Метод важнее открытия, ибо правильный метод исследования приведет к новым, еще более ценным открытиям.
(Лев Ландау)

10. Хроматографический анализ

Традиционное направление кафедры аналитической химии не включало хроматографические методы анализа. Однако бурное использование этих методов в аналитической химии и особенно гигантский прогресс в 70-е годы одного из вариантов хроматографии - высокоэффективной жидкостной (ВЭЖХ) привели к приобретению кафедрой жидкостного хроматографа производства ЧССР.
И хотя развитие хроматографии связано прежде всего с органической аналитической химией, огромный материал, накопленный на кафедре по исследованию комплексных соединений ионов металлов с различными органическими лигандами, позволил подойти к решению проблемы использования хроматографии в неорганическом анализе, а именно, как метода разделения и определения металлов в виде хелатов.
Здесь уместно обратиться к исторической справке о появлении хроматографии вообще как аналитического метода.
Одно из наиболее выдающихся достижений физической и аналитической химии ХХ века - хроматография, - связано с Казанским университетом. Именно в "Трудах Казанского общества естествоиспытателей" в 1901 году появилась статья русского ученого, ботаника и физико-химика М.С.Цвета (14.05.1872 - 26.06.1919) об исследовании состава красящих пигментов листьев растений.
Эти исследования вначале проводил в Ботанической лаборатории Российской Академии наук в С.-Петербурге. Затем, приехав в г.Казань, в Казанский университет, М.С.Цвет, блестяще сдав все необходимые магистерские экзамены (в архиве университета хранится оригинал экзаменационной ведомости), защищает в сентябре 1901 года магистерскую диссертацию. В основу этой квалификационной работы были положены результаты экспериментов в Ботанической лаборатории.
Сам ученый, М.С.Цвет, в свое время отмечал, что зачатки хроматографического метода находятся в его магистерской диссертации, опубликованной в  упомянутых "Трудах Казанского общества естествоиспытателей" (Цвет М.С. // Тр.Казанского об-ва ест. 1901. Т.35. № 3. С.268). Однако, как отмечает известный специалист по хроматографии К.И.Сакодынский, обнаружить эти зачатки в объемной работе не так просто. В ней в целом еще нет собственно метода хроматографии. Но важные положения для его открытия имеются. В конце 1901 года М.С.Цвет переезжает в Варшаву. Здесь, в марте 1903 года, на заседании Варшавского общества естествоиспытателей М.С.Цвет сделал сообщение об основах разделения хлорофильных пигментов из листьев растений, обусловленного адсорбционными явлениями на "порошкообразных веществах". К столетию этого события на биолого-почвенном факультете КГУ была установлена мемориальная доска. При ее открытии присутствовали известные специалисты в области хроматографии во главе с профессором М.С.Вигдергаузом.
Если бы М.С.Цвет не перешел в Варшавский университет, в одной из аудиторий которого было сделано историческое сообщение о хроматографическом методе, родиной хроматографии бесспорно была бы г.Казань. Но история распорядилась по-иному. Результаты последующих исследований по разделению хлорофиллов методом ступенчатой адсорбции и экстракции, описание хроматографических устройств и полученных на колонках хроматограмм были опубликованы М.С.Цветом в статьях, относящихся к варшавскому периоду его жизни. Однако и казанский период, хотя он и не столь большой, вошел также в историю хроматографии.
Результаты проведенных ранее на кафедре исследований комплексообразующих и экстракционных свойств дитиокислот фосфора (диссертационная работа Савельевой Н.И., 1971 г.) позволили предложить использовать их в качестве реагентов при определении ионов металлов в виде хелатов методом ВЭЖХ.
В результате специально поставленных исследований хроматографического поведения хелатов дитиокислот фосфора в условиях ВЭЖХ (работы начала 90-х годов) установлена взаимосвязь между строением и хроматографическими свойствами хелатов, выявлены закономерности и особенности хроматографического поведения хелатов дитиокислот фосфора с позиций координационной и теоретической органической химии, а также на базе современных представлений о механизме адсорбции и типах адсорбционных взаимодействий молекул в жидкостной хроматографии. Для количественной оценки влияния строения дитиокислот фосфора на хроматографическую подвижность их хелатов использован принцип линейности свободных энергий.
Практическим выходом проведенных исследований явились методики определения ионов тяжелых металлов (свинца, висмута, цинка, кобальта, никеля, меди, хрома и др.) в различных объектах в виде их хелатов с диэтилдитиофосфорной и -фосфиновой кислотами методом ВЭЖХ, в прямофазном и обращенофазном вариантах.
Метод ВЭЖХ был использован также при разработке методик определения пестицидов типа цирама (серусодержащие пестициды в диссертационной работе аспиранта Х.Аль-Акра, Сирия) и аллилзамещенных гидрохинонов (также работа Х.Аль -Акра), фенил-5-меркаптотетразола и др.
