Хроматограф: что это, устройство и принцип работы, основные виды

В данной статье мы узнаем, что такое хроматограф, какие основные принципы его работы существуют и в чем особенность его устройства. Расскажем, про отличительные особенности основных видов оборудования, какие среды используются в каждом для растворения рабочего вещества с последующим выделением его компонентов.  Посмотрим, для чего используются колонки в хроматографах и чем они отличаются.

Что это такое хроматограф?

Что такое хроматограф учетные узнали только в самом начале 20 века, что такое хроматография ее виды и сферы использования, мы уже знаем. Русский ученый М.С. Цвет занимался исследованием хлорофилла, который необходимо было очистить, именно с этого момента начал свою историю такой метод, как хроматография. Суть эксперимента была в том, что хлорофилл, который растолкли с эфиром, вводился в трубку, внутри которой находился толченый мел. В верхней части трубки появлялась зеленая зона, при промывании колонки бензолом получалось еще 7 зон, которые были окрашены в разные оттенки зеленого. Каждая зона относилась к определенному компоненту хлорофила.

Вплоть до 20-х гг 20 века такой способ разделения вещества на компоненты не пользовался высокой популярностью. Снова о нем заговорили только в 30-хх гг в Германии. А уже в 1941 году в Англии был создан распределительный вариант данного метода, который назвали жидкость-жидкостный. Метод набирал все большую популярность, некоторые ученые, которые занимались данным вопросом, даже были отмечены Нобелевской премией. Разделение смесей на отдельные компоненты позволило изучать все их автономно.

Хроматограф – это оборудование, которое позволяет быстро и точно провести исследования, причем использовать в нем можно как подвижную, так и неподвижную среды. В них происходит распределение вещества и уравновешивание их на каждом этапе. Все это позволяет достоверно определить их качественные и количественные особенности, и характеристики. В настоящее время в химических, биологических лабораториях есть не только лабораторная посуда из пластика, но и хроматографы различных модификаций.

Устройство и принцип работы

Устройство оборудования не очень сложное и принцип работы хроматографа можно разделить на несколько основных этапов. Первое – это подача вещества, которые необходимо исследовать в носитель. Предварительно последний заполняется жидкой или газообразной средой. В результате получается раствор, в который погружают сорбент. Последний может быть не только твердым, но и жидким. Смесь перемещается относительно сорбента с разной скоростью. Для того чтобы компоненты по отдельности удерживать и доводить до детектора с различной скоростью используются фильтры.

Для определения качественных и количественных характеристик выделенных компонентов в современном оборудовании применяется программное обеспечение. Основная составляющая хроматографа – колонки, которые могут иметь различные параметры. Они представляют собой трубки, в которых помещается неподвижная фаза. Именно в них происходит разделение смеси на отдельные составляющие. Трубки могут быть большого размера, диаметром до 2 мм и тонкими, когда диаметр не превышает десятые доли от миллиметра.

Колонки не только по размерам, но и по другим параметрам:

• - емкость;
• - селективность;
• - эффективность.

Емкость определяется объемом помещаемого вещества, важно, чтобы в колонке в этот момент не было перегрузки. Это значение зависит от размера элемента. В трубках по всей длине распложены специальные тарелки, именно в них достигается равновесие между фазами, в этот момент и происходит выделение компонентов. Современное оборудование отличается тем, что таких участков может быть даже несколько тысяч. Показатель селективности определяет разницу удерживания различных компонентов исследуемого вещества и напрямую зависит от характера взаимодействия фазы подвижной и неподвижной.

Основные виды

Основные виды хроматографа с момента их создания претерпели много изменений и модернизаций, в настоящее время современное оборудование отвечает всем требованиям развития современной науки, как и бюретки с оливой и многое другое. С учетом того, что разделение веществ может происходить двумя способами, существует два вида хроматографов. Первая группа представлена приборами, в которых в качестве растворителя выступает газообразная среда. Таким образом, исследуемое вещество растворяется в водороде, гелии, аргоне или азоте. Такие модели называют газовыми хроматографами.

Такие приборы используются для выделения компонентов летучих смесей. Именно такие вещества используются на большинстве промышленных предприятий по всему миру. Второй способ выделения компонентов из смеси или вещества – погружение опытного образца в жидкий органический растворитель, это можно сделать с помощью жидкостного хроматографа. Водная среда представлена здесь водой или водным раствором. Выбор меду ними делает специалист, т.к. это важно и может значительно повлиять на результаты исследований.

Данные приборы незаменимы при изучении состава воды, воздуха и почвы. Именно при помощи такого способа определяется наличие опасных и вредных веществ, например, пестицидов. Данные показатели очень важны для сельского хозяйства или строительства.