Podstawy chromatografii i technik elektromigracyjnych

Tekst
0
Recenzje
Przeczytaj fragment
Oznacz jako przeczytane
Jak czytać książkę po zakupie
Czcionka:Mniejsze АаWiększe Aa


Projekt okładki i stron tytułowych: Lidia Michalak

Ilustracja na okładce: Fotolia/LaCozza

Wydawca: Katarzyna Włodarczyk-Gil

Redaktor prowadzący: Adam Kowalski

Redaktor merytoryczny: Ewa Czarnecka-Żołek

Produkcja: Mariola Grzywacka

Reklama: Agnieszka Borzęcka agnieszka.borzecka@pwn.com.pl

Skład wersji elektronicznej na zlecenie Wydawnictwa Naukowego PWN: Marcin Kapusta / konwersja.virtualo.pl

W książce użyto znaków towarowych i nazw będących znakami towarowymi; nazwa taka zaczyna się wielką literą. Wydawca oświadcza, że zrobiono to z myślą tylko o tej publikacji i z taką intencją, aby było to z korzyścią dla właściciela znaku, bez zamiaru naruszenia znaku towarowego.

Książka, którą nabyłeś, jest dziełem twórcy i wydawcy. Prosimy, abyś przestrzegał praw, jakie im przysługują. Jej zawartość możesz udostępnić nieodpłatnie osobom bliskim lub osobiście znanym. Ale nie publikuj jej w internecie. Jeśli cytujesz jej fragmenty, nie zmieniaj ich treści i koniecznie zaznacz, czyje to dzieło. A kopiując jej część, rób to jedynie na użytek osobisty.

Szanujmy cudzą własność i prawo.

Więcej na www.legalnakultura.pl

Polska Izba Książki

Copyright © by Wydawnictwa Naukowo-Techniczne

Warszawa 1992, 2011

Copyright © by Wydawnictwo Naukowe PWN

Warszawa 2017

eBook został przygotowany na podstawie wydania papierowego z 2017 r., (wyd. VI)

