14.2. Параметри хроматограми

Якщо на виході із шару сорбенту реєструвати зміну в часі (або об’ємі рухомої фази) якої-небудь властивості потоку рухомої фази, то на стрічці реєстратора запишеться вихідна хроматографічна крива– хроматограма (рис. 11). Параметри вихідної кривої – параметри утримання – можуть служити засобом вираження результатів хроматографічного розподілу суміші речовин.

Рис. 11. Диференціальна хроматограма двох компонентів:

1 – нульова лінія; 2 – пік не сорбуємого компонента; 3 і 4 – піки цільових компонентів

Сорбційна здатність нерухомої фази стосовно поділюваних речовин характеризується часом утримання t. Це – відстань на хроматограмі від моменту введення речовини в шар сорбенту до моменту появи речовини в максимальній концентрації в потоці рухомої фази на вході із шару сорбенту .

Об’єм рухомої фази, що пройшов через шар сорбенту, називають об’ємом утримання V_R:

V_R = t∙ v,

де v – об'ємна швидкість рухомої фази,

V_R,t – обсяг (час) утримання компоненту.

Висота вихідної кривої (піка) h – це перпендикуляр, опущений з максимуму піка на нульову лінію. Нульова лінія – частина хроматограми, отримана при реєстрації сигналу детектора під час виходу зі стовпчика чистої рухомої фази. Ширина піка μ – відрізок, що відтинається на нульовій лінії дотичними до кривої в крапках перегину, його половина – відстань між точками контуру піка на середині висоти μ_0,5.

14.3. Ефективність хроматографічного розподілу

В хроматографічному процесі речовина, що переміщається уздовж шару сорбенту, розподіляється між рухомою і нерухомою фазами і зона речовини розмивається. Чим більше розмивання зон двох сусідніх компонентів, тим складніше їх розділити. Мірою розмивання хроматографічної зони є висота, еквівалентна теоретичній тарілці (ВЕТТ або Н).

Для колоночної хроматографії кількість теоретичних тарілок N розраховують за формулою:

N = 5,54 (t / μ_0,5 )²

ВЕТТ розраховують за формулою ВЕTT = L / N, де L – довжина колонки, мм.

Чим менше ВЕТТ, тим ефективніше працює колонка, тим більш вузькими стають піки на хроматограмі.

Для кількісної оцінки хроматографічного розподілу використовують критерії, що характеризують якість розподілу в залежності від параметрів і умов виміру – природи сорбенту, температури, особливостей фаз тощо. До них відносять ступінь розподілу α, критерій селективності К_C, критерій розподілу R.

Ступінь розподілу α змінюється від 1 до ∞ і характеризує відносне утримання компонентів суміші і селективність нерухомої фази. Величину α розраховують за формулою через V_R або t

α = ( t_R2 – t_R0) / ( t_R1 – t_R0) = K₂ / K₁

Критерій селективності Кс змінюється від 0 до 1 і характеризує вибірковість сорбенту. Його розраховують через V_R або t за формулою:

К_С = ( t_R2 – t_R1) / ( t_R1 + t_R2)

При Кс = 0,4 компоненти розділяються цілком.

Критерій розподілу R враховує дію на повноту поділу ефективності колонки і селективності сорбенту. Його розраховують за формулою

R = 2Δt_R2,1 / (μ₁ + μ₂)

Критерій розподілу R має значення від 0 до ∞, однак уже з наближенням R до 1 компоненти суміші розділяються цілком.

Схема газового хроматографа містить чимало елементів, але головними є хроматографічна колонка та детектор (рис. 12).

2 3 4 5 9 6 7 10 11 15 16

1 8 12 скидання 13 14

Рис. 12. Схема газового хроматографа:

1 – балон зі стиснутим газом; 2,4 – регулятори витрати газу; 3 – вимірник витрати газу; 5 – фільтр; 6 – дозатор-випарник; 7 – хроматографічна колонка; 8 – термостат; 9 – мікрошприц; 10 – терморегулятор; 11 – пристрій для програмування температури; 12 – детектор; 13 – блок живлення детектора; 14 – підсилювач; 15 – дисплей; 16 – комп'ютер

У практиці газової хроматографії широко застосовують детектор, заснований на вимірі теплопровідності газу (ДТП) і полум'яно-іонізаційний детектор (ПІД). Принцип роботи детектора по теплопровідності заснований на зміні електричного опору провідника в залежності від теплопровідності НС.

Газова хроматографія на капілярних колонках (довжина 20–50 м) характеризується високою розподільною здатністю (рис. 13).

Рис. 13. Газохроматографічний аналіз спирту-сирцю на капілярній колонці

Найбільш поширений з детекторів полуменево-іонізаційний, оскільки він

є універсальним. Для визначення галогеновуглеводнів застосовують детектор електронного захоплення, а склад фосфор- і азотовмісних агрохімічних препаратів визначають за допомогою N/Р -детектора.