ХРОМАТОГРА́ФИЯ

ХРОМАТОГРА́ФИЯ (от греч. χρῶμα, род. п. χρώματος – цвет, крас­ка и …гра­фия), фи­зи­ко-хи­мич. ме­тод раз­де­ле­ния сме­си ве­ществ, ос­но­ван­ный на раз­ли­чии в ско­ро­стях их пе­ре­ме­ще­ния в сис­те­ме не­сме­ши­ваю­щих­ся и дви­жу­щих­ся от­но­си­тель­но друг дру­га фаз. Раз­де­ле­ние, т. е. обо­соб­ле­ние кон­цен­тра­ци­он­ных зон ин­ди­ви­ду­аль­ных ком­по­нен­тов ис­ход­ной сме­си, про­ис­хо­дит в ре­зуль­та­те их мно­го­крат­но­го пе­ре­рас­пре­де­ле­ния ме­ж­ду дви­жу­щи­ми­ся от­но­си­тель­но друг дру­га фа­за­ми. Ко­ло­ноч­ная жид­ко­ст­ная ад­сорб­ци­он­ная Х. от­кры­та в 1903 М. С. Цве­том, ко­то­рый при ис­сле­до­ва­нии при­род­ных пиг­мен­тов за­ме­нил обыч­ный про­цесс жид­ко­ст­ной экс­трак­ции ди­на­мич. сис­те­мой, в ко­то­рой пор­ция сме­си пиг­мен­тов пе­ре­ме­ща­лась по­то­ком рас­тво­ри­те­ля че­рез слой сор­бен­та, по­ме­щён­но­го в труб­ку; при этом пиг­мен­ты в ко­лон­ке об­ра­зо­вы­ва­ли отд. ок­ра­шен­ные зо­ны.

Х. ши­ро­ко ис­поль­зу­ет­ся прак­ти­че­ски во всех об­лас­тях нау­ки и тех­ни­ки для вы­де­ле­ния, иден­ти­фи­ка­ции, ко­ли­че­ст­вен­но­го оп­ре­де­ле­ния и/или фи­зи­ко-хи­мич. ис­сле­до­ва­ния ве­ществ, на­чи­ная от изу­че­ния ге­но­ма че­ло­ве­ка, ме­ди­ци­ны, ох­ра­ны ок­ру­жаю­щей сре­ды и до пром. про­цес­сов гид­ро­ме­тал­лур­гии и очи­ст­ки во­ды. Хро­ма­то­гра­фич. про­цес­сы про­ис­хо­дят и в при­ро­де, при­во­дя к фор­ми­ро­ва­нию руд­ных ме­сто­ро­ж­де­ний или от­де­ле­нию би­ту­мов от лёг­ких фрак­ций неф­ти.

Из двух обя­за­тель­ных для хро­ма­то­гра­фич. сис­те­мы не­сме­ши­ваю­щих­ся фаз од­ну на­зы­ва­ют не­под­виж­ной хро­ма­то­гра­фич. фа­зой, дру­гую – под­виж­ной. В ка­че­ст­ве пер­вой обыч­но слу­жит за­пол­няю­щий хро­ма­то­гра­фич. ко­лон­ку или рас­по­ло­жен­ный тон­ким сло­ем на под­лож­ке твёр­дый сор­бент (со­от­вет­ст­вен­но ко­ло­ноч­ная и пло­ско­ст­ная Х.), вто­рой – по­ток га­за или жид­ко­сти. В за­ви­си­мо­сти от при­ро­ды под­виж­ной фа­зы раз­ли­ча­ют га­зо­вую хро­ма­то­гра­фию (ГХ), жид­ко­ст­ную хро­ма­то­гра­фию (ЖХ) и сверх­кри­ти­че­скую хро­ма­то­гра­фию (флю­ид­ную). ГХ при­ме­ни­ма к раз­де­ле­нию ле­ту­чих ком­по­нен­тов; в ва­ри­ан­те ка­пил­ляр­ной хро­ма­то­гра­фии – с на­не­сён­ной на внутр. по­верх­ность тон­ко­го (внутр. диа­метр ме­нее 0,5 мм, дли­на по­ряд­ка 100 м) ка­пил­ля­ра плён­кой жид­кой не­под­виж­ной фа­зы, осо­бен­но с про­грам­ми­ро­ва­ни­ем темп-ры ко­лон­ки, по­зво­ля­ет за вре­мя око­ло од­но­го ча­са раз­де­лять до не­сколь­ких со­тен ве­ществ. Ещё бо­лее эф­фек­тив­ны совр. хро­ма­то­гра­фы для дву­мер­ной Х., спо­соб­ные раз­де­лять ты­ся­чи ана­ли­тов. В этом ва­ри­ан­те про­ба ис­ход­ной сме­си сна­ча­ла по­сту­па­ет в длин­ную ка­пил­ляр­ную ко­лон­ку, а вы­хо­дя­щие из неё ма­лые фрак­ции час­тич­но раз­де­лён­ной сме­си кон­цен­три­ру­ют­ся (при низ­кой темп-ре) и по­да­ют­ся на вто­рую, ко­рот­кую ко­лон­ку, ра­бо­таю­щую с др. не­под­виж­ной фа­зой или в ином тем­пе­ра­тур­ном ре­жи­ме. Там ком­по­нен­ты фрак­ции бы­ст­ро раз­де­ля­ют­ся до­пол­ни­тель­но по ино­му ме­ха­низ­му взаи­мо­дей­ст­вия с не­под­виж­ной фа­зой.