Warszawa 2017

ISBN 978-83-01-19248-8

Wydawnictwo Naukowe PWN SA

02-460 Warszawa, ul. Gottlieba Daimlera 2

tel. 22 69 54 321, faks 22 69 54 288

infolinia 801 33 33 88

e-mail: pwn@pwn.com.pl; reklama@pwn.pl www.pwn.pl

Spis treści

Przedmowa

1. Wprowadzenie

1.1. Krótka historia chromatografii

1.2. Znaczenie chromatografii

1.3. Istota rozdzielania chromatograficznego

1.4. Rodzaje chromatografii i techniki chromatograficzne

Literatura uzupełniająca

2. Chromatografia gazowa

2.1. Aparatura do chromatografii gazowej

2.2. Gazy nośne

2.3. Dozowniki i urządzenia dozujące

2.3.1. Ogólne zasady dozowania próbek

2.3.2. Chromatografia pirolityczna

2.3.3. Dozowanie do kolumn pakowanych

2.3.4. Dozowanie próbek gazowych

2.3.5. Dozowanie do kolumn kapilarnych

2.3.6. Dozowniki automatyczne

2.3.7. Uwagi ogólne dotyczące dozowania próbek do chromatografu

2.4. Kolumny

2.4.1. Kolumny pakowane

2.4.2. Kolumny kapilarne

2.4.3. Eksploatacja kolumn kapilarnych

2.5. Wypełnienia kolumn

2.5.1. Wprowadzenie

2.5.2. Adsorbenty

2.5.3. Nośniki ciekłych faz stacjonarnych

2.5.4. Ciekłe fazy stacjonarne

2.5.5. Fazy stacjonarne zalecane do analizy różnych związków chemicznych

2.5.6. Dobór kolumny chromatograficznej

2.6. Wpływ temperatury kolumny na rozdzielanie chromatograficzne

2.7. Sprawność kolumn

2.8. Detektory

2.8.1. Wprowadzenie

2.8.2. Detektor cieplno-przewodnościowy

2.8.3. Detektor płomieniowo-jonizacyjny

2.8.4. Detektor płomieniowo-fotometryczny

2.8.5. Detektor chemiluminescencyjny siarkowy

2.8.6. Detektor termojonowy

2.8.7. Detektor wychwytu elektronów

2.8.8. Detektor argonowy

2.8.9. Detektor helowy

2.8.10. Detektor fotojonizacyjny

2.8.11. Detektor jonizacyjno-wyładowczy

2.8.12. Detektor w zakresie nadfioletu próżniowego

2.8.13. Detektor jonizacyjny z wyładowaniem przez barierę

2.8.14. Detektor jonizacji elektronowej

2.9. Komputery

2.10. Połączenie chromatografii gazowej z innymi technikami analizy instrumentalnej

2.10.1. Wprowadzenie

2.10.2. Połączenie chromatografu gazowego ze spektrometrem mas

2.10.3. Chromatografia gazowa sprzężona z tandemową spektrometrią mas (GC-MS/MS)

2.10.4. Połączenie chromatografu gazowego ze spektrometrem ruchliwości jonów

2.10.5. Połączenie chromatografu gazowego ze spektrometrem podczerwieni

2.10.6. Połączenie chromatografu gazowego ze spektrometrem emisji atomowej

2.10.7. Techniki łączone – ich zalety i wady

2.11. Szybka chromatografia gazowa

2.12. Pełna dwuwymiarowa chromatografia gazowa

2.13. Wielkości retencyjne

2.14. Analiza jakościowa

2.15. Analiza ilościowa

2.16. Wybrane przykłady analitycznych zastosowań chromatografii gazowej łączonej ze spektrometrią mas

Literatura uzupełniająca

3. Chromatografia cieczowa

3.1. Wprowadzenie

 

