Взаимодействие растворителя с растворенным веществом определяется комплексом четырех основных типов межмолекулярных взаимодействий: дисперсионного, индукционного, донорно-акцепторного (включая образование водородной связи) и диэлектрического (сольватация ионов). Суммарный эффект всех типов взаимодействий определяет полярность растворителя, а преимущественное проявление какого-либо из них — его селективность. В процессе развития жидкостной распределительной хроматографии предлагались различные способы оценки относительной полярности растворителей. В качестве меры полярности, принят параметр Р’, который позволяет заметно надежнее оценивать относительную активность растворителей, чем широко используемый ранее параметр растворимости Гильдебранда. Полярность растворителя определяет его элюирующую силу: в адсорбционной и нормально-фазной распределительной хроматографии с увеличением полярности элюирующая сила растворителя возрастает, а в обращенно-фазной — снижается. Чем больше элюирующая сила подвижной фазы, тем меньше коэффициент емкости для данного вещества на данном сорбенте. Расположение растворителей в соответствии с возрастанием их элюирующей силы называют элюотропным рядом. В адсорбционной хроматографии общепринятым является элюотропный ряд Снайдера. Растворители, перечисленные в приложении 2, расположены в соответствии с этим рядом. Мерой элюирующей силы растворителя служит величина ε°, экспериментально определенная для ряда растворителей на оксиде алюминия в сравнении с n-пентаном (ε°=0). Величина ε° пропорциональна разности удельных энергий взаимодействий растворителя и пентана с чистой поверхностью адсорбента. Для силикагеля значения ε° в среднем в 1,25 раза ниже, чем для оксида алюминия.
Таблица 1.1 Элюотропные серии для адсорбционной хроматографии на силикагеле
ε° I II III
0,00 Пентан Пентан Пентан
0,05 Изопропилхлорид Дихлорэтан(3%) — Бензол (4%) — пентан
(4,2%) —пентан Пентан
0,10 Изопропилхлорид Дихлорэтан(7%) — Бензол (11%) — пентан
(10%) —пентан пентан
0,15 Изопропилхлорид Дихлорэтан(14%) — Бензол (26%) — пентан
(21 %) — пентан пентан
0,20 Эфир (4%) —пентан Дихлорэтан(26%) — Этилацетат(4%) —
Пентан пентан
0.25 Эфир (11%) — Дихлорэтан(50%) — Этилацетат(11%)—
пентан пентан пентан
0,30 Эфир (23%) — Дихлорэтан(82%) — Этилацетат (23%) —
пентан пентан пентан
0,35 Эфир (56%) — Ацетонитрил (3 %) — Этилацетат (56%) —
пентан бензол пентан
0,40 Метанол (2 %) — Ацетонитрил (11%) —
эфир бензол
0.45 Метанол (4%) — Ацетонитрил (31 %)—
эфир бензол
0,50 Метанол (8%) — Ацетонитрил
эфир 0,55 Метанол (20%) —
эфир 0,60 Метанол (50%) —
Примечание. Указано содержание сильного растворителя (в % об.), в элюенте.
———————————————
Выведенный элюотропный ряд справедлив для всех сорбентов оксидного типа и, в общем случае, практически совпадает с рядом, построенным по возрастанию диэлектрической проницаемости растворителей. Для адсорбционной хроматографии разработаны также элюотропные серии (I—III), представляющие собой смеси растворителей с постепенно возрастающей элюирующей силой. Примеры таких серий приведены в табл. 1.1. Влияние элюирующей силы растворителя на k' ориентировочно можно оценить по следующим соотношениям: k' изменяется в 2,2—3 раза при измерении Р' на единицу (распределительная хроматография) и в 3—4 раза—при изменении ε° на 0,05 (адсорбционная хроматография).
СМЕСИ РАСТВОРИТЕЛЕЙ
В практической работе индивидуальные растворители (за исключением эксклюзионной хроматографии) применяют редко, так как использование смесей растворителей резко расширяет возможности жидкостной хроматографии. Это относится и к регулированию элюирующей силы подвижной фазы. B распределительной хроматографии полярность смеси растворителей А (слабый растворитель) и В (сильный растворитель) можно легко рассчитать по формуле
Pсм'=VaPа'+VbPb',
где Va и Vb — объемная доля; Р'а и Р'b — полярность растворителей А и В соответственно. В адсорбционной хроматографии уже небольшие добавки растворителя В существенно увеличивают элюирующую силу, а при дальнейшем увеличении его концентрации элюирующая сила асимптотически приближается к величине ε0 растворителя В. Следует отметить, что в адсорбционной хроматографии лучше использовать смеси растворителей с достаточно близкими значениями ε°. В противном случае часто наблюдаются «вторичные эффекты» растворителя, существенно снижающие воспроизводимость результатов. Более детально оптимизация состава смешанного растворителя рассмотрена в разделах, посвященных отдельным вариантам ВЭЖХ.