english in your laboratory |

chromatographic methods

Laboratorium |

3

/2006

82

Chromatography is a group of high resolution methods for separating
compounds and ions in complex mixtures. It is one of the most impor-
tant techniques in environmental analysis. The ability of the modern
analytical chemist to detect specific compounds at ng/g or lower levels
in water, as well as such complex matrices as waste waters, food, or
animal tissues is due in large part to the development of chromato-
graphic methods.
The science of chromatography began early in the twentieth century,
with the Russian botanist Mikhail Tswett, who used a column packed
with calcium carbonate to separate plant pigments. The diagram of
a chromatography system is shown on Figure 1.
The basis of all types of chromatography is the partition of the sample
compounds between a stationary phase and a mobile phase which
flows over or through the stationary phase. Different combinations of
gaseous or liquid phases give rise to the types of chromatography
used in analysis, namely gas chromatography (GC), liquid chroma-
tography (LC), thin layer chromatography (TLC), and supercritical
fluid chromatography (SFC).
All chromatographic systems rely on the fact that a substance
placed in contact with two immiscible phases, one moving and
one stationary, will equilibrate between them. A reproducible
fraction will partition into each phase, depending on the rela-
tive affinity of the substance for each phase. A substance which
has affinity for the moving or mobile phase will be moved rapidly
through the system. A material which has a stronger affinity for the
stationary phase, will spend more time immobilized in that phase,
and will take a longer time to pass through the chromatography
system. Therefore, it will be separated from the other substances
present in the sample. By definition, chromatography is a separation
technique in which a sample is equilibrated between a mobile and
a stationary phase.
Gas chromatography employs an inert gas as the mobile phase, and either
a solid adsorbent or a nonvolatile liquid coated on a solid support as
the stationary phase. The solid or coated support is packed into a tube, with
the gas flowing through it. Liquid chromatography uses similar packed
tubular columns and usually a pump to force a liquid mobile phase
through the column.
All chromatographic methods can be divided onto Analytical chroma-
tography, which is used to determine the identity and concentration
of different analytes in a mixture, and Preparative chromatography
is used to separate and purify relatively large quantities of substances
from complex mixture.

Chromatographic
Methods

oprac. dr Rajmund Michalski

Chromatografia to wysoko rozdzielcza grupa metod rozdzie-
lania związków i jonów w złożonych mieszaninach. Jest jedną
z najważniejszych technik analizy środowiskowej. Dostępność
wielu metod chromatograficznych umożliwia współczesnemu
chemikowi analitykowi oznaczanie substancji na poziomie ng/g
lub niższych w wodach, jak również w próbkach o tak złożonych
matrycach jak ścieki, żywność czy próbki biologiczne.
Chromatografia jako dział nauki powstała na początku XX wieku,
kiedy to rosyjski botanik Michał Cwiet zastosował kolumnę
pakowaną węglanem wapnia do rozdzielania pigmentów
roślinnych. Schemat układu chromatograficznego przedstawiono
na rysunku 1.
Wszystkie typy chromatografii oparte są na podziale substancji
obecnych w próbce pomiędzy fazę stacjonarną i fazę ruchomą,
która przez nią przepływa. Ze względu na różne układy faz gazo-
wych i ciekłych metody chromatograficzne można podzielić na:
chromatografię gazową (GC), chromatografię cieczową (LC),
chromatografię cienkowarstwową (TLC) oraz chromatografię
nadkrytyczną (SEC).
Wszystkie układy chromatograficzne oparte są na zasadzie,
wedle której oznaczana substancja, kontaktująca się z dwoma nie-
mieszającymi się fazami, fazą stacjonarną i fazą ruchomą,
ulega podziałowi pomiędzy nimi. Podział ten zależy od powi-
nowactwa analitu do fazy ruchomej i stacjonarnej. Substancja,
która ma większe powinowactwo do fazy stacjonarnej, będzie
przebywała na niej dłużej i będzie wolniej przechodziła przez
układ chromatograficzny. W ten sposób zostanie rozdzielona
od innych substancji obecnych w próbce. Zgodnie z definicją
chromatografia to technika rozdzielania, w której próbka jest
dzielona pomiędzy fazę ruchomą i stacjonarną.
W chromatografii gazowej jako fazę ruchomą stosuje się gaz
obojętny, a fazą stacjonarną może być stały adsorbent lub
nielotna ciecz umieszczona na stałym nośniku. Stały lub ciekły
nośnik jest umieszczony w kolumnie, przez którą przepływa
gaz obojętny. W chromatografii cieczowej stosuje się również
cylindryczną kolumnę, a przepływ fazy ruchomej przez nią
jest wymuszony za pomocą

pompy.

Wszystkie metody chromatograficzne mogą być podzielone
na chromatografię analityczną, która jest stosowana do analiz
jakościowych i ilościowych różnych mieszanin, oraz chromato-
grafię preparatywną, stosowaną do wydzielania i oczyszczania
relatywnie dużych ilości substancji ze złożonych mieszanin.

Metody
chromatograficzne

Fig. 1. The diagram of chromatograph (Rys. 1. Schemat ideowy układu chromatograficznego).

Pump

Pompa

Injector

Dozownik

Column

Kolumna

Eluent/Gas container

Zbiornik eluentu/gazu

Recorder

Rejestrator

Detector
Detektor

Waste

Odpady