3.2. Wysokosprawna chromatografia cieczowa kolumnowa

3.2.1. Chromatografy cieczowe

3.2.2. Pompy

3.2.3. Dozowniki

3.2.4. Kolumny i ich napełnianie

3.2.5. Wypełnienia kolumn

3.2.6. Kolumny monolityczne

3.2.7. Trwałość kolumn do HPLC i zasady ich używania

3.2.8. Sprawność i selektywność kolumn

3.2.9. Temperatura kolumny

3.2.10. Fazy ruchome

3.2.11. Rozdzielanie związków chiralnych

3.2.12. Detektory

3.2.13. Analiza jakościowa

3.2.14. Analiza ilościowa

3.2.15. Chromatografia jonowa

3.2.16. Chromatografia wykluczania

3.2.17. Chromatografia powinowactwa

3.2.18. Chromatografia micelarna i mikroemulsyjna

3.2.19. Chromatografia oddziaływań hydrofilowych

3.2.20. Chromatografia par jonowych

3.2.21. Chromatografia przeciwprądowa

3.2.22. Szybka chromatografia cieczowa

3.2.23. Dwuwymiarowa chromatografia cieczowa kolumnowa

3.2.24. Wybrane przykłady zastosowania chromatografii cieczowej połączonej z innymi metodami analizy

3.3. Chromatografia planarna

3.3.1. Wprowadzenie

3.3.2. Płytki do chromatografii cienkowarstwowej

3.3.3. Bibuły chromatograficzne

3.3.4. Sorbenty do chromatografii cienkowarstwowej

3.3.5. Eluenty

3.3.6. Nanoszenie próbek

3.3.7. Sposoby rozwijania chromatogramów

3.3.8. Komory do chromatografii cienkowarstwowej

3.3.9. Chromatografia cienkowarstwowa z zastosowaniem pola elektrycznego

3.3.10. Wizualizacja chromatogramów

3.3.11. Dokumentacja i przechowywanie chromatogramów

3.3.12. Chromatogramy planarne

3.3.13. Analiza jakościowa

3.3.14. Analiza ilościowa

3.3.15. Połączenie chromatografii cienkowarstwowej z innymi technikami chromatograficznymi

3.3.16. Normalizacja w TLC

3.3.17. Zastosowanie chromatografii bibułowej do szybkiego wykrywania jonów i związków chemicznych

Literatura uzupełniająca

4. Chromatografia nadkrytyczna

4.1. Wprowadzenie

4.2. Fazy ruchome

4.3. Warunki chromatografowania

4.4. Aparatura

4.4.1. Wiadomości ogólne

4.4.2. Pompy

4.4.3. Dozowniki

4.4.4. Kolumny

4.4.5. Detektory

4.4.6. Restryktory

4.5. Połączenie ekstrakcji nadkrytycznej i chromatografii nadkrytycznej z innymi rodzajami chromatografii

4.6. Zastosowanie chromatografii nadkrytycznej

4.6.1. Wiadomości ogólne

4.6.2. Analiza węglowodorów i ich pochodnych

4.6.3. Analiza kwasów

4.6.4. Analiza leków i substancji biologicznie czynnych

4.6.5. Analiza amin

4.6.6. Rozdzielanie związków chiralnych

4.6.7. Rozdzielanie oligomerów

4.6.8. Analiza materiałów wybuchowych

4.6.9. Analiza różnych związków chemicznych

4.7. Wnioski

Literatura uzupełniająca

5. Kapilarne techniki elektromigracyjne

5.1. Istota kapilarnych technik elektromigracyjnych

5.2. Aparatura do elektroforezy kapilarnej i zasada rozdzielania składników mieszanin

5.2.1. Kapilary

5.2.2. Bufory i naczynka na wlocie i wylocie kapilary

5.2.3. Dozowanie próbek

5.2.4. Zasilacze

5.2.5. Detektory

5.2.6. Kolektory frakcji

5.3. Interpretacja elektroforegramów

5.4. Przepływ elektroosmotyczny

5.5. Odwrócony przepływ elektroosmotyczny

5.6. Mechanizm rozdzielania elektroforetycznego

5.7. Ruchliwość elektroforetyczna

5.8. Charakterystyka rozdzielania w elektroforezie kapilarnej

5.8.1. Czas rozdzielania

5.8.2. Sprawność elektroforezy kapilarnej

5.8.3. Selektywność

5.8.4. Rozdzielczość

5.9. Micelarna chromatografia elektrokinetyczna (MEKC)

5.10. Kapilarna elektroforeza żelowa (CGE)

5.11. Kapilarne ogniskowanie izoelektryczne (CIEF)

5.12. Izotachoforeza kapilarna (CITP)

5.13. Elektrochromatografia kapilarna (CEC)

5.14. Uwagi dotyczące opracowywania warunków i wyników analizy za pomocą elektroforezy kapilarnej

5.14.1. Analiza jakościowa

5.14.2. Analiza ilościowa

5.15. Niektóre problemy występujące w elektroforezie kapilarnej

5.16. Zastosowanie elektroforezy kapilarnej

5.17. Wybrane przykłady zastosowań elektroforezy łączonej ze spektrometrią mas

Literatura uzupełniająca

6. Przygotowanie próbek do analizy chromatograficznej

6.1. Znaczenie przygotowania próbek

6.2. Przygotowanie próbek gazowych

6.2.1. Pobieranie próbek bez zatężania

6.2.2. Absorpcja analitów w cieczy

6.2.3. Adsorpcja analitów

6.3. Przygotowanie próbek ciekłych

6.3.1. Ekstrakcja ciecz-ciecz

6.3.2. Ekstrakcja ciecz-gaz

6.3.3. Ekstrakcja ciecz-ciało stałe

 

6.3.4. Mikroekstrakcja do fazy upakowanej

6.3.5. Mikroekstrakcja do fazy stacjonarnej

6.3.6. Dynamiczna ekstrakcja do fazy stacjonarnej

6.3.7. Ekstrakcja kroplą rozpuszczalnika

6.3.8. Ekstrakcja ruchomym elementem sorpcyjnym

6.3.9. Destylacja

6.4. Przygotowanie próbek stałych

6.4.1. Ekstrakcja gazami i rozpuszczalnikami

6.4.2. Ekstrakcja nadkrytyczna

6.5. Przeprowadzanie analitów w pochodne

Literatura uzupełniająca

Stosowane akronimy

Przypisy

Przedmowa

Świat, który znamy, jest określany przez niektórych jako matematyczny, bo wszystko można opisać za pomocą zależności matematycznych. Inni twierdzą, że świat jest fizyczny bo wszystko zachodzi według praw i zasad fizyki. Świat jest jednak przede wszystkim chemiczny. Jest on zbiorem pierwiastków i związków chemicznych, z których składa się wszystko co istnieje, także ciało człowieka.

