Основные характеристики гх, гжх и вэжх

Метод	Механизм распределения	Подвижная фаза	Неподвижная фаза	Температурные условия	Состояние анализируемых проб
ГХ	Обратимая адсорбция в системе газ-твердый сорбент	Газ	Твердый сорбент	Повышенная температура	Переводятся в летучие соединения
ГЖХ	Распределение в системе газ-жидкость	Газ	Высококипящая жидкость на твердом носителе	Повышенная температура	Смешиваются с газом-носителем
ВЭЖХ	Обратимая сорбция в системе жидкость-твердый сорбент	жидкость	Твердый сорбент	20-50оС	Растворяются в подвижной фазе

Основными узлами приборов для хроматографии являются: устройство для ввода пробы, устройство для подачи элюента (газа или жидкости), хроматографическая колонка, детектор, блок регистрации и обработки результатов анализа.

Анализируемую пробу вводят либо микрошприцом, либо с помощью специального устройства – дозатора.

Хроматографическая колонка представляет собой прямую, спиральную или V-образную трубку, изготовленную из стекла или нержавеющей стали, с внутренним диаметром от 0,6 до 5 мм, длиной от 1 до 2 м.

В качестве адсорбента (неподвижной фазы) применяют материалы на основе кремнезема (хроматоны, цеолиты), фторуглеродных полимеров (тефлон, полихром), полистирола и дивинилбензола (полисорбы) и др. Размер частиц сорбента от 0,1 до 0,5 мм.

ВГЖХ сорбент обрабатывают высококипящей жидкостью, образующей на нем тонкую пленку, в слое которой происходит процесс распределения анализируемых веществ, растворенных в потоке газа-носителя, движущегося через колонку. В качестве таких носителей используют вазелиновое и силиконовое масла, фталаты (дибутил-, диоктил-, и др.), ДМФА, полигликоли и др. в количестве 1-20% от массы сорбента.

Выходящие из колонки компоненты анализируемой смеси в токе газа-носителя поступают в детектор, который реагирует на изменение какого-либо физического свойства проходящей через него газовой смеси. Показания преобразуются в электрический сигнал и передаются записывающему устройству (прибору), например, на ленту потенциометра.

Существует несколько типов детекторов, чаще других используются детектор по теплопроводности (катарометр) и плазменно-ионизационный.

Действие детектора по теплопроводности основано на измерении теплопроводности газа-носителя в присутствии других веществ.

Действие плазменно-ионизационного детектора основано на измерении электропроводности пламени водородной горелки при прохождении через нее газовой смеси, выходящей из колонки.

Детектор на выходе из колонки автоматически непрерывно определяет количество разделяемых соединений в подвижной фазе. Сигнал детектора регистрируется самописцем, полученная при этом диаграмма называется хроматограммой.

Хроматограмма – это кривая, отображающая зависимость концентрации анализируемых веществ в элюате от времени.

Каждое вещество на хроматограмме образует кривую, которую называют пик.

Критерии хроматографических процессов

Удерживание является основным критерием хроматографического процесса и описывается уравнением:

V_r = V_o + KV_s

V_r - удерживаемый объем вещества или объем элюента, прошедший через колонку за время удерживания вещества;

V_o - мертвый объем или удерживаемый объем несорьируемого компонента;

К – коэффициент распределения;

V_s - объем неподвижной фазы.

Эффективность – критерий оценки хроматографической колонки.

Эффективность характеризуется числом теоретических тарелок и высотой эквивалентной теоретической тарелке.

Теоретическая тарелка (ТТ) - это условный участок хроматографической колонки, в пределах которого устанавливается равновесие вещества, распределенного между подвижной и неподвижной фазами (одна теоретическая тарелка отвечает однократному распределению между фазами).

Число теоретических тарелок (N) рассчитывается по формуле:

Чем выше N в системе, тем лучше хроматографическое разделение.

Высота эквивалентная теоретической тарелке (ВЭТТ) – величина обратная теоретической тарелке. Рассчитывается по формуле:

ВЭТТ = L/N

L – длина колонки;

N – число ТТ.

Хроматографическая система тем эффективнее, чем больше N и ниже ВЭТТ.

Селективность колонки является основным фактором достижения хроматографического разделения.

Селективность (L) – это отношение времени удерживания 2-х соседних компонентов в смеси.

Селективность связана с различием во взаимодействии с подвижной и неподвижной фазами. Мера селективности определяется с помощью разрешения пика.

Разрешение пика – это расстояние между максимумами пиков, выраженное в единицах ширины их пиков.

Чем выше Rs, тем разделение лучше.

Разрешение хроматографических пиков зависит от следующих факторов:

- селективность системы (L);

-коэффициента распределения (Кр);

-число ТТ (N).

Связь между этими факторами выражается уравнением:

Следует отметить, что повышение эффективности хроматографической системы за счет повышения числа ТТ (N) означает замену имеющейся колонки на более эффективную (большей длины). Повышение селективности достигается путем замены подвижной фазы или изменения состава элюента.

Качественный анализ хроматограмм проводится методом относительных удерживаний (объем или время), либо с помощью веществ-свидетелей.

Время удерживания вещества (t_r) – это время, прошедшее от введения пробы до выхода вещества из колонки.

Время удерживания несорбируемого компонента (t_m) – это время пребывания несорбируемого вещества в хроматографической колонке.

t_r’ – это исправленное (приведенное) время. Рассчитывается по уравнению: t_r’ = t_r - t_m

Совпадение времени удерживания двух веществ может служить доказательством их идентичности.

Метод веществ-свидетелей заключается в последовательном получении хроматограммы анализируемой смеси и веществ-свидетелй, присутствие которых предполагают в ней обнаружить. Время выхода компонента из колонки при одних и тех же условиях разделения будет всегда постоянно и может служить качественной характеристикой данного вещества.

Количественный анализ проводят по параметрам хроматографического пика - по его площади или высоте. При определении площади пика умножают его высоту на ширину, измеренную на половине высоте пика.

S=h∙W_0,5

S- площадь пика;

h – высота пика;

W_0,5 - ширина пика на его полувысоте.

Предварительно проводят калибровку прибора. Вводя точно известные количества анализируемого вещества и определяют, площадь пика, строят график зависимости площади (или высоты) от количества вещества.

W_0,5

h

h_0,5

t_m,V_m W

t_r, V_r

Рис. 2. Хроматографический пик и его основные параметры.

t_m, V_m – время или объем удерживания несорбируемого компонента;

t_r, V_r – время или объем удерживания вещества;

h – высота пика;

h _0,5 – полувысота пика;

W – ширина пика у основания;

W_0,5 – ширина пика на полувысоте.