8.4. Способы детектирования

Работа детекторов основана на из­мерении таких физических и физико-химическюс свойств подвижной фазы и определяемых веществ, которые зависят от количества и природы вещества. Сигнал детектора А_i на вещество i описывается выражением

где k- коэффициент пропорциональности; a_io(с) - функция, описываю­щая зависимость аналитического сигнала элюата a_io от концентрации дан­ного вещества с в подвижной фазе; а_о - аналитический сигнал подвижной фазы. Величину сигнала А_i можно использовать в количественном анализе лишь в том случае, если А_i = kc , практически эта зависимость может иметь вид А_i = kc^x , где х - число, характеризующее степень отклонения данной зависимости от линейной (рис.10.).

С уществует три способа детектирования; прямой, непрямой (косвенное детектирование) и с послеколоночной реакцией. Прямое детектирование проводят по увеличению сигнала детектора А_i (оптической плот­ности, электропроводности, теплопроводно­сти, тока ионизации и др.) при прохождении через детектор зоны определяемого вещества. Непрямое детектирование проводят по уменьшению сигнала детектора А_i при про­хождении через него зоны определяемого вещества.

Рис.10. Линейность выходного сигнала детектора

В газовой и жидкост­ной хроматографии применяется общий подход к выбору детектора, который зависит от числа определяемых соединений, их концентрации в смеси и желаемого времени анализа. Для определения большого числа соединений в одном образце используют универсаль­ный детектор. Если нужно определять несколько соединений, близких по своим свойствам, зада­чу решают с помощью селективного детекто­ра. В ряде случаев для повышения селектив­ности и уменьшения времени анализа ис­пользуют комбинации универсальных и селек­тивных детекторов. Однако, учитывая, что хроматография является многокомпонентным методом анализа, ис­пользование универсальных детекторов в этом методе предпочтительно.

ЛЕКЦИЯ 5.

9.0 Сорбенты для хроматографических разделений

С 1952 г. - времени открытия А. Мартином и А.Т. Джеймсом газо-жидкостной хроматографии - описано более тысячи видов стационарных жидких фаз. В аналитической практике используются в основном 10-15 типов жидких неподвижных фаз. Особенно популярны полиметилсилоксаны типа SE-30 и OV-1, которые стабильны до температуры 300-350°С в режиме программирования температуры колонки. Это - неполярные фазы, и объемы удерживания сорбатов на них практически пропорциональны их температурам кипения. Выпускается широкий ассортимент твердых сорбентов для адсорбционной газовой хроматографии. Для разделения и анализа газов (Не, Ne, Hz, Ar, Kr, Xe, HD, D2, HT, DT, 2, O2, N2 CH4, C2H4, CD4, C2D6, CO, NO) имеются однороднопористые цеолиты (молекулярные сита) и карбосита, для универсального применения разработаны макропористые адсорбенты - силохромы, порасилы, пористые стекла, карбопаки, пористые полимеры (тенакс, хромосорб 101 и 103) и др. В России наиболее распространена газожидкостная хроматография, когда на поверхности пористого носителя адсорбируется тонкий слой жидкофазного (желательно, полярного) компонента. На этом методе основаны анализы различных компонентов органического синтеза промышленности нефтепереработки, выпуска бензинов, каучуков, метанола и аммиака.

Сорбенты для высокоэффективной газо-жидкостной хроматографии чаще всего представляют собой сферические микрочастицы (диаметр 3-5 мкм) макропористых оксидов кремния, реже алюминия. Если требуется повышенная гидролитическая стабильность материала колонок, используют пористые оксиды циркония или титана. Из органических материалов применяют пористый углерод и сополимеры стирола с дивинилбензолом. При разделении низкомолекулярных соединений оптимальным считается диаметр пор жесткой матрицы сорбента 100-150 А (ангстрем); крупные поры около 300 А необходимы для разделения белков, нуклеиновых кислот и синтетических макромолекул. Поверхность сорбентов на основе силикагелей обычно подвергают модифицированию химической прививкой алкильных цепей, которые могут содержать и полярные функциональные группы. Для повышения химической стабильности материала и предотвращения размывания хроматографических зон за счет неконтролируемых взаимодействий с остаточными силанольными группами последние блокируются обработкой триметилхлорсиланом.

Более частое применение в высокоэффективной газо-жидкостной хроматографии находят сорбенты с привитыми алкильными группами C8 и С18. Фирмы выпускают сотни марок подобных сорбентов, которые существенно различаются содержанием органической фазы, величинами фактора удерживания, эффективности, гидрофобности, стерической селективности, ионообменной емкости при разных значениях рН элюента, а также способностью образовывать водородные связи с сорбатом. Кроме этих универсальных типов сорбентов, выпускаются многие десятки колонок для специальных применений: хиральные, аффинные, для разделения сахаров, аминокислот, органических кислот, лекарств, катехоламинов, прямого анализа физиологических жидкостей и т.д. Довольно модными становятся сорбенты с молекулярными "отпечатками" соединений, подлежащие селективной сорбции, но эффективность таких колонок крайне мала, хотя и это направление продолжает интенсивно исследоваться. Данное направление можно назвать матричной хроматографией, в основе которой, так же как в матричном катализе, заложена идея приготовления сорбентов или катализаторов в среде соединений, которые затем, оставляя отпечатки своих молекул на поверхности, будут на этом адсорбенте лучше разделяться(матричная хроматография), или превращаться (матричный катализ).

В последние годы в высокоэффективной газо-жидкостной хроматографии все чаще применяются полимерные сорбенты на основе полистирола-дивинилбензола, оксиэтилметакрилата и др. Многообещающие результаты получены с сорбентами на основе сверхсшитого полистирола, отличающегося инертностью и совместимостью с любыми жидкими фазами.

В хроматографии до сих по используются первые неподвижные фазы, такие, как силикагель, активированный уголь, кирпич (ИНЗ-600), молекулярные сита(цеолиты) и ряд других, на которых, при их тщательном приготовлении и модифицировании, можно разделять для хроматографического анализа различные вещества.