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

Что это такое?

Хроматограф — лабораторное оборудование, на котором проводится хроматография — процесс разделения смесей на компоненты для анализа и определения состава. Хроматография была и остается одной из самых популярных методик исследований, которая применяется во многих сферах, профессиональных и бытовых: от криминалистики до пищевой промышленности.

Прежде чем поговорить об особенностях хроматографа как прибора, стоит сказать пару слов о хроматографии. Она представляет из себя способ расщепления образцов, жидких и газообразных. Составляющие распределяются между подвижной (элюентом) и неподвижной фазами. Состав вещества определяется по поведению компонентов смеси — у них различаются аффинность, растворимость, то, как они взаимодействуют с неподвижной фазой. Одни вещества быстро перемещаются по системе, другие медленно. Все это имеет значение и интерес для специалистов, проводящих хроматографический анализ.

Если раньше хроматография проводилась преимущественно вручную, то теперь для осуществления работы представлен широкий спектр автоматического лабораторного оборудования. Приборы просты в использовании, многофункциональны, отличаются низким порогом вхождения. Они удобны и помогают упростить ежедневные рутинные задачи — как и положено хорошей технике.

Устройство и принцип работы

Автоматические хроматографы устроены более-менее одинаково и работают схожим образом. В их составе есть:

• неподвижная фаза — слой жидкости на подложке или твердый материал;
• подвижная фаза — жидкое или газообразное вещество;
• разделенные молекулы.

Работает система по следующей схеме:

1. газ-носитель подается в трубу — с переменной или постоянной скоростью, регулярно. Колонка с сорбентом размещается в термостате (перейти к товарам) для поддержания заданной температуры и других нужных для исследования условий;
2. образец вводится в систему — он может быть как жидкостным, так и летучим. Для этого используется лабораторный дозатор (перейти к товарам);
3. образец распадается — это происходит в колонке. Распад осуществляется на бинарные смеси из газа-носителя и компонента, нужного для исследования;
4. смеси поступают в детектор — очередность поступления при этом напрямую зависит от сорбируемости элементов;
5. смеси замеряются — например, через них пропускается ток, исследуются показатели их теплопроводности и т. д.;
6. данные фиксируются — на выходе информация, как правило, имеет вид выходной кривой, которая может преобразовываться в зависимости от модели лабораторного оборудования и его продвинутости.

Работа протекает внутри прибора. Исследователь получает доступную и понятную для интерпретации информацию, которую может использовать для дальнейших изысканий.

Основные виды

Хроматография — очень продвинутое направление. Ученые из этой области получили в общей сложности шесть Нобелевских премий. Ничего удивительного — метод абсолютно незаменим как в работе и науке, так и в повседневной жизни, например, для проверки качества воды.

Соответственно, и видов хроматографии существует достаточное количество. От простых, вроде бумажной или тонкослойной, до сложных, вроде жидкостной хроматографии высокого давления ВЭЖХ.

У каждого из видов есть свои задачи и цели. Бумажную чаще всего используют для демонстрации возможностей хроматографии как химического метода, тогда как жидкостную и газовую применяют в лабораториях. Для этого используются приборы — хроматографы, которые также бывают разными по комплектации и функционалу.

Хроматографы как приборы можно разделить на два вида:

• газовые используют в качестве подвижной фазы инертные газы, к которым относятся гелий, водород, азот и аргон. С их помощью можно исследовать образцы, которые переходят в летучее состояние без разложения;
• жидкостные — с жидкостью в качестве носителя, в роли элюента обычно выступают растворители, вода и различные водные растворы. Они подбираются в зависимости от характеристик исследуемого образца.

Варьируются и отдельные элементы хроматографа: колонки (перейти к товарам), термостаты и датчики. Например, трубки-колонки бывают насадочными (пошире) и капиллярными (поуже), детекторы фиксируют разные показатели и бывают теплопроводными, электрохимическими, термоионными и т. д.

Широкий разброс позволяет использовать прибор во многих направлениях, изучать с его помощью вещества и растворы в различных сферах. В фармацевтике хроматографы помогают обнаруживать соединения, разделять их, разрабатывать новые препараты и идентифицировать вещества. В химии прибор используется для анализа качества воды и воздуха, в пищепроме — для изучения пищевой ценности продуктов, их исследования. Хроматографы востребованы даже в криминалистике для анализа улик с мест преступлений и в праве — для определения наличия следов алкоголя в крови и наркотиков в моче.

Применений у хроматографии и связанного с ней оборудования очень много.