Według Chemical Abstracts Service w 2016 roku znanych było ponad 120 milionów związków chemicznych. Ciało człowieka składa się z ok. 750 000 związków chemicznych, a w produktach spalania tytoniu znaleziono ok. 5000 związków chemicznych. Substancje chemiczne są przedmiotem badań w ramach różnych nauk chemicznych. Wyróżnia się na przykład chemie: nieorganiczną, organiczną i fizyczną. Każda z tych dziedzin nauki potrzebuje wiedzy o składzie i przemianach różnych mieszanin substancji chemicznych. Wiedzę tę uzyskuje się w wyniku analizy chemicznej. Świadczy to o dużej roli chemii analitycznej w rozwoju wiedzy o świecie.

Wśród wielu metod analizy chemicznej największe znaczenie ma chromatografia. Jest to metoda, która umożliwia badanie składu dowolnych mieszanin substancji chemicznych występujących w bardzo różnych ilościach obok siebie. Można te substancje wykrywać, identyfikować i oznaczać ilościowo. Możliwe jest przy tym wykrywanie niektórych substancji na poziomie zbliżonym do ich ilości femtogramowych (10–15 g).

Chromatografia jest znana od ponad stu lat i wciąż się rozwija. Jej możliwości dotyczące analizy, badań fizykochemicznych i otrzymywania czystych substancji w skali laboratoryjnej i przemysłowej są coraz większe. W niniejszej książce chromatografia jest opisana jako metoda analityczna. Zajmując się analizą chromatograficzną od dawna, mieliśmy okazję śledzić jej rozwój i wzrost znaczenia w Polsce i na świecie. Nie ma chyba już laboratorium analitycznego, w którym nie byłoby chociaż jednego chromatografu. Często jest ich kilka – gazowych i cieczowych. Korzystne jest wyposażenie laboratorium także w aparaturę do chromatografii cienkowarstwowej i do elektroforezy kapilarnej oraz do chromatografii nadkrytycznej. Wynika to z doskonałości aparatury i bogactwa technik oraz procedur wzajemnie się uzupełniających i umożliwiających rozwiązywanie nawet bardzo skomplikowanych problemów analitycznych.

Chromatografii poświęca się coraz więcej uwagi w szkolnictwie, głównie wyższym, wprowadzając do programów wykłady i ćwiczenia laboratoryjne z chromatografii. Organizowane są studia podyplomowe i kursy chromatograficzne. Do tego potrzebne są podręczniki. Jednym z podręczników wykorzystywanych w nauczaniu i uczeniu się chromatografii, są Podstawy chromatografii. Podręcznik ten ukazał się po raz pierwszy w 1992 r., a następne wydania w latach 1995, 2000, 2005 i 2012. Każde kolejne wydanie różniło się od poprzedniego. W każdym następnym było więcej wiadomości niż w poprzednim. Książka wydana w 1992 r. miała 253 strony, a wydana w 2012 r. – 453 strony. Ale nie tylko liczbą stron i zakresem opisywanych wiadomości różniły się poszczególne wydania Podstaw. Były one, w miarę coraz lepszego rozumienia i rozwoju chromatografii, poprawiane, uzupełniane i zmieniana była nomenklatura chromatograficzna. W tym, że książka była coraz lepsza pomogli Czytelnicy, którzy zwracali uwagę na to, co należało zmienić albo poprawić. Szczególnie dziękujemy dr inż. Ewie Śliwce z Politechniki Wrocławskiej za jej wnikliwe uwagi merytoryczne i redakcyjne.

Niniejsze wydanie książki uzupełniono o nowe aktualne wiadomości, szczególnie dotyczące chromatografii cieczowej. Wiadomości, które straciły na aktualności, np. dotyczące kolumn pakowanych w chromatografii gazowej zostały usunięte.

Od poprzedniego wydania niniejszej książki ukazały się dwie książki w języku polskim zawierające szczegółowe opisy dwóch technik chromatograficznych, których podstawy są opisane w niniejszej książce. Są to książki: Techniki elektromigracyjne. Teoria i praktyka pod redakcją B. Buszewskiego, E. Dziubakiewicza i M. Szumskiego oraz Chromatografia jonowa, której autorem jest Rajmund Michalski. Ukazał się też słownik chromatograficzny: Chromatografia i techniki elektromigracyjne. Słownik pięciojęzyczny. Jest to praca zbiorowa pod redakcją Z. Witkiewicza i E. Śliwki.

