6.) Газохроматографический анализ. Газо-адсорбционная и газожидкостная хроматография. Техника выполнения анализа. Преимущества и недостатки газохроматографического определения. Области применения.
Газовая хроматография – процесс разделения компонентов смеси, основанный на различии в равновесном распределении компонентов между двумя фазами- газом-носителем(подвижная фаза) и либо твердой фазой,либо жидкостью, нанесенной в виде тонкой пленки на поверхность твердого носителя или стенки хроматографической колонки. В первом случае метод называется газоадсорбционной хроматографией, во втором газожидкостной (распределительной ) хроматографией.
Газо-адсорбционная хроматография – метод анализа смесей газов и легколетучих веществ. Разделение основано на различии в адсорбции на поверхности твердого носителя(адсорбента). Адсорбция молекул из газовой фазы, т.е. концентрированно их на поверхности раздела твердой и газообразной фаз, происходит за счет межмолекулярных взаимодействий (дисперсионных, ориентационных, индукционных), имеющих электростатическую природу. В качестве адсорбентов для ГАХ в основном используют активные угли, силикагели, пористое стекло, оксид алюминия. Наиболее широко метод газоадсорбционной хроматографии применяют для анализа смесей газов и низкокипящих углеводородов, не содержащих активных функциональных групп.
Метод газо- адсорбционной хроматографии обычно используют для оценки содержания в атмосферном воздухе кислорода, водорода, метана, углекислого газа, окиси углерода, окислов азота, хлора, диоксида серы, сероводорода и сероуглерода.
Газо-жидкостная хроматография - механизм распределения компонентов между носителем и неподвижной жидкой фазой основан на растворении их в жидкой фазе. Селективность зависит от двух факторов: упругости пара определяемого вещества и его коэффициента активности в жидкой фазе. Неподвижные фазы должны быть химически и термически стабильны, смачивать носитель и наноситься на его поверхность равномерной пленкой. Различают жидкие фазы трех типов: неполярные (насыщенные углеводороды и др.), умеренно полярные (сложные эфиры, нитрилы и др.) и полярные (полигликоли, гидроксиламииы и др.). Наиболее часто используют диатомитовые носители, стеклянные шарики, силикагель и политетрафторэтилен.
Метод газо-жидкостной хроматографии применяется для определения широкого круга соединений в атмосферном воздухе и воздухе жилых и производственных помещений, различных водах и почве.
Техника газовой хроматографии.
Газохроматографич. разделение и анализ осуществляются в спец. приборе – газовом хроматографе. В ходе эксперимента газ-носитель из баллона повыш. давления непрерывно поступает в блок подготовки, где дополнительно очищается. Устройство для ввода пробы обычно представляет собой проточную независимо термостатируемую цилиндрич. камеру. Анализируемая проба (1-10мкл) вводится в поток газа при повыш. т-ре дозатором(напр., шприцем) через резиновую термостойкую мембрану. Существуют также автоматич. системы ввода проб (самплеры). Жидкая проба быстро испаряется и потоком газа переносится в хроматографич. колонку, находящуюся в термостате. Разделение обычно проводят при 20-400 °С, но иногда (в осн. при разделении изотопов низкокипящих газов) при значительно более низких т-pax - до т-ры кипения жидкого азота. Для аналит. разделения используют насадочные колонки дл. 0,5-5 м и диам. 0,2-0,6 см, а также капиллярные полые колонки дл. 10-100 м и диам. 0,1-1 мм, и капиллярные насадочные колонки дл. 0,1-20м. Насадкой служат твердый сорбент с развитой пов-стью (50-500 м2/г) или твердый макропористый носитель с уд. пов-стью 0,2-2,0 м2/г, на к-рую тонким слоем нанесена нелетучая жидкость - неподвижная жидкая фаза. Масса жидкой фазы составляет обычно 2-20% от массы носителя. Средний диаметр частиц сорбента 0,1-0,4 мм (колонку заполняют близкими по размеру частицами). Применяют также (обычно в капиллярных наса-дочных колонках) микронасадки с диаметром частиц сорбента 10-50 мкм.
Зоны разделенных компонентов в потоке газа поступают в детекторы хроматографические. В газовой хроматографии используются практически только дифференциальные детекторы (катарометр, пламенно-ионизационный, электронно-захватный, пламенно-фотометрический). Регистратор записывает изменение сигнала во времени. Полученная диаграмма наз. хроматограммой
Достоинства газовой хроматографии: - возможность идентификации и количественного определения инди- видуальных компонентов сложных смесей; - возможность изучения различных свойств веществ и физико- химических взаимодействий в газах, жидкостях и на поверхности твёрдых тел; - высокая чёткость разделения и быстрота процесса; - возможность исследования микропроб и автоматической записи ре- зультатов; - возможность анализа широкого круга объектов – от лёгких газов до высокомолекулярных органических соединений; - возможность выделения чистых веществ в препаративном и про- мышленном масштабе.
Применение.
С помощью газовой хроматографии проводят качеств. и количеств. анализ термически стабильных орг. и неорг. соед., давление пара к-рых при т-ре колонки превышает 0,001 мм рт. ст. (0,13 Па). Газовая хроматография позволяет определять соед., находящиеся в анализируемых пробах в очень малых концентрациях -10-4-10-8%. Широко используется газовая хроматография и для определения разл. физ.-хим. характеристик (констант межфазного распределения, коэф. активности, констант скорости и равновесия хим. р-ций, коэф. диффузии и др.).
7.) Жидкостная хроматография. Теоретические основы, области применения, достоинства и недостатки. Классическая жидкостная хроматография и ВЭЖХ. Устройство жидкостного хроматографа. Детекторы (спектральный, электрохимические).
Жидкостная хроматография – вид хроматографии, в которой подвижной фазой (элюентом) служит жидкость. Неподвижной фазой может быть твердый сорбент, твердый носитель с нанесенной на его поверхность жидкостью или гель. В настоящее время широко используется как классическая, так и высокоэффективная жидкостная хроматография.
Область применения – ее используют для анализа продуктов химических и нефтехимических синтеза, анализ качества мономеров, изучение молекулярно-массового распределения и распределения по типам функциональности.
В классическом варианте жидкостной хроматографии в стеклянную колонку длиной 1-2 м, заполненную сорбентом (размер частичек ≥100 мкм), вводят анализируемую пробу и пропускают элюэнт. Скорость продвижения элюэнта под действием силы тяготения мала, а анализ очень длительный. Вследствие использования сорбентов с размером зерен 10-30 мкм, поверхностно- и объемно-пористых сорбентов с размером частичек 5-10 мкм, насосов высокого давления и чувствительных детекторов состоялся переход от классической жидкостной хроматографии к ВЭЖХ.
ВЭЖХ - фармакопейный метод анализа, рекомендованный для контроля качества субстанций, лекарственного растительного сырья, готовых лекарственных средств за рядом показателей качества (тождественность, содержание примесей, количественное определение, однородность содержания, растворение).
Основные виды детекторов
Наиболее распространенным детектором в адсорбционной ВЭЖХ является спектрофотометрический. В процессе элюирования веществ в специально сконструированной микрокювете измеряется оптическая плотность элюата при заранее выбранной длине волны, соответствующей максимуму поглощения определяемых веществ.
Принцип действия флуориметрического детектора основан на измерении флуоресцентного излучения поглощенного света.
Амперометрический детектор применяют для определения органических соединений, которые могут быть окислены на поверхности твердого электрода.
Кондуктометрический детектор используют для определения неорганических анионов и катионов в ионной хроматографии. Принцип его работы основан на измерении электропроводности подвижной фазы в процессе элюирования вещества