Семинар по хроматографическим методам анализа по теме «Закономерности удерживания веществ в хроматографии и выбор метода разделения»

Цель семинара: обсудить основные закономерности удерживания, разделения и определения веществ в различных вариантах газовой и жидкостной хроматографии, что позволяет обосновать выбор варианта метода для решения различных аналитических задач. В основу семинара положен теоретический материал, изложенный в учебнике «Основы аналитической химии» (глава 8), а также содержащийся в курсе лекций «Хроматографические методы анализа» (лектор д.х.н. А.В. Пирогов)

План семинара:

1. Закономерности удерживания в газовой хроматографии (требования к веществам; варианты метода; факторы, влияющие на удерживание соединений)

1.1. Детекторы в газовой хроматографии

2. Закономерности удерживания в жидкостной хроматографии хроматографии

2.1. Разделение веществ с высокой молекулярной массой

2. Нормально-фазовая и обращено-фазовая ВЭЖХ

2.3. Подавление ионизации в высокоэффективной жидкостной хроматографии

2.4. Детекторы в ВЭЖХ

2.5. Ионная высокоэффективная жидкостная хроматография

2.6. Тонкослойная жидкостная хроматография

3. Выбор хроматографического метода

1. Закономерности удерживания в газовой хроматографии

В газовой хроматографии (ГХ) разделение основано на взаимодействии вещества с неподвижной фазой. Подвижная фаза – газ-носитель играет лишь транспортную роль.

У доступных в настоящее время колонок для ГХ верхний температурный предел составляет около 350 ^оС. Поэтому обязательным условием применимости метода ГХ является достаточная летучесть вещества при этой температуре. Это условие выполняется для соединений с молекулярной массой не выше 300 ^оС. Второе условие, которое более актуально при высоких температурах колонки – это термостабильность вещества, как в колонке, так и в испарителе, где температура обычно несколько выше, чем в колонке. Из-за ограниченной стабильности органических соединений часто применение высоких температур мало приемлемо. Применение твердых адсорбентов, устойчивых при высоких температурах, усугубляет проблему термолабильности из-за высокой каталитической активности адсорбентов. Таким образом, возможности ГХ для определения органических соединений существенно ограничены. Выделяют следующие варианты метода: газо-тведофазная (газо-адсорбционная)- ГАХ, газо-жидкостная (распределительная) – ГЖХ. Если вещества недостаточно летучи и термостабильны, их предварительно с помощью химических реакций переводят в летучие и термостабильные производные (дериватизируют), а затем уже разделяют. Такой метод называется реакционной газовой хроматографией.

В ГАХ неподвижной фазой служит твердый адсорбент, на котором вещества обратимо сорбируются. Время удерживания зависит от температуры кипения вещества (чем она меньше, тем меньше время удерживания), а также от сродства к сорбенту (например, на полярном сорбенте при равной летучести сильнее удерживаются более полярные соединения).

В ГЖХ неподвижной фазой является вязкая, нелетучая, термостабильная жидкость, нанесенная тонкой пленкой на инертный носитель (адсорбент). Вещества растворяются в неподвижной фазе. Удерживание зависит от летучести и от растворимости вещества в неподвижной фазе. Чем меньше температура кипения и хуже растворимость в неподвижной фазе, тем меньше время удерживания. Подобное растворяется в подобном, поэтому для разделения полярных веществ применяют полярные фазы, неполярных – неполярные.

Полярность важный параметр в хроматографии, он определенным образом учитывает сумму дисперсионных, ориентационных (диполь-дипольных), индуцированных диполь-дипольных и специфических (прежде всего кислотно-основных) взаимодействий между веществом и неподвижной фазой. Для неполярных соединений характерны лишь дисперсионные взаимодействия, для сильно полярных соединений характерны все эти взаимодействия и велик вклад специфических взаимодействий.