Mamy nadzieję, że podobnie jak poprzednie wydania, nowe Podstawy będą dobrze służyły kolejnym rocznikom studentów i tym Czytelnikom, którzy kiedyś uczyli się chromatografii i stosują ją w swojej pracy, a chcieliby znajomość chromatografii uaktualnić i pogłębić.

Doświadczeni chromatografiści wiedzą, że chromatografia służy do rozdzielania związków chemicznych, ale łączy ludzi. Byłoby dobrze, gdyby to łączenie mogło zachodzić także za pośrednictwem niniejszej książki.

Autorzy

1. Wprowadzenie

1.1. Krótka historia chromatografii

Michaił Semenowicz Cwiet (1872–1919)

W 2003 r. chemicy analitycy obchodzili setną rocznicę powstania chromatografii, której wynalazcą był Michaił Semenowicz Cwiet (w pisowni angielskiej Tswett). Dokonał on swojego odkrycia w Warszawie, gdzie spędził większą część zawodowego życia.


M. S. Cwiet urodził się 14 maja 1872 r. w miejscowości Asti niedaleko Mediolanu, w północnych Włoszech. Jego ojciec pochodził z Czernichowa na Ukrainie, a matka była Włoszką. Uczył się w Lozannie i Genewie, studiując biologię, chemię i fizykę. Studia ukończył jako magister w 1894 r., a już w 1896 r. na Uniwersytecie Genewskim otrzymał tytuł doktora nauk botanicznych za badania fizjologii komórki.

W 1896 r. Cwiet pojechał do ojca, do Symferopola na Krymie, a następnie do Petersburga, gdzie zamierzał rozpocząć pracę w Rosyjskiej Akademii Nauk. Nie uznano jednak jego szwajcarskich dyplomów. Słabo znał język rosyjski, jednak w 1901 r. na uniwersytecie w Kazaniu obronił pracę dyplomową. W październiku tamtego roku rozpoczął pracę na Uniwersytecie Warszawskim w Zakładzie Anatomii i Fizjologii Roślin Wydziału Biologii. Był tam najpierw asystentem, a od 1902 r. wykładowcą.

Od 1908 r. Cwiet pracował na Politechnice Warszawskiej jako starszy wykładowca botaniki i mikrobiologii. W 1910 r. uzyskał stopień naukowy doktora na podstawie rozprawy Chromofile w świecie roślinnym i zwierzęcym. Rozprawa ta została wyróżniona Nagrodą im. Achmatowa, w wysokości 1000 rubli.

W 1907 r. Cwiet ożenił się, jego żoną została Helena Trusewicz. W 1915 r., podczas I wojny światowej, Cwiet opuścił Warszawę, ponieważ Politechnika Warszawska została ewakuowana do Dorpatu (Tartu) w Estonii. Tam otrzymał nominację na stanowisko profesora, a następnie wyjechał do Niżnego Nowgorodu i Woroneża, gdzie zmarł 26 czerwca 1919 r. Cmentarz, na którym był pochowany, został zniszczony podczas II wojny światowej.

Cwiet wynalazł chromatografię, badając ekstrakty roślinne otrzymane przy użyciu eteru naftowego jako ekstrahenta. Ekstrakty te wprowadził do rurki (kolumienki) wypełnionej węglanem wapnia (rys. 1.1). Po zaadsorbowaniu składników ekstraktu wymywał je benzenem. W efekcie oddziaływania składników ekstraktu z węglanem wapnia i z rozpuszczalnikiem nastąpiło rozdzielenie tych składników. Okazało się, że chlorofil – uważany wcześniej za pojedynczą substancję chemiczną – jest mieszaniną kilku związków chemicznych.


Rysunek 1.1. Pierwszy zestaw chromatograficzny (1) i chromatogramy na adsorbencie (2, 3)

R – rozpuszczalnik (faza ruchoma), A – adsorbent w rurce szklanej (kolumna), K– kolba

Na rysunku 1.2 przedstawiono pierwszy wielokolumnowy zestaw chromatograficzny stosowany przez Cwieta.

