Гель хроматография

СОДЕРЖАНИЕ

Введение                                                                                                                  4

1 Литературный обзор                                                                                            6

   1.1 Свойства углеводов                                                                                       6

   1.2 Методы анализа и разделения углеводов                                                    9

         1.2.1 Гель-хроматография                                                                            9

          1.2.2 Распределительная хроматография на ионообменных смолах     21

         1.2.3 Хроматография на бумаге                                                                 28

  1.2.4 Газожидкостная хроматография триметилсилильных

           производных сахаров                                                                         29

  1.2.5 Газожидкостная хроматография метиллированых сахаров           29

2 Экспериментальная часть                                                                                  32

3 Безопасность жизнедеятельности                                                                     54

Заключение                                                                                                            60

Cписок используемых источников                                                                      61

ВВЕДЕНИЕ

Углеводы - один из основных компонентов клеток и тканей живых организмов, обеспечивают все живые клетки энергией (глюкоза и ее запасные формы - крахмал, гликоген), участвуют в защитных реакциях организма (иммунитет). Из пищевых продуктов наиболее богаты углеводами овощи, фрукты, мучные изделия (крупы, овощи, фрукты и бобовые). Пища человека состоит примерно на 70 % из углеводов. Углеводы входят в состав лекарственных препаратов (гепарин, сердечные гликозиды, некоторые антибиотики). Повышенное содержание некоторых углеводов в крови и моче служит важным диагностическим признаком отдельных заболеваний (сахарный диабет). Суточная потребность человека в углеводах составляет 400-450 г.

Углеводы входят в состав клеток и тканей всех растительных и животных организмов и по массе составляют основную часть органического вещества на Земле. На долю углеводов приходится около 80 % сухого вещества растений и около 20 % животных. Растения синтезируют углеводы из неорганических соединений - углекислого газа и воды. Углеводы являются очень распространенными природными соединениями, входят в состав растений и живых организмов. В растениях они образуются в результате фотосинтеза [1].

Углеводы относятся к той группе органических соединений, важнейшими представителями которой являются сахариды, крахмал, целлюлоза. Углеводы являются основным источником энергии для поддержания всех функций организма, в особенности деятельности мозга, и необходимы для метаболизма всех остальных питательных веществ. Углеводы синтезируются всеми зелеными растениями, и в организме человека либо усваиваются напрямую, либо откладываются в виде гликогена. Кроме того, углеводы могут формироваться в самом организме из некоторых аминокислот и глицероловой составляющей жиров [2].

Для анализа углеводов используются различные методы. Наиболее перспективным методом разделения углеводов является  метод гель-хроматографии.

    C помощью этого вида хроматографии в институте вирусологии г. Москвы был выделен вирус СПИДА [3].

    Гель-хроматография даёт возможность разделять смеси в зависимости от размера и молекулярной массы молекул веществ.

   Гель-хроматография сравнительно простой и быстрый метод разделения смесей вещества. Он выполняется не только в колоночном, но и тонкослойных вариантах.

   Однако в равной степени гель- хроматография применяется для разделения смеси веществ средней молекулярной массы и даже низкомолекулярных соединений. В этом случае большое значение имеет то, что гель-хроматография позволяет вести разделение при комнатных температурах, что выгодно отличает её от газо-жидкостной хроматографии, требующей нагревания для перевода анализируемых веществ в паровую фазу.

    Разделение смеси веществ методом гель- хроматографии возможно и тогда, когда молекулярные массы анализируемых веществ очень близки или даже равны. В этом случае используется взаимодействие растворённых веществ с гелем. Это взаимодействие может оказаться столь значительным, что сводит на нет различия в размерах молекул. Если природа взаимодействия с гелем для разных веществ неодинакова, это различие можно использовать для разделения интересующих смеси [4].

    Целью дипломной работы является разработка метода разделения и анализа смеси моно-, ди-, полисахаридов.

