де Wст – маса вуглеводу в пробі стандартного розчину, мкг; Sст, Sн, Sр – площі плями стандарту, розчину з невідомою концентрацією і розведеного розчину з невідомою концентрацією, відповідно; P – фактор розведення.

Для розрахунку використовують середні значення двох дослідів.

23.11.5. Газова хроматографія

Газова (газо-адсорбційна) хроматографія є одним з найефективніших способів розділення газів і газоподібних речовин з низькими температурами кипіння, наприклад, О2, СО, СО2, NO, інертних газів, газо-

подібних вуглеводнів з довжиною ланцюга до С. Схема установки для

5

газової хроматографії приведена на рис. 23.11.5.1, зовнішній вигляд однієї з таких установок наведений на рис. 23.11.5.2.

Для розділення газоподібних речовин використовують заповнені носієм колонки. Трубку для колонок виготовляють з ,мідіалюмінію, нержавіючої сталі, скла. Для того, щоб колонку можна було помістити в піч, її роблять у вигляді спіральних кілець або U-подібних ділянок. Для газової хроматографії використовують колонки двох типів: набивні і капілярні. В набивних колонках, довжина яких менша 5 м, нерухома фаза нанесена на гранульований матеріал-носій, який складається з маленьких гомогенних сферичних часток, які хімічно інертні, термічно і механічно стійкі, і мають питому площу поверхні від005 до 4 м3/г. Розмір часток носіїв складає 150 – 250 мкм. Найчастіше використовують як носій діатоміт, який містить до 90 % аморфної кремнієвої кислоти, яка

походить від скелетних відкладень діатомових водоростей викопного походження. Пори скелетних водоростей в діатоміті забезпечують молекулярну дифузію молекул газів. Часто як матеріали для носіїв в набивних колонках використовують також азот, водень, карбон (IV) окси-

ген. Газ інколи пропускають крізь молекулярні сита для видалення слідів води.

Важливим параметром методу є температура колонки, тому колонку і детектор поміщають в термостат. Оптимальна робоча температура визначається природою зразка. Вибір газ-носія визначається частково складом зразка і частково типом детектора, що використовується для контролю за складом газу-елюенту. Для кожної методики розділення існує оптимальна швидкість газу-носія, яку визначають експериментально.

277

Рис. 23.11.5.1. Схема газового хроматографа:

1 – джерело сталого потоку газу-носія; 2 – регулятор потоку газу; 3 – дозуючий пристрій для кількісного вводу досліджуваної проби; 4 – термостатована хроматографічна колонка; 5 – детектор; 6 – реєструючий прилад; 7 – блок нагріву колонки

Рис. 23.11.5.2 Газовий хроматограф Agilent 7890A

278

Для якісного аналізу речовин зазвичай використовують характеристику, яку називають утримуючим об’ємом – це об’єм газу, який проходить крізь колонку за час між моментом введення зразка і появою піку характерного компонента. Кількісний аналіз речовин проводять за визначенням висоти і площі піку.

Найбільш універсальними детекторами в газовій хроматографії є катарометр і полум’яно-іонізаційний детектор(ПІД). Для специфічного детектування сполук все ширше використовують мас-спектрометричний детектор (ГХ-МС), електронно-захватний (ЕЗД), атомно-емісійний (АЕД) детектори і ін.

23.11.6. Газо-рідинна хроматографія (ГРХ)

Газо-рідинна хроматографія є одним із варіантів газово хроматографії і знаходить більш широке застосування в порівнянні з іншими її варіантами.

Суть методу газо-рідинної хроматографії полягає в наступному. Досліджувана суміш (розчин) летких компонентів переводиться в стан випарів і змішується з потоком інертного газу-носія, утворюючи з ним рухому фазу (РФ). Ця суміш проштовхується далі новою порцією газуносія, який надходить безперервно, і попадає в хроматографічну колонку, заповнену нерухомою рідкою фазою(НФ). Компоненти зразка розподіляються між двома фазами(РФ і НФ) у відповідності з їх коефіцієнтом розподілення К, що визначається за формулою

де С(НФ) і С(РФ) – відповідно концентрації (в г/мл) даного компоненту в нерухомій і рухомій фазах, які знаходяться в динамічній рівновазі. По мірі руху рухомої фази вздовж нерухомої всередині хроматографічної колонки відбувається багаторазове повторення актів сорбція десорбція. Ці багаторазові переходи речовин, що піддаються розділенню, з РФ у НФ і в зворотному напрямку здійснюються по всій довжині хроматографічної колонки доти, поки випари цих речовин не вийдуть з колонки разом з газом-носієм. Оскільки спорідненість різних компонентів зразка до нерухомої фази різна, то в процесі переходів сорбція – десорбція вони затримуються в нерухомій фазі неоднаковий час. Чим вища температура кипіння і відносна розчинність речовини в НФ (тобто, більший коефіцієнт розподілення К), тим довше вона знаходиться в НФ, тим пізніше залишає хроматографічну колонку.

Колонки для газо-рідинної хроматографії такі ж, як і для газової хроматографії. Набивні колонки заповнюють твердими частинками з нанесенням на їх поверхню тонкого шару рідкої нерухомої фази. Капілярні

279

колонки, як правило, виготовлені з трубок, витягнутих з кварцового скла, їх внутрішня поверхня вкрита тонким шаром рідкої НФ. Роль твердого носія при цьому виконує внутрішня поверхня самої колонки.

Нерухомими фазами в ГРХ є нелеткі висококиплячі малов’язкі рідини різної полярності і хімічної природи. Запропоновані десятки і сотні рідких НФ – це вуглеводні (індивідуальні або суміші) з числом атомів карбону в ланцюзі від10 до 30, полісилоксани, полігліколі, поліестери, аміди, аміни, жирні кислоти і ін.

Газо-рідинна хроматографія дуже часто комбінується з різними методами аналізу з метою точнішої ідентифікації, визначення хімічної будови молекул розділюваних компонентів суміші – з ІЧ-спектроскопією, з хромато-мас-спектрометрією і ін. Методи газо-рідинної хроматографії

якості субстанцій і лікарських форм, частіше за все для ідентифікації і визначення залишкових летких розчинників, сліди яких залишаються в препаратах після їх одержання. Наприклад, ізопропанол визначають в

метаболічні профілі біологічних середовищ – крові, сечі, слюни. Профілі хроматограм застосовують для аналізу складних об’єктів, хроматограми яких мають десятки піків компонентів. При цьому аналізують всю хроматограму як одне ціле. Профіль хроматограми дає можливість одержати інформацію про природу, походження і особливості складу багатокомпонентних систем. Як приклад, на рис. 23.11.6.1 приведено хроматографічні стероїдні профілі сечі здорової (а) і хворої (б) людини.

Рис. 23.11.6.1. Хроматографічні стероїдні профілі сечі здорової (а) і хворої (б) людини

280