В ГХ раз­де­ле­ние ве­ществ в осн. про­ис­хо­дит за счёт их разл. рас­тво­ри­мо­сти в не­под­виж­ной жид­кой фа­зе или разл. ад­сор­би­руе­мо­сти на по­верх­но­сти твёр­до­го по­рис­то­го сор­бен­та. ЖХ, осо­бен­но в вы­со­ко­эф­фек­тив­ном ва­ри­ан­те (ВЭЖХ) с гра­ди­ент­ным про­грам­ми­ро­ва­ни­ем элюи­рую­щей си­лы под­виж­ной фа­зы, пре­достав­ля­ет го­раз­до боль­ше спо­со­бов взаи­мо­дей­ст­вия ве­ществ с сор­бен­том. Вна­ча­ле ши­ро­кое при­ме­не­ние по­лу­чи­ла ио­но­об­мен­ная хро­ма­то­гра­фия, ба­зи­рую­щая­ся на элек­тро­ста­тич. (ион­ных) взаи­мо­дей­ст­ви­ях за­ря­жен­ных ана­ли­тов с ио­но­ген­ны­ми груп­па­ми ио­но­об­мен­но­го сор­бен­та. И сей­час ио­но­об­мен­ная хро­ма­то­гра­фия на ка­тио­ни­тах и/или анио­ни­тах не­за­ме­ни­ма в про­цес­сах обес­со­ли­ва­ния в круп­но­мас­штаб­ных сис­те­мах во­до­под­го­тов­ки, в гид­ро­ме­тал­лур­гич. про­цес­сах по­лу­че­ния ред­ких и бла­го­род­ных ме­тал­лов, в пре­па­ра­тив­ных про­цес­сах по­лу­че­ния ан­ти­био­ти­ков, фер­мен­тов, нук­леи­но­вых ки­слот, энан­тио­ме­ров и др. (см. Пре­па­ра­тив­ная хро­ма­то­гра­фия). В ана­ли­тич. мас­шта­бе ион­ная Х. (ва­ри­ант ио­но­об­мен­ной, ис­поль­зую­щий ио­ни­ты с очень ма­лой об­мен­ной ём­ко­стью) по­зво­ля­ет точ­но ана­ли­зи­ро­вать ион­ный со­став при­род­ных и пром. вод.

