Chromatografia

Chromatografia technika analizy jakościowej i ilościowej (gr. χρῶμα (chrōma) = barwa + γράφω (graphō) = piszę).

Chromatografię wynalazł rosyjski chemik M.Cwiet w 1905 r. w Warszawie (był to wtedy uniwersytet rosyjski). Pierwszymi rozdzielonymi mieszaninami były barwniki roślin; właśnie z powodu barwności plam poszczególnych składników metoda została nazwana chromatografią.

W każdej technice chromatograficznej najpierw rozdziela się badaną mieszaninę, a następnie przeprowadza się detekcję poszczególnych składników. Rozdział substancji następuje w wyniku przepuszczenia roztworu badanej mieszaniny przez specjalnie spreparowaną fazę rozdzielczą (złoże), zwaną też fazą stacjonarną. Fazą rozdzielczą są substancje wykazujące zdolności sorpcyjne lub zdolne do innych oddziaływań na substancje przepływające. Podczas przepływu eluentu (fazy ruchomej) przez fazę rozdzielczą następuje proces wymywania zaadsorbowanych (lub związanych) substancji. Intensywność tego procesu jest różna dla poszczególnych składników mieszaniny. Jedne składniki są więc zatrzymywane w fazie dłużej, a inne krócej, dzięki czemu może następować ich separacja. Czas przebywania danego składnika w kolumnie określany jest mianem czasu retencji (zatrzymania).

W zależności od czynnika wymywającego (eluent - fazy ruchomej, czynnik wymywający), chromatografię dzielimy na:

chromatografia cieczowa - w której eluentem jest ciekły rozpuszczalnik lub mieszanina rozpuszczalników (organicznych lub nieorganicznych)
chromatografia gazowa - w której eluentem jest gaz (zwykle hel, argon lub wodór, czasem azot).
chromatografia nadkrytyczna - w której eluentem jest gaz w stanie nadkrytycznym.

W zależności od rodzaju fazy stacjonarnej i sposobu jej przygotowania, dzielimy chromatografię na:

Chromatografię planarną

chromatografia cienkowarstwowa TLC (ang. thin layer chromatography) - w której fazę rozdzielczą stanowi cienka warstwa fazy stałej naniesiona na sztywną płytkę. Na tak spreparowaną płytkę nanosi się próbkę roztworu, po czym na skutek działania sił kapilarnych, grawitacji lub pola elektrycznego następuje przepływ i rozdział mieszaniny;

chromatografia bibułowa - w której fazę rozdzielczą stanowi pasek lub arkusz bibuły filtracyjnej lub specjalnego typu bibuły chromatograficznej;
chromatografia kolumnowa - w której faza rozdzielcza jest umieszczona w specjalnej kolumnie, przez którą przepuszcza się następnie roztwór badanej mieszaniny. Przepływ roztworu przez kolumnę można wymuszać grawitacyjnie lub stosując różnicę ciśnień na wlocie i wylocie kolumny;
chromatografia powinowactwa - w której odpowiednio spreparowana faza rozdzielcza jest zdolna do oddziaływań chemicznych o zmiennym powinowactwie wobec rozdzielanych substancji;chromatografia jonowymienna - w której substancje oddziałują ze złożem za pomocą oddziaływań jonowych.

W każdej technice chromatograficznej istnieją podobne stałe elementy.

Nośnik pokryty fazą nieruchomą.

W chromatografii cienkowarstwowej (TLC) jest to warstwa sproszkowanego żelu krzemionkowego lub celulozy, których ziarenka pokryte są warstewką wody higroskopijnej. Można prowadzić chromatografię na bibule; włóknista jej struktura powoduje jednak znaczne rozmycie plam składników. W chromatografii kolumnowej stosuje się bardzo wiele innych wypełnień i faz.

Faza ruchoma.

Jest to mieszanina rozpuszczalników o różnych właściwościach eluotropowych. Istotną rolę odgrywa polarność składników, właściwości kwasowo-zasadowe itp.

Ruch fazy ruchomej w stosunku do fazy nieruchomej.

W najprostszej chromatografii kolumnowej faza ruchoma płynie przez kolumnę pod własnym ciężarem. W chromatografii cieczowej HPLC faza ruchoma tłoczona jest pod ciśnieniem kilkudziesięciu atmosfer przez pompy o wyszukanej konstrukcji. Rozdział składników zachodzi w wyniku różnic powinowactwa każdego z nich, do fazy ruchomej i nieruchomej. Różnica ta może wynikać z bardzo różnych przyczyn: różnej rozpuszczalności składników.

Chromatogram cienkowarstwowy.