3.2. Газовая хроматография

При газохроматографических методах пользуются исключительно техникой элюирования, получая таким образом внешние хроматограммы. Принципиальное устройство аппаратуры для газовой хроматограммы показано на рисунке 2.

Основной частью установки служит разделительная колонка; она состоит из заполненных носителем трубок, которые при адсорбционной газовой хроматографии имеют диаметр 1 – 10 мм и длину от нескольких сантиметров до сотни метров. При распределительной газовой хроматографии трубки имеют диаметр 0,01 – 10 мм и длину до 10 км. В качестве носителей служат инертные материалы – кизельгур, молотый кирпич, на которые наносят тонкий слой неподвижной жидкой фазы (силиконовое масло, сквален, альезон, бензохинолин и др.) при использовании капиллярных колонок жидкая фаза располагается в виде тонкой пленки непосредственно на внутренних стенках капилляра.

Пробы, предназначенные для газохроматографического разделения, являются, как правило, газообразными или жидкими, но могут быть и твердыми, если их можно испарить без разложения до 400 ⁰С. Газы или пары пропускают через колонку в токе газа – носителя (азот, гелий, аргон и даже водород) и регистрируют зависящие от времени или объема сигнала.

Время удерживания или удерживаемый объем, обратно пропорциональные значениям R_i , не являются характеристическими величинами; они зависят от условий температуры и давления в колонке и от природы стационарной фазы. Лишь учет всех этих факторов дает абсолютные значения эффективного или удельного удерживания V_R⁰. Однако его чаще относят к аналогичному значению для эталонного вещества и получают таким образом относительное удерживание

V_R^отн = t_R / t_{R, S t} = V_R / V_{R , S t}

Выходящая из колонки смесь газов регистрируется детектором. С большого числа различных детекторов наибольшее распространение получили детектор по теплопроводности (ТД) и пламенно-ионизационный детектор (ПИД), способ действия которого основан на увеличении ионного тока водородного пламени вследствие ионизации компонентов, содержащих связь С-Н.

Для соединений, обладающих сродством к электрону, например летучих комплексов металлов, специально создан электронно-захватный детектор. Он весьма чувствителен и позволяет открывать после разделения неорганические вещества.

Эффективность газовой хроматографии может быть повышена путем непрерывного изменения температуры или скорости газа во время элюирования.

Газовая хроматография – главным образом метод разделения. Однако по площади пиков регистрируемых детектором сигналов можно получить представление и о количествах находящихся в исходной смеси компонентов. Заключения о природе этих составных частей, как правило, возможны лишь после дальнейшего анализа выделенных из смеси фракций.

3.3. Жидкостная хроматография

Хроматографические методы с жидкой подвижной фазой на практике различают по форме и виду применяемой твердой стационарной фазы или твердого носителя для неподвижной жидкой фазы, а именно, хроматография на колонке (КХ); хроматография в тонком слое (тонкослойная (ТСХ)); хроматография на бумаге (БХ), причем две последних можно рассматривать как особые двухмерные варианты трехмерной хроматографии на колонке («открытые колонки»). Одномерные варианты представлены хроматографией на нитях и капиллярной хроматографией.

В основе разделения лежат сложные процессы, в которых совместно осуществляются несколько принципов разделения. В табл. 1 приведены наиболее употребительные в жидкостной хроматографии носители и адсорбенты. Способы, в основе которых положен принцип просеивания, относится к гель-хроматографии (гель-проникающей хроматографии), а при определенном размере пор – к способу молекулярного отсеивания (молекулярно-ситовой способ).

Если неподвижная фаза – твердая, обычно преобладает адсорбция; жидкую неподвижную фазу (воду, органические растворители) наносят на твердые носители, которые удерживают ее адсорбционно, частично при набухании. Вследствие этого адсорбционные и распределительные равновесия до известной степени всегда сосуществуют.

На хроматографических колонках обычно работают с макроколичествами. Общая схема прибора для хроматографии на колонке показана на рис. 3. Обнаружение различающихся фракций осуществляют специальными приборами, большей частью обычными способами – потенциометрическим, кондуктометрическим, диэлькометрическим методом, рефрактометрией, поляриметрией, флуориметрией и, наконец, радиометрическим.

Для разделения милли - и микроколичеств особенно удобна хроматография в тонком слое, так же как и ее разновидность – хроматография на тонком слое целлюлозы (на бумаге) или реже – на стеклянном волокне.

В обоих методах подлежащую исследованию пробу наносят микропипеткой на место старта. На рис.4 показаны различные способы хроматографии на бумаге. Разделение можно сделать еще более эффективным, если выполнить второе разделение в направлении, перпендикулярном первоначальному, пользуясь другим растворителем (двумерная хроматография). Этим способом удалось, например, отделить значительное число аминокислот или алкалоидов друг от друга.

Особую разновидность горизонтального метода представляет собой способ хроматографии с круговой печью по Вейсу. Для нее применяют прибор с обогревом, дающие, кроме того, возможность работать с газообразными реактивами. Этим способом хорошо удается разделять неорганические катионы и анионы.

В тонкослойной хроматографии чаще всего пользуются восходящим способом. Обнаружение невидимых компонентов проводят с помощью цветных реакций после опрыскивания жидкими реактивами, а выделение – вырезанием пятен из бумажной хроматограммы или соскребанием тонкого слоя адсорбента и элюированием из него. Для однозначной идентификации необходимо одновременное хроматографирование эталонных образцов.