Общие требования к выполнению лабораторных работ

Предлагаемые лабораторные работы в подавляющем большинстве рассчитаны на использование хроматографов «ЦВЕТ» и «Кристалл». Однако можно применять и другие газовые хроматографы, не уступающие по своим возможностям рекомендуемым. Успешное выполнение лабораторной работы предполагает обязательное усвоение теоретического материала в объеме программы лекционного курса по газожидкостной хроматографии, ознакомление с аппаратурой и неукоснительное соблюдение правил ее эксплуатации. Лишь при выполнении этих условий студенты не выйдут за рамки отпущенного им лимита времени (4 часа на каждую работу), а к концу практикума смогут приобрести необходимые навыки по проведению типовых хроматографических анализов.

ВНИМАНИЕ! Студентам разрешается приступать к той или иной практической работе лишь после согласования с преподавателем основных этапов ее выполнения и последовательности операций: по включению и выведению хроматографа на рабочий режим; по проведению собственно хроматографического анализа; по обработке полученных хроматограмм. С полученными от лаборанта для выполнения той или иной работы инструментами и, особенно, микрошприцами необходимо обращаться бережно. Внимательно ознакомьтесь с инструкцией по их эксплуатации. Не забывайте промывать микрошприцы подходящим растворителем и просушивать их в струе воздуха от компрессора или в вакууме водоструйного насоса, перед дозированием каждого очередного анализируемого образца. Пренебрежение этой процедурой может привести к значительному искажению результатов анализа. О каждой выполненной лабораторной работе должен быть составлен отчет в рабочей тетради. Вместе с отчетом преподавателю необходимо предъявлять итоговые хроматограммы. Хроматограмма должна рассматриваться как рабочий документ, на котором непосредственно во время работы студент должен обязательно записывать все условия проведения анализа, количество (дозу) и название анализируемого образца, отмечать момент ввода пробы и делать, кроме того, вспомогательные заметки, облегчающие расшифровку хроматограмм. Последовательность выполнения и количество лабораторных работ во время практикума, определяется преподавателем и индивидуальна для каждого студента. Рекомендуемые режимы работы хроматографа являются ориентировочными, оптимальный режим определяется экспериментально непосредственно при подготовке к конкретному анализу и выполняется под руководством преподавателя.

В приложении 2 приведен образец оформления лабораторных работ.

Основы ГазовОй хроматографиИ

Газовая хроматография  метод разделения летучих соединений. Поскольку в процессе разделения анализируемые вещества должны находиться в газообразном состоянии, что достигается в большинстве случаев путем подъема температуры до соответствующего уровня, газовой хроматографией могут быть проанализированы газообразные, жидкие и твердые многокомпонентные смеси, содержащие вещества с молекулярной массой, как правило, ниже 400, удовлетворяющие определенным требованиям, главные из которых  достаточная летучесть, термостабильность, инертность в условиях разделения. Быстрое и полное разделение можно провести, если упругость паров анализируемых веществ при рабочей температуре колонки составляет не менее 1 мм рт.ст. Количественно определить содержание того или иного компонента анализируемого вещества можно только, если вещество термостойко, т. е. испаряется в дозаторе (испарителе) колонки и элюируется из нее без разложения или др. превращений. Если разложение вещества происходит, на хроматограмме появляются трудноидентифицируемые ложные пики продуктов превращения. Инертность анализируемого вещества состоит в том, что оно не должно образовывать прочных соединений с адсорбентом или устойчивых сольватов при растворении в неподвижной жидкой фазе, а также реагировать с материалами, из которых изготовлены детали хроматографа.

Отличительной особенностью газовой хроматографии от других методов хроматографических разделений является то, что используемая подвижная фаза должна обязательно находится в газообразном состоянии и выполнять роль газа-носителя, перемещающего разделяемые соединения по колонке. В качестве газов-носителей могут быть использованы индивидуальные газы, газообразные соединения или смеси газов и газообразных соединений.

Характерными особенностями газовой хроматографии являются:

• Высокая разделительная способность: по своим возможностям анализа многокомпонентных смесей газовая хроматография не имеет конкурентов. Ни один другой метод не позволяет анализировать фракции нефти, состоящие из сотен компонентов, в течение одного часа.

• Универсальность: разделение и анализ самых различных смесей – от низкокипящих газов до смесей жидких и твердых веществ с темпе-ратурой кипения до 500 ^оС и выше – характеризует универсальность метода. В нефтехимической и газовой промышленности 90100 % всех анализов можно выполнять методом газовой хроматографии.

• Высокая чувствительность: высокая чувствительность метода

обусловлена тем, что применяемые детектирующие системы позволяют надежно определять концентрации 10^-8 – 10^-9 мг/мл. Используя методы концентрирования и селективные детекторы, можно определять микропримеси с концентрациями до 10^-10 %.

• Экспрессность: экспрессность газовой хроматографии подчеркивается тем, что продолжительность разделения в большинстве случаев составляет 1015 минут, иногда при разделении многокомпонентных смесей 11.5 часа. Однако за это время анализируется несколько десятков или сотен компонентов. В некоторых специальных случаях время разделения может быть меньше одной минуты.

• Легкость аппаратурного оформления: газовые хроматографы относительно дешевы, достаточно надежны, имеется возможность полной автоматизации процесса анализа.

• Малый размер пробы: газовая хроматография по существу метод микроанализа, поскольку для анализа достаточно пробы в десятые доли мг.

• Высокая точность анализа: погрешность измерений 5 % относительных легко достигается практически на любой газохроматографи-ческой аппаратуре. В специальных условиях достигается погрешность 0.0010.002 % относительных.

Следует отметить и существующие ограничения метода газовой хроматографии:

• невозможность разделения и анализа смесей нелетучих соединений;

• осложнения при разделении и анализе термически нестабильных соединений;

невозможность разделения и анализа соединений, способных к диссоциации в анализируемых растворах (разделение ионов)

Любая газохроматографическая установка обязательно должна содержать следующий перечень узлов:

• источник газа-носителя;

• систему подготовки и регулереовким подачи подвижной фазы;

• устройство для ввода пробы;

• хроматографическая колонка;

• детектор;

• термостат колонки и термостат детектора;

• систему сбора данных;

П ринципиальная схема установки для газовой хроматографии приведена на рис. 1.2.

Рассмотрим назначение и устройство основных узлов газохроматографической установки.