1 Литературный обзор

1.1   Свойства углеводов

         Все углеводы можно разделить на две большие группы.

         I. Простые углеводы (моносахариды, или монозы). Эти углеводы не подвергаются гидролизу с образованием более простых углеводов. В зависимости от числа углеродных атомов в молекуле моносахаридов различают тетрозы (С4), пентозы (С5), гексозы (С6) и т.д. Если моносахариды содержат в своём составе альдегидную группу , то они относятся к классу альдоз (альдегидоспиртов), если кетонную-к классу кетоз (кетоноспиртов).

         II. Сложные углеводы (полисахариды, или полиозы). Эти углеводы подвергаются гидролизу и образуют при этом простые углеводы. Сложные углеводы в свою очередь делят на :

         1) низкомолекулярные, сахароподобные углеводы (олигосахариды), растворимые в воде и сладкие на вкус;

         2) высокомолекулярные, несахароподобные углеводы (высшие полисахариды), не сладкие на вкус и не растворимые в воде.

         В зависимости от состава сложные углеводы (полисахариды) можно разделить на две группы:

         а) гомополисахариды, состоящие из остатков одного и того же моносахарида;

         б) гетерополисахариды, состоящие из остатков различных моносахаридов [5].

          Классификацию   углеводов   можно представить в виде схемы (рисунок 1).

Рисунок 1 – Схема классификации углеводов

  К наиболее широко применяемым углеводам относятся  сахароза, мальтоза, лактоза, манит, рамноза, дульцит, инозит, арабиноза, глюкоза, фруктоза, инулин .                      

Из группы дисахаридов наибольшее значение имеет сахароза, которая иначе называется свекловичным или тросниковым сахаром. Эмпирическая формула сахарозы С12Н22О11. Велико содержание сахарозы в сахарной свекле и в стеблях сахарного тростника. Она имеется также в соке берёзы, клёна, во многих плодах и овощах. Сахароза (обыкновенный сахар)- белое кристаллическое вещество, более сладкое, чем глюкоза, хорошо растворимое в воде.

  Мальтоза (от англ. malt — солод), солодовый сахар, природный дисахарид, состоящий из двух остатков глюкозы; содержится в больших количествах в проросших зёрнах (солоде) ячменя, ржи и других зерновых; обнаружен также в томатах, в пыльце нектара и ряда растений. Мальтоза легко растворима в воде, имеет сладкий вкус; является восстанавливающим сахаром, так как имеет незамещённую полуацетальную гидроксильную группу [6].

   Лактоза (от лат. lac, род падеж lactis — молоко), молочный сахар, C12H22O11, дисахарид, образованный остатками D-галактозы и D-глюкозы; существует в виде α- и b-форм. Кристаллическая лактоза получена в трёх модификациях: в виде α-формы, tпл. 223 °С, b-формы, tпл. 252 °С, и моногидрата a-формы, tпл. 202 °С. Растворима в воде, разбавленном этиловом спирте, пиридине, нерастворима в эфире и абсолютном спирте; при кислотном гидролизе расщепляется на галактозу и глюкозу. Лактоза присутствует в молоке всех млекопитающих в свободном виде (2—8,5 % ).

   Маннит СН2(ОН)[СH(ОН)]4СН2(ОН) = C6H14O6. Такой же формулой обладают еще дульцит и сорбит. Обладая общей структурной формулой, вещества эти обладают и одинаковой "химической функцией" - это предельные шестиатомные спирты. Структурная формула их доказывается способностью давать при нагревании с концентрированной йодистоводородной кислотой один и тот же вторичный йодистый гексил C6H13J, нормального строения; как шестиатомные спирты, они дают шестикислотные эфиры. Осторожным окислением они переводятся в соответствующие глюкозы, а потому номенклатура их находится в прямой связи с номенклатурой последних. Возможность существования различных веществ, обладающих одинаковой структурной формулой, объясняется здесь стереоизомерией

    Рамноза, 6-дезоксиманноза, моносахарид с общей формулой C6H12O5. Существует в виде оптически активных D- и L-форм и рацемата. Хорошо растворима в воде и спирте, вступает в реакции, характерные для восстанавливающих сахаров. L-изомер найден в растениях в свободном виде, а также в составе многих растительных и бактериальных полисахаридов, растительных гликозидов и др. D-изомер встречается лишь в некоторых гликозидах и полисахаридах микроорганизмов.