В потоке нарастающей информации в области электроанализа органических соединений, который наблюдался на рубеже 80-х - 90-х годов, можно было наблюдать много интересных публикаций. При этом выявились и факторы, затрудняющие распространение, в частности, вольтамперометрии в сферы практического приложения. Один из них был связан с невысокой "вместимостью" пиков или ступеней на вольтамперограммах по ширине в доступной области потенциалов в случае многокомпонентных растворов. Другими словами, речь шла об ограничениях, связанных с электрохимической разрешающей способностью. 
Действительно, ширина вольтамперометрического пика в большинстве случаев предопределена, и число возможных компонентов для вольтамперометрического определения может быть оценено заранее. Для решения этой сложной задачи, как показал уже накопленный опыт,  отраженный к тому времени в основном в зарубежной литературе, выгодно использовать гибридные методы, из которых наиболее предпочтительной являлась высокоэффективная жидкостная хроматография (ВЭЖХ).
Успешное применение приемов хроматографирования в сочетании с вольтамперометрическим детектированием основано на знании физико-химических свойств изучаемых систем. Таким свойством, в частности, является способность вещества окисляться на электродах. Его-то и используют для детектирования в ВЭЖХ.  Вообще уместно заметить, что проблема электрохимического детектирования в ВЭЖХ и в потоке жидкости была в поле зрения кафедры аналитической химии в течение, по крайней мере, последних 15 лет, и она обсуждалась неоднократно в докладах на всех крупных конференциях по электроанализу, проводимых    в СССР и России.
Первая работа, в которой затрагивались вопросы хроматографического определения замещенных фенотиазина, относящихся к числу биологически активных веществ, с применением амперометрического детектирования, была выполнена в рамках упомянутой выше кандидатской диссертации Хусейном Аль-Акра, гражданином Сирийской арабской республики, приехавшим в СССР для обучения в аспирантуре. Исходный фенотиазин как легко окисляющееся органическое соединение был уже известен ранее. Его одноэлектронная волна служила стандартом при сравнении величин предельных токов окисляющихся соединений во многих исследованиях по вольтамперометрии. С- и N- замещенные фенотиазина (заместители, не вступающие в электродную реакцию) на стеклоуглеродном и платиновом электродах в ацетоне, ацетонитриле и диметилформамиде образуют 1 или 2 волны в зависимости от растворителя и типа электрода. Первая одноэлектронная ступень в большинстве случаев обратима. Ее потенциал полуволны более положителен по сравнению с незамещенным фенотиазином. Наибольший анодный сдвиг у N- замещенных. Эти интересные соединения были синтезированы в институте органической и физической химии им.А.Е.Арбузова  к.х.н. Р.М.Камаловым.
В этом же исследовании было показано, что в присутствии некоторых субстратов, способных вступать в окислительно-восстановительный катализ, высота первой ступени фенотиазина увеличивается. Адсорбированный на поверхности стеклоуглерода фенотиазин может выполнять функцию медиатора в непрямом окислении субстрата.
В смеси ацетонитрила с водой (3 : 2) в присутствии перхлората тетраэтиламмония замещенные фенотиазины разделяются в методе ВЭЖХ с обращенной фазой. В той же работе кроме фенотиазинов были изучены в условиях ВЭЖХ аллилзамещенные гидрохинонов. Оказалось, что параметры удерживания этих гидрохинонов в обращенно-фазном варианте ВЭЖХ определяется природой, положением и числом заместителей в молекуле гидрохинона. На примере замещенных фенотиазинов и гидрохинонов было проведено сопоставление аналитических возможностей ультрафиолетового и амперометрического детекторов в ВЭЖХ: более широкий концентрационный интервал их отклика, выше и эже хроматографические пики наблюдаются для амперометрического детектора. 
В середине 90-х  годов на кафедре начались работы с использованием другого варианта хроматографии - ГЖХ. К этому времени кафедрой был приобретен газовый хроматограф "Хром-5" (ЧССР).
Диссертационная работа Ананьевой Г.С. (защита состоялась в 1999 г.) была посвящена исследованию новых неподвижных фаз на основе арсенированного полиэтиленгликоля для ГЖХ. Определение хроматографических факторов полярности фаз позволило охарактеризовать межмолекулярные взаимодействия в системе сорбат-сорбент с точки зрения хроматографического процесса и установить высокую гидроксильную селективность их. С использованием этих фаз были разработаны хроматографические способы определения летучих фенолов в природных и сточных водах, донных отложениях, почвах, отличающиеся высокой селективностью, низкими значениями пределов обнаружения.
Впоследствии были исследованы другие мышьяк-содержащие соединения - арсиноксиды в качестве неподвижных фаз для ГЖХ, показана их высокая гидроксильная селективность.
Поиск новых неподвижных фаз для ГЖХ и использование их при анализе  воздуха помещений является темой настоящих исследований. Перспективными, на наш взгляд, являются фазы на основе мышьяк- и фосфорсодержащих соединений, проявляющих специфическую активность. Кроме того, эти фазы являются интересным объектом для теоретических исследований в области сорбционных процессов, протекающих в условиях ГЖХ, межмолекулярных взаимодействий в системе сорбат-сорбент.