Детектор – устройство, регистрирующее изменение состава газа-носителя при выходе его из хроматографической колонки. Сигнал детектора преобразуется в электрический ток, усиливается и регистрируется с помощью интегратора и самописца
(8). Если из колонки выходит чистый газ-носитель, на хроматограмме это отражается в виде прямой («нулевой») линии, если выходит компонент смеси, то на хроматограмме вычерчивается хроматографический пик. Таким образом, хроматограмма, представляет зафиксированную во времени последовательность сигналов детектора
ВВОД АНАЛИЗИРУЕМОЙ ПРОБЫ
Анализируемая жидкая или газообразная проба вводится в испаритель хроматографа автоматически или с помощью газохроматографического микрошприца. В испарителе происходит перевод жидкой пробы в парообразное состояние при различной температуре в зависимости от свойств анализируемых объектов. Температура, поддерживаемая в испарителе, для низкокипящих веществ не многим больше 100°С, для высококипящих веществ она обычно составляет 200–350 °С. Чаще всего объём пробы, вводимый в испаритель хроматографа, составляет 1–10 мкл. Однако в некоторых исследованиях он может быть уменьшен до 0,1 мкл и менее. В препаративной хроматографии, имеющей целью не анализ, а выделение чистых веществ, объём жидкой пробы составляет несколько кубических сантиметров. В препаративной хроматографии на выходе из колонки устанавливают ловушки, в которых улавливаются выделенные компоненты. С потоком газа-носителя парообразная проба из испарителя поступает в хроматографическую колонку.
КОЛОНКИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ГАЗОВОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
Сердцем хроматографа является хроматографическая колонка, в которой осуществляется процесс разделения анализируемой смеси на отдельные компоненты. Хроматографическая колонка помещена в термостат, который поддерживает определенную температуру, необходимую для разделениякомпонентов смеси в газохроматографическом анализе. Материалы, из которых изготовляются колонки, должны отвечать определённым требованиям: механическая прочность, устойчивость к высоким температурам, высокая теплопроводность, не вызывать каталитического действия.
Хроматографические колонки бывают набивные и капиллярные.
ТВЁРДЫЕ НОСИТЕЛИ (СОРБЕНТЫ), ПРИМЕНЯЕМЫЕ В ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
В ГЖХ твердые носители служат для удержания на своей поверхности неподвижной жидкой фазы.
К твердым носителям, применяемым в ГЖХ, предъявляют следующие требования:
1.Носитель должен хорошо удерживать на своей поверхности НЖФ.
2.Иметь оптимальную поверхность.
3.Быть механически прочным.
4.Должен иметь малую адсорбционную способность по отношению к разделяемым веществам.
НЕПОДВИЖНЫЕ ЖИДКИЕ ФАЗЫ В ГАЗОЖИДКОСТНОЙ ХРОМАТОГРАФИИ
В качестве НЖФ в ГЖХ используют вязкие высокомолекулярные жидкости с температурой кипения 250–350°С. Взаимодействие молекул хроматографируемых веществ и НЖФ определяется силами межмолекулярного взаимодействия. Эти силы возникают более интенсивно при наличии легкополяризуемых связей –С=О,
–С=N, –СООН, а также атомов и группировок, содержащих свободные пары электронов или способные к образованию наведенных диполей –ОН, –NH2.
Способность НЖФ к образованию межмолекулярных сил условно называется полярностью жидкой фазы. Полярность НЖФ зависит от полярности и количества полярных функциональных групп, входящих в состав НЖФ.
Требования, предъявляемые к неподвижным жидким фазам
1.НЖФ должна хорошо растворять компоненты анализируемой смеси. В случае их низкой растворимости вещества быстро выйдут из колонки с газом-носителем, не разделившись.
2.НЖФ должна быть селективна, т. е. должна обеспечивать разделение веществ в хроматографической колонке. Следовательно, должна избирательно растворять компоненты пробы. Селективность НЖФ характеризуется взаимным расположением пиков на хроматограмме. Чем дальше друг от друга они находятся, тем селективнее НЖФ по отношению к разделяемым веществам.
3.НЖФ должна быть малолетучей. Давление паров жидкой фазы при рабочей температуре должно быть порядка 0,01–0,1 мм рт. ст. В противном случае хроматографическая колонка имеет небольшой срок работы.
4.НЖФ должна быть термостабильна. Каждая НЖФ характеризуется значением максимально допустимой рабочей температуры (МДРТ). Большая часть НЖФ не выдерживает температур выше 200°С. Высокие значения МДРТ имеют силиконовые полимеры, полигликоли, полиэфиры. Многие силиконы имеют МДРТ порядка 350–400 °С.
ВЫБОР НЖФ
Выбор НЖФ для анализа конкретной смеси имеет чрезвычайно важное значение. Он заключается в подборе НЖФ, полярность которой обеспечивает различное удерживание компонентов анализируемой смеси в хроматографической колонке. Обычно для разделения смеси полярных веществ используют полярные НЖФ. В этом случае селективность НЖФ будет выше.
. Селективность НЖФ. В ГЖХ разделение смеси веществ достигается тем легче, чем больше различие в коэффициентах Генри компонентов разделяемой смеси для выбранной НЖФ. Выведено уравнение, связывающее относительный удерживаемый объём (время удерживания) со свойствами системы сорбат-сорбент, согласно которому разделение компонентов смеси может происходить вследствие различия у компонентов.
ПОДВИЖНЫЕ ФАЗЫ
В качестве подвижной фазы в ГХ используют инертные носители: азот, гелий, аргон; реже применяют двуокись углерода, воздух, водород. Кроме этого, есть варианты ГХ, в которых в качестве подвижной фазы используют пары воды и других полярных веществ (муравьиной, уксусной кислот и др.). Источником подвижной фазы служат баллоны со сжатым газом, генератор водорода, парогенератор. Газообразная подвижная фаза поступает по газопроводу в хроматограф. Скорость газа-носителя регулируется редуктором, системой клапанов в зависимости от компонентов анализируемой пробы и выбранных в связи с этим условий их хроматографического разделения. Объёмная скорость газа-носителя на входе в колонку составляет в большинстве случаев 20–40 см3/мин.
Газ-носитель должен быть по отношению к разделяемым веществам и сорбенту инертным. Вязкость газа-носителя должна быть как можно меньшей, чтобы подтверждать небольшой перепад давления в колонке. Коэффициент диффузии компонента в газе носителе должен иметь оптимальное значение.
Газ-носитель должен обеспечивать высокую чувствительность, быть вполне доступным и взрывобезопасным.
ДЕТЕКТИРОВАНИЕ
Процесс, позволяющий фиксировать наличие хроматографических веществ на выходе из колонки, называют детектированием, а устройство, позволяющее это делать, называется детектором.
Чаще всего принцип детектора основан на измерении какого-либо физико-химического свойства бинарной смеси, определяемого её составом. Т. е., хроматографическая колонка является подготовительным устройством, превращающим сложную анализируемую систему в последовательность бинарных смесей газа-носителя с одним из анализируемых компонентов (в случае полного разделения).
ХРОМАТОГРАММА
Поток носителя, например, газа с десорбированным компонентом пропускают через чувствительный элемент детектора, сигнал которого регистрируется. Кривая зависимости силы сигнала детектора от объёма газа-носителя, пропущенного через колонку, или от времени называется элюционной кривой или хроматограммой.
Хроматограммапредставляет собой зависимость сигнала прибора (ось ординат) от времени (ось абсцисс).