    Дульцит или мелампирит, С 6 Н 14 О 6 - это один из стереоизомеров  маннита, шестиатомного предельного спирт, кристаллическое вещество, температура плавления 188,5 °С, удельный вес 1,466, встречается в растительном выпоте — манне [7].

    Инозит - твёрдое вещество (tпл. 225-227 °С) сладкого вкуса, молекулярная масса 180,2; легко растворим в воде, нерастворим в органических растворителях. Широко распространён в растениях, в основном в виде фитиновой кислоты и ее кальциево-магниевой соли (фитин). Для некоторых микроорганизмов инозит - необходимый фактор роста. Суточная потребность в нём человека - примерно 1-1,5 г.

    Арабиноза                      C5H10O5, простой углевод из группы пентоз. Бесцветные кристаллы, сладкие на вкус, растворимые в воде. Существует в двух стереоизомерных формах: (—)-A. и(+)-А., широко распространён в растениях , особенно в плодах. (+)-A. входит в состав многих сложных сахаров полисахаридов растительного происхождения, гликозидов, камедей (гуммиарабик, вишнёвый клей), слизей и сапонинов. Для некоторых бактерий арабиноза — единственный источник углерода.

      Важнейшим из моносахаридов является глюкоза С6Н12О6, которую иначе называют виноградным сахаром. Это белое кристаллическое вещество сладкое на вкус, хорошо растворимое в воде. Глюкоза содержится в растительном и животных организмах, особенно велико её содержание в виноградном соке (отсюда и название виноградный сахар), в мёде, а также в спелых фруктах и ягодах.

    Фруктоза- С6Н12О6 изомер глюкозы, содержится вместе с глюкозой в сладких плодах и мёде. Она слаще глюкозы и сахарозы. Фруктоза является кетоноспиртом [8].

   Инулин (C6H10O5)n — органическое вещество из группы полисахаридов, полимер D-фруктозы . Полифруктозан, который может быть получен в виде аморфного порошка и в виде кристаллов, легко растворимый в горячей воде и трудно в холодной. Молекулярная масса 5000—6000. Имеет сладкий вкус. При гидролизе под действием кислот и фермента инулазы образует D-фруктозу и небольшое количество глюкозы. Инулин, как и промежуточные продукты его ферментативного расщепления — инулиды, не обладает восстанавливающими свойствами. Молекула инулина — цепочка из 30—35 остатков фруктозы в фуранозной форме [9].

1.2 Методы анализа и разделения углеводов

1.2.1 Гель-хроматография

Наиболее перспективным методом разделения углеводов является гель-хроматография.

Хроматографическое разделение смеси веществ в рамках её жидкостно- жидкостного варианта можно проводить не только на основе распределения компонентов анализируемой смеси между двумя несмешивающими жидкостями, но и гель-хроматографией.В отличие от распределительной в гель хроматографии подвижной и неподвижной фазами служит одна и та же жидкость – растворитель. При этом та часть жидкости, которая протекает вдоль слоя твёрдого носителя – зёрен геля, выполняет функцию подвижной фазы и переносит компоненты разделяемой смеси вдоль колонки. Другая часть той же жидкости проникает в поры зёрен геля и выполняет функцию неподвижной фазы [10].

