Газожидкостная хроматография
Разделение веществ в этом случае происходит между двумя фазами: газовой и жидкой.
В отличии от ТСХ для ГЖХ требуется более дорогое оборудование, которое называется газовый хроматограф.
Принципиальная схема газового хроматографа:
Система подготовки газов (испаритель);
Система ввода пробы;
Хроматографическая колонка;
Термостат;
Детектор;
Система регистрации (компьютер).
Анализируемая смесь с помощью микро-шприца через резиновую мембрану вводится в исправитель. Объем пробы от 0.1 до 1 микролитра, где происходит ее мгновенное испарение. Температура испарителя как правило задается на 50˚С выше, чем температура кипения самого труднолетучего компонента в смеси. Пары анализируемых веществ подхватываются потоком газоносителя (гелий, азот высокой степени чистоты) и увлекаются в в хроматографическую колонку, где и происходит разделение анализируемых веществ. Разделенные компоненты смеси в виде отдельных фракций поступают в детектор, где вызывают всплески электрических сигналов, которые регистрируются системой регистрации в виде отдельных хроматографических пиков. Хроматографическая колонка помещена в термостат, в котором также поддерживается повышенная температура, препятствующая конденсации паров пробы.
Температура термостата как правило подбирается на 50˚С ниже температуры кипения самого труднокипящего компонента смеси.
Хроматографическая колонка представляет собой металлическую или стеклянную трубку длиной от 0.5 м до 10 м с внутренним диаметром 3 мм. Как правило стеклянные колонки более предпочтительны, поскольку нагретые металлические колонки могут приводить к химическим изменениям в процессе анализа. В эту хроматографическую колонку помещают твердый сорбент, на поверхность частичек которого нанесена труднолетучая жидкость, которая называется неподвижной жидкой фазой. В качестве сорбента используются модифицированная диатомитовая глина, тефлон, крупнопористое стекло со строго определенной фракцией. Задача сорбента – удерживать на поверхности частичек слой неподвижной жидко фазы.
С учетом этого к нему предъявляют следующие требования:
высокая удельная поверхность;
термическая устойчивость;
механическая прочность;
низкая химическая активность по отношению к неподвижной жидкой фазе и разделяемым веществом.
К неподвижным жидким фазам предъявляются определенные требования:
низкая летучесть в условиях анализа;
химическая инертность по отношению к анализируемым веществам;
высокая степень чистоты;
способность разделять вещества с высокой эффективностью.
Неподвижные жидкие фазы классифицируют по их полярности:
неполярные (вазелиновые масла, сквола, пидоны);
полярные неподвижные жидкие фазы с локализованными отрицательными зарядами (фтолаты, себацинаты, нитрилы);
полярные жидкие фазы с локализованными положительными и отрицательными зарядами (гидроксиламины, гликоль, полигликоль, пентаэритрин).
Полярность неподвижных жидких фаз характеризуют путем сравнения параметров удерживания на этих фазах и на неполярной фазе ствола следующих веществ: бензол, этанол, метилэтилетон, нейрометан, пиридин.
Разделение веществ хроматографической колонки осуществляется за счет их различной растворимости выбранной в неподвижной жидкой фазе. Те вещества, которые лучше растворяются, будут дольше удерживаться в слое неподвижной жидкой фазы и медленнее переходить в газовую. Таким образом они будут дольше задерживаться в хроматографической колонке и наоборот вещества которые хуже растворяются в неподвижной ЖФ быстрее вымываться потоком газоносителя из колонки.
Таким образом на выходе из хроматографической колонки мы будем иметь чистые компоненты смеси поступающие в виде отдельных фракций в разное время от момента начала анализа. Эти фракции поступают в детектор, существует большое количество разных конструкций детекторов.
Один из первых детектор был катореметр-детектор, который реагировал на изменение теплопроводности газовой смеси. Чувствительность такого детектора составляла 10-6 г.
На смену каторометру пришёл детектор ДИП (детектор ионизационного пламени), он позволяет определять вещества в количестве 10-9 – 10-10 г.
Схема пламенно-ионизационного детектора:
1 – Электрод-коллектор; 2 – горелка; 3 – изолятор электрода-коллектора; 4 – изолятор горелки; 5 – диффузор; 6 – изолятор питания; 7 – электрометр.
Детектор представляет из себя водородную горелку, куда выдуваются водород и воздух. В пламя горелки поступает поток газоносителя из хроматографической колонки. Попадая в высокотемпературное пламя горелки, молекулы газоносителя ионизируются. Таким образом, в области между горелкой и кольцом (сеткой) возникают заряженные частицы. На эти элементы конструкций наложена разность потенциалов, которая приводит к возникновению электрического тока. Его величина регистрируется системой регистрации. Поскольку скорость газоносителя не изменяется в процессе анализа, то количество заряженных частиц тоже постоянно, а значит постоянна и величина тока. Этот постоянный ток фиксируется в системе регистрации в виде прямой линии. Если с газе с носителем в детектор попадает органическое вещество, обладающее более низким потенциалом ионизации, то это приводит к возникновению большого количества заряженных частиц, что в свою очередь приводит к увеличению тока, в которой система регистраций отображается в виде хроматографического пика. В общем случае, чем больше вещества попало в детектор, тем большей интенсивностью обладает хроматографический пик.
Чувствительность такого детектора составляет 10-9 г.