1.2. Физико-химические критерии совместимости компонентов системы

сорбат – элюент – сорбент

В теоретических разработках по ЖХ наибольшее внимание уделяется взаимодействиям 2 компонентов тройственной системы сорбат – элюент – сорбент, а именно сорбата и сорбента, растворителям незаслуженно отводят вспомогательную роль. Свойствам ПФ посвящен значительно меньший объем теоретических работ. С одной стороны, это можно объяснить сложностью изучения взаимодействий в растворах, отсутствием универсальной теории растворов, с другой стороны, это вызвано недостаточным участием специалистов в области физической химии растворов в разработке теории хроматографии. Преимущественно в разработке теоретических основ ЖХ участвуют специалисты по адсорбции. Вместе с тем во всех методах ЖХ элюент редко выполняет функцию инертной подвижной среды и самым активным образом влияет на удерживание и разделение. Если на вершине иерархии расположить жидкость, как движущую силу и основополагающий компонент жидкостной хроматографической системы – подвижную фазу, классификацию видов ЖХ можно выразить схемой, приведенной на рис. 4.

Наиболее серьезное изучение этого компонента хроматографической системы выполнил Снайдер, проанализировав селективность, полярные свойства и элюирующую способность индивидуальных и смешанных растворителей в условиях нормально-фазовой (НФХ) и обращенно-фазовой (ОФХ) хроматографии на разных сорбентах. Его концепции уточнялись, дополнялись и модифицировались Скоттом, Сочевинским, Кучерой и Хорватом. Критическое рассмотрение работ этих исследователей можно найти, например, в монографиях Шатца и Схунмакерса [12, 13]. Однако широких обобщений по хроматографическим свойствам растворителей этими авторами не проводилось. В плане влияния состава ПФ на параметры удерживания сорбатов эти авторы ограничились констатацией несовершенства применяемых критериев полярности и элюирующей силы растворителей и в общих чертах описали наблюдаемые зависимости параметров удерживания сорбатов от концентрации модификатора.

Заслуживает особого внимания монография Садека [14], в которой сконцентрирована информация о хроматографических свойствах большого числа растворителей, где они рассматриваются как главные участники хроматографического процесса. Садеком приведен богатый фактический материал по физико-химическим параметрам растворителей, по областям ЖХ, где они применяются, дана качественная интерпретация их влияния на параметры удерживания, приведено большое число примеров практического применения растворителей в конкретных разделениях. Но систематизация материала по типам растворителей в этой работе носит формальный характер, отсутствуют количественные подходы в оценке роли растворителей в достижении оптимальных условий ЖХ.

Рис. 4. Классификация основных вариантов жидкостной хроматографии по основному признаку – наличию жидкой подвижной фазы

Таблица 1. Критерии совместимости систем сорбат – элюент – сорбент

Критерий	Сорбат	Элюент	Сорбент
Сорбционная активность	Должен иметь структуру, позволяющую ему динамически удерживаться в колонке	Должен иметь достаточную элюирующую силу, чтобы вымывать сорбат из колонки	Должен иметь активные центры, динамически удерживающие сорбат
Полярность	Полярный сорбат лучше удерживается полярным сорбентом из малополярного элюента, на неполярных сорбентах лучше сорбируется неполярный сорбат из полярного элюента	Чем лучше сорбат растворяется в элюенте, тем хуже удерживается, чем хуже растворяется, тем лучше из него сорбируется. Полярные сорбаты лучше растворяются в полярных элюентах, и наоборот	Полярный сорбент лучше сорбирует полярный сорбат из малополярного элюента, неполярный сорбент лучше сорбирует неполярный сорбат из полярного элюента
Химическая инертность	Не должен модифицировать сорбент и вступать в химические реакции с компонентами элюента	Не должен модифицировать сорбент и вступать в химические реакции с сорбатом	Не должен химически сорбировать сорбат и компоненты элюента
Детектируемость	Должен иметь физико-химические свойства, позволяющие его детектировать в растворе элюента	Не должен создавать помех при детектировании	Не должен за счет собственных примесей загрязнять элюат, тем самым затрудняя детектирование
Чистота	Раствор пробы не должен содержать механических примесей и необратимо сорбируемых компонентов, иметь достаточную для анализа концентрацию	Не должен содержать механических примесей, эмульсий и растворенных газов воздуха	Не должен содержать газов, растворителей, не совместимых с ПФ, примесей; катализирующих реакции, должен быть эндкеппированным
Продолжение таблицы 1
Критерий	Сорбат	Элюент	Сорбент
Химическая стабильность	Не должен изомеризоваться и разлагаться в условиях ЖХ	Не должен окисляться, гидролизоваться или разлагаться в условиях ЖХ	Не должен разрушаться в условиях ЖХ, должен легко регенерироваться
Растворимость	Должен хорошо растворяться в элюенте	Должен хорошо растворять сорбат и смачивать поверхность сорбента	Не должен растворяться в элюенте, должен хорошо им смачиваться
Проницаемость	Размеры и форма частиц сорбата и его количество должны соответствовать геометрическим параметрам колонки	Расход элюента и его вязкость должны соответствовать объему вводимой пробы и геометрическим размерам колонки	Размеры частиц и пор сорбента, удельная поверхность и его количество должны соответствовать размерам, форме и количеству сорбата в пробе, расходу и вязкости элюента

В табл. 1. приведены качественные критерии совместимости сорбатов, элюентов и сорбентов, которые очерчивают основной круг проблем в поиске оптимального решения при разработке хроматографических методик анализа.

Хроматографические свойства сорбатов, сорбентов и элюентов тесно взаимосвязаны, и их разграничение носит условный характер. Наиболее интересными с точки зрения теории хроматографии являются такие критерии как сорбционная активность и полярность компонентов хроматографических систем, остальные пункты табл. 1 имеют преимущественно техническое назначение, однако при оптимизации технических характеристик системы требуется решение не только инженерных, но и физико-химических задач.