    Разделение смеси веществ происходит в том случае, если размеры молекул этих веществ различны,  а диаметр пор зёрен геля постоянен и может пропускать лишь те молекулы, размеры которых меньше диаметра отверстий пор геля. При фильтровании раствора анализируемой смеси более мелкие молекулы, проникая в поры геля задерживаются в растворителе, содержащемся в этих порах, и движутся вдоль слоя геля медленнее, чем крупные молекулы, не способные проникнуть в поры. Таким образом, гель хроматография позволяет разделить смесь веществ в зависимости от размеров и молекулярной массы частиц этих веществ. Этот метод разделения достаточно прост, быстр и, что самое главное, он позволяет разделять смеси веществ в более мягких условиях, чем другие хроматографические методы.

    В реальных условиях, кроме основного фактора, обуславливающего разделение, могут играть роль и другие факторы, в частности  адсорбция, химическое взаимодействие и др. Однако выбор условий хроматографирования позволяет свести действие побочных факторов к минимуму.

    Если гранулами геля заполнить колонку и затем налить в нее раствор различных веществ с разной молекулярной массой, то при движении раствора вдоль слоя гелия в колонке будет происходить разделение этой смеси (рисунок 2).

    На рисунке 2 (а), изображён начальный период опыта: нанесение раствора анализируемой смеси на слой гелия в колонке. На рисунке 2 (б) , приведён второй этап – гель не препятствует диффузии молекул малого размера в поры, крупные же молекулы остаются в растворе, окружающем гранулы гелия. При промывании слоя гелия чистым растворителем крупные молекулы начинают двигаться со скоростью, близкой скорости перемещения растворителя, в то время как мелкие молекулы должны сначала продиффундировать из внутренних пор геля в объём между зёрнами  и вследствие этого задерживаются (рисунок.2 в).

а- момент ввода смеси;

б-последующее распределение смеси-мелкие молекулы начинают диффундировать в поры геля;

в-состояние после промывания-крупные молекулы остаются между гранулами геля и вымываются.

Рисунок 2 - Схема разделения смеси двух веществ разной молекулярной массы в гель-хроматографии

    Происходит разделение смеси веществ согласно их молекулярной массе. Вымывание веществ из колонки происходит в порядке уменьшения их молекулярной массы.

    Однако разделение смеси веществ методом гельхроматограффии возможно и в том случае, когда молекулы компонентов разделяемой смеси обладают небольшим различием и, следовательно, в молекулярных массах. Тогда следует подбирать гель с такими размерами пор, чтобы они были доступны для всех веществ смеси. Очевидно, что при прочих условиях разделение в этом случае становится более полн6ым при достаточно больших длинах колонок. Можно использовать гели, поры которых не доступны молекулам лишь одного вещества, а для остальных веществ они проницаемы, но в разной степени.

    Наконец, применение гель – хроматографии возможно и в том случае, когда все вещества анализируемой смеси обладают одинаковой молекулярной массой, Тогда в основе разделения лежит различие во взаимодействии анализируемых веществ с фазой геля. Обычно рассматривают два вида взаимодействия: кулоновское между заряженными молекулами разделяемой смеси и ионогенными группами в скелете гелия и взаимодействие, связанное с дисперсионными силами взаимодействия между растворенными веществами и фазой набухшего геля. Этот вариант гель – хроматографии широко применяется для разделения смеси веществ низкой молекулярной массы.

    Интересно также применения гель – хроматографии для определения распределения веществ по молекулярным массам полидисперсных системах.

   Метод гель – хроматографии выполняется в двух вариантах: колоночном и в тонком слое.

   Для правильного понимания процесса,  происходящего в колонке, заполненной гелем и раствором, целесообразно рассмотреть объёмные соотношения в слое геля. Объём колонки заполнен зёрнами геля, растворителем, находящимся в порах геля и, следовательно, «связанным» с гелем, и растворителем, занимающим пространство между зёрнами геля и свободно протекающим вдоль слоя. Таким образом, общий объём столбика геля Vt в колонке определяется суммой трёх объёмов : внешнего объёма Vвн т.е. объёма между зёрнами, объёма внутри пор Vпор и объёма зёрен сухого геля, матрицы Vмт

Vt=Vвн+Vпор+Vмт, (1).

