытеснении разделяемые компоненты смеси выделяются примыкающими друг к другу зонами, выходящими из колонки в порядке увели­чения сорбируемости компонентов.

При фронтальном методе смесь веществ непрерывно про­пускают через неподвижную фазу. Очевидно, что этот метод непригоден для разделения близких по свойствам компонентов и используется обычно для. извлечения из смесей сильно сор­бирующихся веществ.