В совр. Х. для ана­ли­за лю­бых сме­сей не­ле­ту­чих со­еди­не­ний, рас­тво­ри­мых в вод­ных, ор­га­нич. или сме­шан­ных рас­тво­ри­те­лях, ли­ди­ру­ет ВЭЖХ. Вы­со­кая раз­ре­шаю­щая спо­соб­ность ме­то­да (неск. де­сят­ков со­еди­не­ний) обес­пе­чи­ва­ет­ся ис­поль­зо­ва­ни­ем мо­но­дис­перс­ных мик­ро­сфе­рич. (2–5 мкм в диа­мет­ре) по­рис­тых или по­верх­но­ст­но-по­рис­тых сор­бен­тов, обыч­но си­ли­ка­гель­ной при­ро­ды с на­бо­ром при­ви­тых к по­верх­но­сти уг­ле­во­до­род­ных (С₁₈ – С₂) или функ­цио­наль­ных групп. По­след­ние оп­ре­де­ля­ют ме­ха­низм взаи­мо­дей­ст­вия мо­ле­кул сор­ба­та с по­верх­но­стью (дис­пер­си­он­ные, гид­ро­фоб­ные, ди­поль-ди­поль­ные, ион­ные взаи­мо­дей­ст­вия, об­ра­зо­ва­ние во­до­род­ных свя­зей, ком­плек­сов и др.). При­ви­тые хи­раль­ные груп­пы по­зво­ля­ют раз­де­лять энан­тио­ме­ры (оп­тич. изо­ме­ры) ве­ществ, в т. ч. и в пре­па­ра­тив­ных мас­шта­бах. Кон­троль по­рис­той струк­ту­ры сор­бен­та да­ёт воз­мож­ность раз­де­лять ве­ще­ст­ва в со­от­вет­ст­вии с раз­ме­ром их мо­ле­кул (экс­клю­зи­он­ная хро­ма­то­гра­фия), что край­не важ­но для изу­че­ния оли­го­ме­ров, по­ли­ме­ров, бел­ков и да­же ви­ру­сов и не­рас­тво­ри­мых мик­ро­час­тиц. Вы­со­кую се­лек­тив­ность от­но­си­тель­но ин­ди­ви­ду­аль­ных био­объ­ек­тов про­яв­ля­ют сор­бен­ты для аф­фин­ной хро­ма­то­гра­фии, в ко­то­рых на твёр­дой мат­ри­це за­кре­п­ле­ны био­спе­ци­фи­че­ские ли­ган­ды, спо­соб­ные об­ра­зо­вы­вать сра­зу неск. свя­зей с це­ле­вы­ми ве­ще­ст­ва­ми. Для ру­тин­ных ско­ро­ст­ных ана­ли­зов про­дол­жа­ют со­вер­шен­ст­во­вать­ся ме­то­ды вы­со­ко­эф­фек­тив­ной тон­кос­лой­ной хро­ма­то­гра­фии, где мик­ро­час­ти­цы сор­бен­та за­кре­п­ле­ны на по­верх­но­сти стек­лян­ной или по­ли­мер­ной пла­сти­ны, что по­зво­ля­ет од­но­вре­мен­но хро­ма­то­гра­фи­ро­вать неск. проб ли­бо осу­ще­ст­в­лять дву­мер­ное раз­де­ле­ние од­ной про­бы. Бу­маж­ная хро­ма­то­гра­фия, в осн. пре­дос­тав­ляю­щая те же воз­мож­но­сти, име­ет ско­рее ис­то­рич. зна­че­ние.

Ар­се­нал вы­со­ко­эф­фек­тив­ных хро­ма­то­гра­фич. ме­то­дов не­пре­рыв­но рас­ши­ря­ет­ся, в ча­ст­но­сти, с по­яв­ле­ни­ем бо­лее ста­биль­ных и се­лек­тив­ных по­ли­мер­ных и ор­га­но­ми­не­раль­ных сор­бен­тов, но­вей­ших ме­то­дов де­тек­ти­ро­ва­ния и иден­ти­фи­ка­ции раз­де­лён­ных ком­по­нен­тов (хро­ма­то-масс-спек­тро­мет­рия, спек­тро­фо­то­мет­рия, спек­тро­флуо­ри­мет­рия, по­ля­ри­мет­рия, вис­ко­зи­мет­рия, ядер­ный маг­нит­ный ре­зо­нанс и др.), вне­дре­ни­ем ско­ро­ст­ных по­ли­ка­пил­ляр­ных в ГХ и «мо­но­лит­ных» в ЖХ ко­ло­нок, ис­поль­зо­ва­ни­ем вы­со­ких тем­пе­ра­тур и дав­ле­ний под­виж­ной фа­зы, пе­ре­хо­дом к элек­тро­хи­мич. прин­ци­пам по­да­чи под­виж­ной фа­зы (ка­пил­ляр­ная элек­тро­хро­ма­то­гра­фия), ми­ниа­тю­ри­за­ци­ей и ав­то­ма­ти­за­ци­ей ап­па­ра­ту­ры.