Wyniki swoich prac Cwiet przedstawił 21 marca 1903 r. podczas zebrania Warszawskiego Towarzystwa Przyrodniczego a w roku 1906 zostały opublikowane w artykule naukowym (zobacz s. 22).


Rysunek 1.2. Pierwszy wielokolumnowy zestaw chromatograficzny z możliwością wytwarzania nadciśnienia

W uznaniu dla M. S. Cwieta jako twórcy chromatografii 13 września 1994 r. odsłonięto w Warszawie tablicę pamiątkową, umieszczoną na ścianie gmachu Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego na Krakowskim Przedmieściu, gdzie pracował.

Początkowy okres rozwoju chromatografii

Eksperymenty podobne do przeprowadzonego przez Cwieta wykonywali F. F. Runge, Ch. F. Schönbein i Ch. F. Goppelsroeder. Różniły się one jednak od eksperymentu Cwieta tym, że do kolumienki wprowadzany był w sposób ciągły tylko roztwór barwników. Możliwe było zatem wydzielenie tylko jednego, najsłabiej adsorbowanego barwnika, podczas gdy Cwietowi udało się rozdzielić wszystkie składniki mieszaniny.

Niektórzy prominentni uczeni początkowo nie uznali wyników prac Cwieta za wiarygodne i próbowali je zdyskredytować. Jednym z tych, którzy potwierdzili wartość jego prac był Polak, Władysław Franciszek Rogowski, który w 1914 r. obronił doktorat na uniwersytecie we Fryburgu. W swojej rozprawie powoływał się na pracę doktorską Cwieta, z którą miał okazję się zapoznać w Warszawie.

Po okresie małego zainteresowania pracami Cwieta, na początku lat trzydziestych XX wieku nastąpiło pewne ożywienie i znalazły one wielu kontynuatorów. Za prace ściśle związane z chromatografią została trzykrotnie przyznana Nagroda Nobla – w 1937 r. otrzymał ją P. Karrer (za prace dotyczące karotenoidów), w 1938 r. R. Kuhn (za prace dotyczące karotenoidów i witamin) oraz w 1939 r. L. Ružička (za prace dotyczące polietylenów i wyższych terpenów) i A. F. J. Butenandt (za prace dotyczące hormonów płciowych). Za osiągnięcia związane z rozwojem chromatografii Nagrodę Nobla otrzymali: w 1948 r. A. Tiselius (za prace dotyczące elektroforezy i chromatografii adsorpcyjnej) oraz w 1952 r. A. J. P. Martin i R. L. M. Synge (za prace dotyczące chromatografii podziałowej). Do 1973 r. jeszcze dwunastokrotnie przyznawano Nagrodę Nobla za prace, których znaczenie w rozwoju chromatografii było duże.

W 1938 r. N. A. Izmaiłow i Maria S. Szraiber odkryli chromatografię cienkowarstwową, która w latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku, dzięki pracom E. Stahla, osiągnęła wysoki stopień rozwoju i zaczęła być szeroko stosowana do analizy wielu substancji.

W czasie II wojny światowej, podczas prac związanych z konstrukcją bomby atomowej, prawdopodobnie rozważano możliwość zastosowania chromatografii do rozdzielenia izotopów uranu. Burzliwy, ciągle trwający rozwój chromatografii rozpoczął się po II wojnie światowej. Powstały i rozwinęły się podstawowe rodzaje chromatografii i różne ich techniki.

Chromatografia gazowa

Możliwość zastosowania gazu jako chromatograficznej fazy ruchomej zasygnalizowali w 1941 r. Martin i Synge. Pierwsza praca, w której opisano rozdzielenie kwasów tłuszczowych za pomocą chromatografii gazowej ukazała się jednak dopiero w 1952 r. Jej autorami byli A. T. James i Martin. Od tego czasu zaczął się szybki rozwój chromatografii gazowej jako metody analitycznej. Jej zastosowania dotyczyły początkowo głównie analizy produktów naftowych. Obecnie za pomocą chromatografii gazowej analizuje się wszystkie rodzaje związków chemicznych o masach cząsteczkowych do ok. 1000, a za pomocą pirolitycznej chromatografii gazowej – związków o jeszcze większych masach cząsteczkowych; analizuje się nawet bakterie.

