Разделение смеси в колонке и хроматограмма, полученная методом элюентной хроматографии (сорбируемость веществ увеличивается в ряду (А<В<С)

проба Элюент

(А+В+С)

время

Подвижная и неподвижная фазы

Подвижная фаза в газовой хроматографии представляет собой не просто газообразную пробу анализируемой смеси, а пробу, вводимую в непрерывный поток инертного газа (“носителя”). Аналогично - в жидкостной хроматографии. В качестве газа-

носителя обычно используются очищенный азот или гелий, реже - водород или аргон. Эти газы не должны удерживаться на колонке и давать сигнал детектора. В жидкостной

хроматографии элюент может представлять собой как чистую жидкость, так и различные смеси.

Требования к неподвижной фазе различаются в зависимости от метода хроматографии.

В адсорбционной хроматографии твердая фаза представляет собой сорбент.

Враспределительной - твердый носитель используют для того, чтобы нанести на него тонкую пленку жидкости, в которой происходит процесс разделения компонентов при передвижении по колонке.

Подвижная и неподвижная фазы (продолжение)

Требования к неподвижной фазе : она должна

-обладать максимально возможной поглотительной способностью, различающейся для разных компонентов смеси;

-быть устойчивой в среде, в которой используется;

-быть дешевой и доступной.

.На практике используются чаще всего активированный уголь, силикагель, алюмогель, цеолиты и синтетические материалы на их основе. В распределительной хроматографии в качестве носителя неподвижной жидкой фазы чаще других используются кизельгур (диатомит), стеклянные или тефлоновые микрошарики.

Самой неподвижной жидкой фазой служат высокомолекулярные углеводороды (например, сквалан), кремнийорганические соединения, фталаты, вазелиновое и силиконовое масла. Неподвижная жидкая фаза. должна обладать

селективностью к разделяемым компонентам, химической инертностью, термической устойчивостью, практически не удерживать элюент и быть в условиях проведения эксперимента нелетучей.

Хроматографические

параметры

Для характеристики истинной удерживающей способности используют

исправленное (приведенное) время удерживания tR/:

tR/ = tR - tm

Исправленный удерживаемый объем VR/ соответственно:

VR/ = VR - Vm

При постоянных условиях хроматографирования (скорость потока, давление, температура, состав фаз) значения tR/ и VR/ строго воспроизводимы и могут быть использованы для идентификации.

Каждый пик на хроматограмме характеризуется высотой, шириной и площадью. Ширина пика W равна основанию треугольника, образованного касательными к левой и правой ветвям пика. Расстояние между точками контура на половине его высоты W' называют полушириной пика. Высотой пика считают либо величину h, либо h/.

Теория теоретических тарелок.

Эта теория позволяет описать движение зоны компонента, экспериментально оценить ширину полосы и эффективность колонки.

Теория основана на допущениях:

1)хроматографическая колонка состоит из определенного числа узких слоев сорбента (“теоретических тарелок”);

2)равновесие на каждой тарелке между неподвижной (НФ) и подвижной фазами (ПФ) устанавливается мгновенно.

Число теоретических тарелок (N) может служить количественной мерой эффективности колонки. Для её оценки используют также высоту, эквивалентную теоретической тарелке (ВЭТТ, Н). Эта величина связана с длиной колонки (L) и числом теоретических тарелок (N):

где tR/- приведенное время удерживания компонента в колонке; W- ширина пика.

Кинетическая теория хроматографии

Согласно кинетической теории, размывание хроматографических пиков обусловлено, главным образом, тремя независимыми процессами:

вихревой диффузией, молекулярной диффузией и сопротивлением массопереносу. К счастью, степень влияния этих процессов определяется в основном такими контролируемыми переменными, как скорость потока, размер частиц наполнителя колонки и толщина пленки неподвижной жидкой фазы.

Из положений теории следует, что эффективность хроматографической колонки имеет сложную зависимость от скорости ПФ и выражается кривой, минимум которой соответствует оптимальному значению Н. Задача экспериментатора - найти оптимальную скорость потока.

В целом, для повышения эффективности колонки необходимо

уменьшать размер частиц, улучшать упаковку, подбирать оптимальную линейную скорость потока и маловязкие подвижные фазы (их толщина должна быть небольшой).

Газовая хроматография

•Газовая хроматография может быть применена для разделения и определения смесей веществ, которые могут быть легко переведены в газообразное состояние при сравнительно невысоких температурах (обычно – не выше2500C). Среди вариантов ГХ газо-жидкостный распространен несколько больше, чем газо-твердофазный.

•Основными узлами хроматографической установки являются дозатор

(система для ввода пробы), хроматографическая колонка и детек- тор. Кроме того, в установке имеются устройства для подачи газа-но- сителя или растворителя, для преобразования импульса детектора в соответствующий сигнал. Дозатор предназначен для точного количе- ственного отбора пробы и введения ее в хроматографическую колонку. Одним из основных требований к дозатору является воспроизводи- мость размера пробы и постоянство условий ее введения в колонку. Кроме того, введение пробы не должно вызывать резкого изменения условий работы колонки и других узлов хроматографической установ-ки, а внутренняя поверхность дозатора не должна обладать каталити- ческой или адсорбционной активностью по отношению к пробе. Газообразные и жидкие пробы обычно вводят с помощью специальных шприцев,Твердые пробы вводятся после перевода их в раствор или с помощью игольного ушка испарением пробы в нагретом дозаторе.

Газовая хроматография (продолжение)

•Детекторы классифицируют по различным признакам.

•1) по способу регистрации вещества:

•универсальные - регистрирующие многие вещества; селективные - чувствительные к химическим соедине-ниям определённых классов;

•специфические - обладающие очень высокой селектив- ностью.

•2) по способу записи хроматограмм детекторы делятся на:

•интегральные (такие детекторы регистрируют суммар-ное количество компонента, вышедшего из колонки за определенный промежуток времени);

•дифференциальные (мгновенно регистрируют изменение какого-либо свойства, связанного с появлением вещества в подвижной фазе (ПФ).

Характеристики детектора

•1) чувствительность - отношение сигнала детектора к количеству обнаруженного им вещества: чем больше это отношение, тем выше чувствительность детектора;

•2) воспроизводимость результатов - количественной мерой служит стандартное отклонение серии сигналов при вводе в хроматограф одних и тех же проб;

•3) стабильность работы - низкая чувствительность к колебаниям температуры и скорости потока подвижной фазы (ПФ);

•4) предел обнаружения (детектирования) - минимальное определяемое количество вещества, которое вызывает сигнал (h), равный удвоенному (иногда утроенному) сигналу шума (N):Nh=2N

•5) диапазон линейности сигнала - интервал линейной зависимости величины аналитического сигнала от концентрации вещества в пробе.