Конечно, очень удобно, когда вещества окрашены (Цвет впервые применил хроматографию для разделения зеленых хлорофиллов). Поэтому, например, метод широко применяется в химии ферроцена, все производные которого ярко окрашены. Но все сказанное относится и к неокрашенным веществам. Здесь, конечно, сложнее увидеть полосы или пятна, но некоторые соединения светятся под действием ультрафиолетовых лучей. Или наоборот светится носитель, а места колонки, где "сидят" полосы веществ, кажутся темными.
Хроматографию можно проводить даже на обычной фильтровальной бумаге. В данном случае носителем будет обычная клетчатка. Очень широко применяется этот вид хроматографии для идентификации отдельных аминокислот в природных смесях. При этом растворитель пропускают несколько раз в различных направлениях. Полученную хроматограмму потом проявляют, опрыскивая специальным раствором.
Здесь условно показан принцип хроматографического разделения веществ. Большие белые кружки -это зерна оксида алюминия, мелкие черные кружочки маленькие молекулы вещества А, заштрихованные кружки -более крупные молекулы вещества Б
Мы остановились только на одном способе хроматографического
разделения, когда разделяемые вещества отличаются друг от друга способностью сорбироваться твердым носителем. Возможны и другие принципы разделения, например, основанные на различиях в растворимости, прочности связей, образуемых разделяемыми веществами и некоторыми носителями, например, ионообменными смолами. Важная ветвь хроматографии гель-фильтрация основана на том, что раствор, содержащий вещества различной молекулярной массы, пропускают через колонку с пористыми зернами геля. При этом крупные молекулы, не умещающиеся в порах, проходят свободно между зерен, а мелкие задерживаются гелем, Именно так проводят разделение и очистку белков.
Даже если вещества по своей способности связываться с носителем различаются очень незначительно, увеличивая длину колонки и варьируя растворители (элюенты), можно добиться исключительно высокого разрешения-. Внедрение хроматографических методов в химическую практику создало совершенно новую ситуацию. Раньше синтез считался неудачным;, когда в результате эксперимента получалось' несколько веществ, скажем, более трех-четырех, так что выход каждого из них не превышал 20-30% и возникали иногда непреодолимые трудности при разделении и идентификации продуктов: теперь и десяток компонентов в смеси не беда. Все они могут быть разделены, очищены и идентифицированы. Более того, разделяя смесь, мы узнаем относительный выход различных продуктов, что чисто позволяет судить о механизме химических превращений, природе отдельных стадий и промежуточных продуктов.
Охарактеризовать вещество
Существует несколько способов, которые позволяют охарактеризовать вещество. У любого твердого, кристаллического вещества есть одно свойства, которое отличает его от всех других твердых веществ температура плавления. Например, мета-динитробензол плавится при 90°, а пара-динитробензол при 174 °С.
Но ведь температуры плавления двух (или даже нескольких) веществ могут оказаться почти одинаковыми. К примеру, температуры плавления бензил 2-нафтилкетона, 2-бензилгидроксинафталина, мета-ацетилфенола, пара-аминоацетофенона, бензотриазола, 1,2,4-триаминобензола (какие разные вещества!)] находятся в интервале 99-100°С. В таких случаях помогает так называемый метод смешанной пробы. Температура плавления вещества, как мы знаем, сильно зависит от степени его чистоты. Любые примеси немного другого вещества, просто влага или пыль понижают температуру плавления на несколько градусов.
Представим, что мы имеем неизвестное вещество, но подозреваем, что это за соединение, или же выделили из реакционной смеси продукт и хотим убедиться, что это именно тот продукт, который мы и хотели получить. В таком случае помещаем в маленькие капилляры порошки трех веществ: полученного нами, заведомо известного вещества и их смесь. Теперь, нагревая одновременно все три капилляра, определяем температуру плавления наших образцов. Возможны такие варианты: все три образца плавятся при разных температурах (значит, мы имеем два разных вещества с разными температурами плавления), образцы чистых соединений плавятся при одной температуре, а смесь при более низкой (следовательно, имеем два разных вещества, температуры плавления которых случайно совпали), и, наконец, все три образца расплавились одновременно (мы имеем одно и то же соединение).
Жидкости идентифицируют по температурам кипения, показателю преломления, плотности, а также по численным величинам, показывающим, как быстро движется вещество по хроматографической колонке (с данным носителем и данным растворителем).
Но все эти методы используют для идентификации вещества, уже описанного в научной литературе,- или же для того, чтобы охарактеризовать впервые полученное вещество, дать его "словесный портрет". С их помощью нельзя установить формулу нового соединения, "увидеть" его структуру. Тут нужны иные методы; о некоторых из них, без которых, пожалуй, сегодня не обойдется ни одна химическая лаборатория, мы расскажем в следующей главе.