Pierwszy chromatograf gazowy z detektorem cieplno-przewodnościowym zaoferowano do sprzedaży w 1955 r. W latach 1955–1960 nastąpił szybki rozwój aparatury chromatograficznej. Opracowano detektory jonizacyjne – płomieniowo-jonizacyjny i wychwytu elektronów, połączono chromatograf gazowy ze spektrometrem mas, wprowadzono do użytku mikrostrzykawki i zastosowano programowanie temperatury.

W 1958 r. ukazała się podstawowa praca M. J. E. Golaya dotycząca kolumn kapilarnych.

W latach 1960–1970 wprowadzono do użytku stalowe kolumny kapilarne, lampy elektronowe zastąpiono tranzystorami, zastosowano halogenki rubidu w detektorach termojonowych, wprowadzono i udoskonalono detektor płomieniowo-fotometryczny oraz impulsowy detektor wychwytu elektronów. W latach 1970–1980 w chromatografach zastosowano mikroprocesory i wprowadzono do użytku szklane kolumny kapilarne. W 1979 r. R. D. Dandeneau i E. H. Zerenner opublikowali podstawową pracę dotyczącą kapilarnych kolumn kwarcowych.

Lata 1980–1990 są okresem dalszego doskonalenia chromatografii gazowej. W tym czasie wprowadzono immobilizację faz stacjonarnych, kolumny kapilarne z grubymi filmami faz stacjonarnych, kolumny kapilarne o dużych średnicach, bezpośrednie dozowanie do kolumn kapilarnych i nowe dozowniki, w tym automatyczne, oraz integratory ułatwiające rejestrację i opracowywanie wyników.

Lata dziewięćdziesiąte XX w. to czas wprowadzenia komputera jako integralnej części chromatografu. Komputer służy do rejestracji i opracowywania wyników oraz do sterowania pracą chromatografu. Ta druga funkcja komputera nie zawsze jest korzystna, ponieważ chromatograf stał się „czarną skrzynką”, do której dostęp zależy od oprogramowania. Zastosowanie komputerów umożliwia jednak wykorzystanie metod spektralnych – emisji atomowej (AES), mas (MS) i w podczerwieni (FTIR), sprzężonych z chromatografią gazową, a także z innymi rodzajami chromatografii.

Ostatni okres rozwoju chromatografii gazowej jest związany z wprowadzeniem do praktyki laboratoryjnej szybkiej i dwuwymiarowej chromatografii gazowej.

Wysokosprawna chromatografia cieczowa kolumnowa (HPLC)

Przyjmuje się, że ten rodzaj chromatografii powstał w 1968 r. w Las Vegas. Podstawy jej wykorzystania opracowano w latach siedemdziesiątych XX w. W tym czasie zaczęto produkować na skalę handlową pompy, kolumny, detektory i fazy stacjonarne. W latach 1972–1973 zastosowano fazy stacjonarne do chromatografii w odwróconym układzie faz.

Dalszy istotny postęp w rozwoju HPLC nastąpił w latach osiemdziesiątych XX w. Opracowano nowe wypełnienia kolumn, zastosowano elektroniczne opracowywanie wyników, wprowadzono komputery i detektor z matrycą diodową.

W latach dziewięćdziesiątych XX w. nastąpił znaczny postęp w otrzymywaniu coraz doskonalszych wypełnień kolumn, w tym monolitycznych oraz o małych średnicach. Udoskonalono konstrukcje detektorów, także przy zastosowaniu spektroskopii laserowej.

Wysokosprawna chromatografia cieczowa kolumnowa została połączona ze spektrometrią mas i spektrometrią w podczerwieni oraz z urządzeniami do automatycznego przygotowywania próbek. Komputer stał się integralną częścią chromatografu cieczowego.

Nowy etap rozwoju chromatografii cieczowej nastąpił po wprowadzeniu do praktyki laboratoryjnej wypełnień kolumnowych o rozmiarach cząstek mniejszych od 2 μm oraz wypełnień powierzchniowo-porowatych. Doprowadziło to do powstania szybkiej i dwuwymiarowej kolumnowej chromatografii cieczowej.

