3. Обработка полученных результатов

Качественная оценка хроматограммы заключается в определении положения пятна или полосы. Характеристикой подвижности данного соединения, хроматографируемого на данном сорбенте, в данном элюенте и в данных конкретных условиях опыта является величина R_f, (0 до 1,0) - (relative to front), которая определяет или характеризует положение хроматографической зоны анализируемого вещества относительно фронта элюента после проведения разделения.

Величина R_f рассчитывается как отношение расстояния от центра хроматографической зоны исследуемого соединения до линии старта (b) к расстоянию (а), которое прошел элюент от линии старта до линии фронта (Рисунок 6):

где а - расстояние от центра пятна до стартовой линии, мм; b - расстояние от фронта растворителя до стартовой линии, мм; c - расстояние от центра пятна вещества сравнения до стартовой линии, мм.

Результаты расчета величины и представлены в таблице 1, b - расстояние от фронта растворителя до стартовой линии, равное 100 мм.

Таблица 1 – Результаты расчета величины и

Анализируемое вещество	Величина	Моно-	Би-	Три-	Тетра- и смолы
Масляный дистиллят		0,42	0,63	0,74	0,9
		8,40	3,15	1,48	1,17
Вакуумный газойль		0,04	0,29	0,52	0,73
		0,80	1,45	1,04	0,95

Рисунок 6 – Полученная хроматограмма веществ и сравниваемого стандартного раствора

Выводы

1) Предложенная схема ступенчатого элюирования является классической и хорошо обоснованной для разделения нефтяных фракций по типу ароматичности.

• Стадия 1 (гептан): полярность близка к нулю. Элюирует только насыщенные углеводороды (алканы, циклоалканы). Они не представлены в таблице, так как анализ, судя по данным, сфокусирован на ароматических компонентах. Эта стадия очищает зону старта.

• Стадия 2 (гептан:толуол 95:5): слабо-полярная смесь. Рассчитана на селективное элюирование моноароматических углеводородов. Низкое содержание толуола обеспечивает их медленное и, следовательно, лучшее разделение между собой.

• Стадия 3 (гептан:толуол 85:15): умеренно-полярная смесь. Увеличена сила элюирования для вымывания более сильно сорбирующихся диароматических углеводородов.

• Стадия 4 (толуол, 100%): сильно полярный элюент. Предназначен для десорбции всех оставшихся полиароматических углеводородов (три-, тетра-) и смол. Короткое расстояние прохождения (3 см) объясняется тем, что на этой стадии важно быстро "снять" все тяжелые компоненты с колонки для ее регенерации.

Состав подвижных фаз и последовательность их применения идеально подходят для поставленной задачи разделения на группы и обессмоливания. Величина R_f в таблице 1 показывает суммарную подвижность каждого типа ароматических соединений, достигнутая к концу ступенчатого элюирования.

2) Различия в значениях величин Rf и Rc указывают на разницу в химическом составе фракций.

- Моноароматические соединения в масляном дистилляте (R_f = 0,42) хорошо переместились в слабо-полярном элюенте (стадия 2). Это указывает на то, что моноароматика в этой фракции – это типичные, относительно низкомолекулярные алкилбензолы с умеренной длиной боковых цепей.

А в вакуумном газойле чрезвычайно низкое значение (R_f = 0,04). Это означает, что даже на стадии 2 (5 % толуола) практически ни один из компонентов, отнесенных к моноароматическим, не элюировался. Следовательно, эти соединения имеют очень длинные алкильные цепи (высокую молекулярную массу), что увеличивает энергию дисперсионного взаимодействия с сорбентом или являются моноароматическими с конденсированными нафтеновыми кольцами (например, инданы, тетралины), что также повышает сорбцию.

В вакуумном газойле нет легких моноароматических соединений, а присутствуют возможно тяжелые, высококипящие структуры, которые в стандартных условиях могут элюироваться вместе с более полярными фракциями.

- Ди-, полиароматические соединения и смолы:

Для всех этих групп R_f у масляного дистиллята выше, чем у вакуумного газойля. Это доказывает, что ароматические ядра в вакуумном газойле в среднем более конденсированы, менее замещены алкильными группами и, следовательно, более полярны и сильнее сорбируются. Даже при использовании чистого толуола (стадия 4) они продвинулись меньше, чем аналогичные группы из более легкой фракции.

Величина R_c показывает селективность разделения внутри одного образца. В масляном дистилляте значения Rc резко падают (би- и моноароматика) в ряду 8,4 > 3,15 > 1,48 > 1,17. В норме R_c для последующих фракций должна быть меньше 1, так как они элюируются позже моноаренов. Полученные значения больше 1, что говорит о том, что в данных условиях моноароматические соединения данного дистиллята ведет себя аномально, имея наименьшую суммарную подвижность. Это может указывать на то, что в нее попали тяжелые, плохо элюируемые толуолом смолистые компоненты, которые были условно отнесены к моноароматическим по какому-то другому признаку (например, по УФ-детекции на определенной длине волны). Интерпретация данных для масляного дистиллята по R_c некорректна из-за аномально низкой подвижности его моноароматических соединений.

В вакуумном газойле величина R_c последовательно уменьшается в ряду 1,0 > 1,45 > 1,04 -> 0,95. То есть биароматические соединения элюировались дальше моноароматических (R_c >1), а три- и тетраароматические соединения еще ближе к старту (R_c <1), что и ожидается для более сильно удерживаемых соединений. Это подтверждает, что методика адекватно работает для вакуумного газойля, четко разделяя группы по возрастающей полярности.