Капиллярная хроматография

КАПИЛЛЯРНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ, метод разделения, идентификации, количественного определения и физико-химического исследования веществ; вариант колоночной хроматографии, в котором для разделения смесей соединений используются колонки малого диаметра. В газовой хроматографии (ГХ) колонки малого диаметра впервые были предложены А. Мартином в 1956 и реализованы швейцарским химиком М. Голеем в 1957-58; в жидкостной хроматографии (ЖХ) применение колонок малого диаметра описано Дж. Нота, Дж. Марино, В. Буонокоре, А. Баллио в 1970 (США). Внутренний диаметр используемых колонок составлял 1-2 мм. Колонки такого диаметра называют микроколонками, «капиллярными» называют колонки с диаметром менее 0,5 мм. Обычно для рутинного анализа и в ГХ, и в ЖХ используют колонки диаметром около 0,1 мм. Описаны, но из-за технических сложностей не получили широкого распространения колонки диаметром 0,025 мм для ГХ и 0,005 мм для ЖХ.

Стационарная фаза в капиллярных колонках формируется либо путём заполнения всего внутреннего объёма колонки гранулированным или монолитным сорбентом (заполненные колонки), либо путём нанесения плёнки жидкой неподвижной фазы или тонкого слоя адсорбента только на стенки капилляра (полые колонки). Заполненные колонки используются главным образом в ЖХ и сверхкритической хроматографии (СКХ), полые - в ГХ. Минимальное значение ВЭТТ (высота, эквивалентная теоретической тарелке) для полых капиллярных колонок примерно равно диаметру капилляра, т. е. эффективность колонки диаметром 0,1 мм не превышает 10³ теоретических тарелок на 1 м. Однако низкое сопротивление потоку газа-носителя в полых капиллярных колонках позволяет использовать в ГХ колонки очень большой длины (100 м и более); в результате суммарная эффективность разделения достигает очень высоких значений - 10⁶ теоретических тарелок и более. В ЖХ линейная скорость подвижной фазы намного ниже, чем в ГХ, и использование длинных колонок приводит к неприемлемой продолжительности анализа. Используемые в ЖХ и СКХ заполненные капиллярные колонки обычно имеют длину 0,5-1,0 м. Эффективность заполненных колонок определяется качеством заполнения (упаковки) и размером частиц сорбента. Минимальное значение ВЭТТ для заполненных колонок примерно равно двум диаметрам частиц сорбента, т. е. для колонок, заполненных, например, частицами размером 0,005 мм, ВЭТТ составляет около 0,01 мм, что соответствует эффективности порядка 10⁵ теоретических тарелок на 1 м. Из-за малых размеров капиллярных колонок объём анализируемой пробы должен быть достаточно малым, чтобы избежать перегрузки колонки (потери разделительной способности). Следовательно, в капиллярной хроматографии должны быть использованы высокочувствительные методы детектирования: масс-спектрометрические, пламенно-ионизационные, флуоресцентные и др. В тех случаях, когда необходимо разделение проб большого объёма, используют заполненные колонки или поликапиллярные колонки; последние представляют собой пучок капиллярных колонок, соединённых в единую многоканальную колонку.

Преимущества использования капиллярных колонок в ГХ заключаются в значительном увеличении суммарной эффективности разделения, повышении экспрессности анализа и снижении объёма анализируемой пробы. Капиллярная хроматография широко применяется для анализа нефти и нефтепродуктов, основных загрязнителей окружающей среды, пищевых, фармацевтических и биологических объектов. В ЖХ применение капиллярных колонок позволяет проводить анализы микроколичеств пробы (например, содержимого одной живой клетки), поэтому капиллярную ЖХ используют для расшифровки генома человека, решения задач протеомики и пр. В СКХ капиллярные колонки применяют для изучения труднолетучих объектов, анализ которых невозможно провести методами ГХ. Формат капиллярных колонок и в ГХ, и в ЖХ позволяет легко сочетать их с наиболее современными и информативными методами детектирования, в том числе с масс-спектрометрией с индуктивно связанной плазмой, а также проводить многомерное разделение с использованием колонок, содержащих разные стационарные фазы. Пиковая ёмкость при двумерном хроматографическом разделении на капиллярных колонках достигает нескольких тысяч, что позволяет изучать состав сложных многокомпонентных смесей, таких как нефть или биологические жидкости.

Лит.: Microcolumn high-performance liquid chromatography / Ed. Р. Kucera. Amst.; N. Y., 1984; Microcolumn separations: columns, instrumentation and ancillary techniques / Ed. М. Novotny, D. Ishii. Amst.; N. Y., 1985; Teсаржик К., Комарек К. Капиллярные колонки в газовой хроматографии. М., 1987.