Chromatografia cienkowarstwowa (TLC)

Wspomniani poprzednio Szraiber i Izmaiłow jako pierwsi, w latach trzydziestych XX w., otrzymali krążkowe chromatogramy cienkowarstwowe widoczne w świetle UV. W latach pięćdziesiątych prace dotyczące TLC były prowadzone w USA przez J. G. Kirchnera, który do wizualizacji chromatogramów zastosował spryskiwanie ich odczynnikami tworzącymi barwne produkty z rozdzielonymi, bezbarwnymi składnikami próbek. Właściwy rozwój chromatografii cienkowarstwowej związany jest jednak z pracami Stahla. W 1958 r. firma Merck wprowadziła na rynek żel krzemionkowy do TLC wg Stahla.

Nowy etap rozwoju TLC rozpoczął się wraz z pojawieniem się na rynku gotowych płytek pokrytych różnymi sorbentami. Obecnie dostępnych jest wiele rodzajów płytek do analitycznej i preparatywnej TLC. Są to płytki do chromatografii w normalnym i odwróconym układzie faz, charakteryzujące się bardzo dobrymi właściwościami użytkowymi i zdolnościami rozdzielczymi. Chromatografia cienkowarstwowa stała się wysokosprawna. Szybki rozwój dotyczy także komór do rozwijania chromatogramów. Oprócz zwykłych komór pojawiły się komory typu „sandwich” i komory poziome, w tym do otrzymywania chromatogramów radialnych, charakteryzujące się małym zużyciem eluentów. Współczesne komory, w których ruch fazy ruchomej jest wymuszany, umożliwiają rozdzielanie składników próbek przy wykorzystaniu maksymalnej sprawności układu chromatograficznego i w krótkim czasie.

Dostępne są komory do automatycznego rozwijania chromatogramów (w określonym czasie lub na określoną odległość), w tym do rozwijania wielokrotnego, przy użyciu różnych eluentów.

TLC długo była uważana za metodę tylko analizy jakościowej, ewentualnie półilościowej. Obecnie, przy zastosowaniu densytometrii, za pomocą TLC można uzyskiwać dokładne, powtarzalne i odtwarzalne wyniki analiz ilościowych. Do otrzymywania dobrych wyników analizy ilościowej przyczyniło się także doskonalenie sposobów nanoszenia próbek na płytki chromatograficzne. Obecnie stosuje się do tego celu automatyczne aplikatory.

Współczesna TLC jest metodą w pełni instrumentalną, umożliwiającą uzyskiwanie wyników całkowicie porównywalnych z otrzymywanymi za pomocą HPLC. Szczególnie dobre rezultaty, mając na względzie jakość wyników analiz, czas ich wykonania oraz koszt, można uzyskać, stosując w laboratorium jednocześnie HPLC i TLC.

Towarzystwo Chromatograficzne (The Chromatographic Society) za najważniejsze osiągnięcia w rozwoju chromatografii w ciągu 60 lat jego istnienia uważa następujące odkrycia:

1. Pełna chromatografia wielowymiarowa (gazowa i cieczowa).

2. Sferyczne cząstki żelu krzemionkowego niezawierające metalu.

3. Pompy dwutłokowe i elucja gradientowa.

4. Połączenie chromatografii ze spektrometrią mas.

5. Rozdzielanie enancjomerów.

6. Cząstki wypełnień kolumnowych < 2 µm i ultrasprawne układy chromatografii cieczowej.

7. Kolumny kapilarne do chromatografii gazowej.

8. Odtwarzalne kolumny do chromatografii cieczowej o średnicy 1 mm i układy mikroprzepływowe.

9. Wypełnienia kolumnowe powierzchniowo–porowate.

10. Sekwencjonowanie DNA za pomocą elektroforezy.


Profesor Andrzej Waksmundzki (1910–1998)

W rozwój chromatografii znaczny wkład wnieśli polscy uczeni. Jednym z nich był prof. Andrzej Waksmundzki. Należał on do głównych propagatorów chromatografii już w latach pięćdziesiątych XX w. W 1957 r. ukazała się monografia, której prof. Waksmundzki był jednym z trzech redaktorów oraz autorem opisu teorii i metodyki chromatografii. W swoim dorobku naukowym prof. Waksmundzki miał wiele prac, które przyczyniły się do rozwoju chromatografii i były wielokrotnie cytowane w pracach monograficznych.