    Общий объём Vt равен объёму колонки. Внешний объём Vвн можно определить, если хроматографировать на колонке, заполненной гелем, какое либо высокмолекулярное вещесто, не способное проникать в поры геля : объём растворителя, прошедшего через слой геля до проскока хроматографируемого вещества, соответствует внешнему объёму. Внутренний объём Vпор связан с пористостью геля. Для ксерогелей, т.е. Для слабо набухающих гелей, Vпор определяется сравнительно просто. Для этого следует знать величину Sг, называемою ёмкостью геля по растворителю и равную количеству растворителя в граммах, поглощённого при набухании 1 г сухого геля. Для определения ёмкости по растворителю навеску сухого геля оставляют набухать в выбранном растворителе, затем последний удаляют осторожным продолжительным центруфугированием, после чего набухший гель взвешивают. Разность масс набухшего и сухого гелей, отнесённая к единице массы сухого геля, и составляет значение Sг. Отсюда

Vпор=gSг/ρ, (2)

где g- масса сухого геля; ρ-плотность растворителя.

   Для вычисления объёма матрицы Vмт необходимы данные об удельном объёме сухого полимера, образующего гель, что не всегда можно узнать. Поэтому Vмт можно заменить плотностью геля ρг (ρг определяют пикнометром) в набухшем состоянии и вычислить Vпор по уравнению, вытекающему из уравнения (1):

Vпор=Sгρг(Vt-Vвн)/(Sг/ρг1), (3).

   Для сильно набухающих гелей  значением Vмт можно пренебречь.

    На рисунке 3  изображена обычная проявительная хроматограмма трёх веществ, полученная при помощи гель-хроматографии.

Рисунок 3 -  Хроматограмма смеси крахмала (К) и глюкозы (Г)

на сефадексе

Пунктиром нанесён пик произвольно выбранного вещества с промежуточной молекулярной массой: Vвн-внешний объём; Vпор-внутренний объём; Vt- общий объём; Vвых-ообхём выхода; Vs-объём разделения.

     Здесь введена ещё одна величина: объём выхода Vвых, равный объёму растворителя, прошедшего весь слой геля от момента внесения анализируемого вещества в колонку до появления максимума концентрации этого вещества на выходе. Нетрудно видеть, что Vвых является обычным удерживаемым объёмом. Для молекул, не проникающих в гель, Vвых=Vвн.

    Объём выхода зависит только от размеров молекул веществ разделяемой смеси. Как показывает опыт, он не зависит ни от скорости вымывания веществ, ни от концентрации вымываемых соединений, ни от температуры колонки. На основании большинства опытов установлено, что объём выхода прямо пропорционален логарифму молекулярной массы.

    Разделение смеси веществ в гель хроматографии будет достаточно полным, если компоненты смеси обладают разными размерами молекул. В этом случае для части молекул внутренний объём пор окажется доступным лишь частично, для других же молекул он может оказаться полностью недоступным. Поэтому для определения возможности разделения той или иной смеси Лорент и Килландер ввели коэффициент, характеризующий степень доступности молекул: К=Vвых-Vвн/Vt-Vвн, не зависящий от геометрии и плотности заполнения колонки, а лишь от свойств системы. Этот коэффициент может служить характеристикой свойств системы сорбат-сорбент. Пользуясь величиной К, которую кстати, нетрудно определить экспериментально, можно вычислить объём разделения Vs ( рисунок 2), характеризующий степень разделения смеси двух веществ:

Vs=Vיвых-Vייвых=(Кי-Кיי)(Vt-Vвн), (4)

(штрихами обозначены величины, относящиеся к двум соседним веществам на хроматограмме).

Как и в других рассмотренных выше видах хроматографического разделения, на эффективность процесса в гель-хроматографии оказывает влияние размывание зоны вещества. Существенным отличием гель-хроматографии, однако, является то обстоятельство, что в процессе участвует весьма незначительная доля объёма геля, вследствие чего продвижение вещества по слою слабо тормозится взаимодействием его с гелем. Таким образом, этот фактор оказывает положительное действие на повышение эффективности колонки.

    Вторым фактором, оказывающим влияние на размывание, является медленность установления диффузионного равновесия. Для уменьшения действия этого фактора следует работать с мелкими частицами геля и при малых скоростях потока подвижной фазы. Кроме того, вследствие зависимости коэффициента диффузии от размеров молекул при прочих равных условиях зависит от природы разделяемых веществ и возрастает с ростом их молекулярной массы. Диффузия в продольном направлении возрастает с уменьшением молекулярной массы и, следовательно, для низкомолекулярных веществ и при малых скоростях потока действие продольной диффузии на размывание может оказаться значительным.

   Таким образом, наиболее важными факторами, оказывающими влияние на размывание, являются медленность достижения диффузионного равновесия и продольная диффузия.

   Для хотя бы элементарного описания механизма взаимодействия молекул растворённого вещества с гелем можно представить себе доступный для молекул внутренний объём геля в виде конуса и положить, что молекулы растворённого вещества обладают сферической формой. Таким образом, внутренний объём геля по- разному доступен для молекул различного размера, а уравнение(1) преобразуется в

Vвых=Vвн+KdVпор, (5)

где Кd=(Vвых-Vвн)/Vпор. При прочих равных условиях Кd зависит лишь от   размеров молекул и , следовательно, может служить характеристикой поведения вещества в колонке.

   Если объём рассматриваемого конуса равен Vпор, то рабочая часть его объёма, т.е. объём, доступный для данного сорта молекул, равен Кd. Тогда

Кd=к(1-(2rм/Rк)3, (6)

где Rк-радиус конуса; к-константа.

    Объём всего конуса пропорционален степени набухания (R=кSг) и для гибких макромолекул с равными сегментами определяется как M=kr2 м, где М-молекулярная масса. Тогда уравнение (6) преобразуется в

Kd=k1(1-k2(M1/2/Sг1/3)3, (7).

   Для конкретного геля уравнение (7) принимает более простую форму:

kd1/3=const – const M1/2, (8).

   Этот вывод проверен на большом числе экспериментальных данных и поэтому может служить методом определения молекулярной массы.

Допущения предложенные Поратом относительно геометрической формы доступных областей геля, произвольны. Однако они удобны, так как достаточно наглядно объясняют связь между размерами частиц хроматографируемых веществ и параметрами их вымывания из колонки. Заметим, что выведенные уравнения, несмотря на сделанные допущения, достаточно удовлетворительно согласуются с экспериментом. Изложенный Поратом принцип требует выполнение уравнения(8). В этом случае требуется, чтобы значение эффективных радиусов совпадали с величинами, вычисленными по уравнению (8) путём подстановки в него значений Kd. Многочисленные экспериментальные данные дают, как правило, хорошие совпадения.

    Для определения молекулярных масс используют тот факт, что зависимость между логарифмом удерживаемого объёма и логорифмом молекулярной массы в некотором диапазоне является линейной. Принцип определения молекулярной массы по значениям проиллюстрирован на рисунках 4,5  [11].

Рисунок 4 - Биологарифмическая зависимость между удерживаемыми объёмами и относительными молекулярными массами стандартных веществ

Рисунок 5  - Определение молекулярных масс неизвестных веществ.

В  хроматографической практике применяют довольно широкий ассортимент различных по природе и свойствам гелей. Поэтому для правильного их выбора следует придерживаться определённой классификации.

Не подвижные фазы в эксклюзионной хроматографии выбирают для решения конкретной аналитической задачи. Первоначально устанавливают, какая система растворителей может быть использована для анализа (водная или водноорганическая), что и определяет тип сорбента. Так, например, разделение водных смесей проводят на сшитых декстранах (сефадекс) или полиакриламиде (биогель Р). С органическими растворителями разделение поводят на гидрофобных полистиролах с различной степенью сшивки (стирогель, порагель, биобид С). Подобные гидрофобные гели обладают хорошей разделяющей способностью только в том случае, если полимер набухает в органическом растворителе. Такие набухшие гели неустойчивы к давлению, скорость потока очень низка. Для эксклюзионной хроматографии при высоких давлениях колонки заполняют устойчивыми к давлению неподвижными фазами с жёсткими матрицами- силикагелями [12].

   Принято подразделять гели на мягкие, полужёсткие и жёсткие. Каждые из них могут быть гидрофильными и гидрофобными. Такая классификация очень удобна, так как она позволяет правильно выбрать гель с точки зрения его разрешающей способности, так и соответствия выбранном растворителю.

   Мягкие гели являются органическими высокомолекулярными соединениями, обладающими незначительным числом поперечных связей. Они способны поглощать большое количество растворителя, набухая и увеличивая при этом собственный объём. Их пористость возрастает пропорционально объёму поглощенного растворителя. Как следствие этого ёмкость мягких гелей снижается, а сам гель подвергается деформации. Поэтому мягкие гели, как правило, применяются для разделения смесей низкомолекулярных веществ и при малых скоростях потока. Более широкое применение они нашли в тонкослойной хроматографии.

   К гидрофильным мягким гелям относятся сефадексы, или декстрановые гели, имеющие мостики типа –О-СН2СН(ОН)СН2-О- , агарозные гели, обладающие водородными мостиками, связывающими цепи агарозы, полиакриламидные гели и крахмал.

   Для работы с органическими растворителями применяют липофильный сефадекс, получаемый введение в матрицу гидрофильного сефадекса оксипропиловых групп, и поперечносшитые агарозные гели.

  Мягкие гели обладают высокой эффективностью. Фактор ёмкости для них, т.е. отношение объёма растворителя внутри геля V1 к объёму вне геля V2, равен трем.

    Процесс хроматографирования на мягких гелях принято называть гель-фильтрацией.

   Полужёсткие гели  получают полимеризацией. Они обеспечивают достаточно высокую проницаемость и среднюю ёмкость, мало зависящую от размера пор. В отличие от мягких гелей полужёсткие гели увеличивают свой объём при набухании незначительно: в 1,1-1,8 раза. Фактор ёмкости для них лежит  в пределах 0,8-1,2. Полужёсткие гели хорошо противостоят высоким давлениям и не подвергаются деформации.

   Как правило, полужёсткие гели гидрофобны. Гидрофильность достигается лишь химической или физической обработкой, например мягким сульфированием.

   Наибольшее распространение получили гели - продукты сополимеризации стирола и дивинилбензола с большим числом поперечных связей. Этого типа гели известны под названием стирогелей. К полужёстким гелям также относится поливинилацетатный гель, получаемый сополимеризацией винилацетата и бутандиол-1, 4-дивинилового эфира. Процесс хроматографирования на полужёстких гелях известен как гель проникающая хроматография.

   К жестким гелям обычно относят не только силикагели, но и пористые стёкла, хотя последние не являются гелями. Жёсткие гели обладают фиксированным размером пор, не изменяющимся ни при каких условиях, что обеспечивают высокую проницаемость колонок. Фактор ёмкости этого типа гелей невелик – 0,8-1,1. Жёсткие гели могут быть как гидрофильными, так и липофильными. Недостатком жёстких гелей является наличие адсорбционных свойств  вследствие того, что силикаты, как правило, содержат  гидроксильные группы. В некоторых случаях адсорбционное сродство удаётся уменьшить или свести на нет химической обработкой гелей. Вторым недостатком является большее размывание, чем в мягких и полужёстких гелях. Это объясняется увеличением сопротивления массопереносу в образующихся застойных зонах подвижной фазы.