2.3. Растворители и подвижные фазы

2.3.1 Общая характеристика

Прежде всего, необходимо определить два термина: растворитель и подвижная фаза. Термин «растворитель» используется всякий раз при рассмотрении физических или химических свойств чистых жидкостей. Термин «подвижная фаза» подчеркивает использование растворителей или их смесей в хроматографической системе.

В отличие от газовой хроматографии, в которой подвижная фаза химически инертна и выполняет лишь роль переносчика, в жидкостной хроматографии она играет активную роль. Молекулы подвижной фазы участвуют в физико-химических взаимодействиях с другими компонентами системы: молекулами разделяемых веществ и частицами неподвижной фазы. Более того, во многих случаях компоненты подвижной фазы способны к прочной сорбции, что приводит к образованию на поверхности адсорбента слоя, существенно изменяющего свойства неподвижной фазы. Поэтому удерживание разделяемых веществ определяется характером подвижной фазы ничуть не менее чем характером сорбента. Нередко заменой одного растворителя другим можно изменить фактор удерживания в 1000 – 10000 раз. Кроме того, выбор подвижной фазы оказывает большое влияние на такие параметры, как селективность разделения, уровень давления в системе и фоновый сигнал детектора. Поэтому при выборе подвижной фазы важно учитывать как ее физические и химические свойства в целом, так и физико-химические свойства отдельных растворителей.

Растворители, используемые для приготовления подвижной фазы, должны растворять анализируемую пробу; обладать небольшой вязкостью (до 1.5 сП), что обеспечивает высокие коэффициенты диффузии компонентов анализируемой пробы и небольшое падение давления в системе; обладать небольшой летучестью (в противном случае возможно изменение состава ПФ в ходе хроматографирования, что приводит к невоспроизводимости величин удерживания). Кроме того, растворители должны быть инертны по отношению ко всем частям хроматографа, безопасны и по возможности дешевы. Определенные требования к растворителям предъявляет используемый способ детектирования. Поскольку в большинстве случаев используются фотометрические детекторы, важное значение имеет такой параметр как УФ граница прозрачности растворителя, представляющий собой длину волны, при которой оптическая плотность растворителя в кювете длиной 10 мм (при использовании в качестве сравнения воздуха) равна единице. Примерные диапазоны прозрачности для разных классов растворителей приведены в таблице 4.

Таблица 4	Диапазоны УФ границ прозрачности
Растворитель или класс растворителей		Граница прозрачности, нм
Ацетонитрил и вода		< 190
Алканы (гексан, изооктан и т.д.)		190 – 205
Предельные спирты (метанол, изопропанол и т.д.)		205 – 220
Предельные спирты (метанол, изопропанол и т.д.)		210 – 220
Простые эфиры (диэтиловый, метил-трет-бутиловый и т.д.)		220 – 270
Алкилхлориды (дихлорметан, хлороформ и т.д.)		210 – 220
Алкилацетаты (этилацетат, бутилацетат и т.д.)		250 – 260
Алкиламиды (диметилформамид, диметилацетамид и т.д.)		260 – 270
Бензол и алкилбензолы (толуол, ксилол и т.д.)		270 – 290
Алкилкетоны (ацетон, метилпропилкетон и т.д.)		320 – 340

УФ граница прозрачности показывает, насколько растворитель пригоден для работы при выбранной длине волны. В целом, растворитель с УФ границей прозрачности большей, чем используемая в анализе длина волны, дает высокую фоновую оптическую плотность, что исключает его применение. Например, высокий объемный процент спирта в подвижной фазе не рекомендуется использовать при λ < 220 нм, и конечно, он совершенно недопустим при λ < 205 нм.

Исключение составляет тот случай, когда растворитель используют в качестве не основного, а дополнительного компонента подвижной фазы, например, в количестве 10 об. % или менее. В таких случаях работа в области УФ границы прозрачности для 10% этого компонента приводит к фоновой оптической плотности, равной лишь 0.1. Часто это является допустимым, несмотря на увеличение уровня шумов, уменьшение линейного динамического диапазона и снижение чувствительности.

Если в растворителе имеются примеси, общая оптическая плотность при данной длине волны представляет собой сумму вкладов каждого компонента:

.

Следовательно, даже небольшие концентрации примесей с большими значениями молярного коэффициента поглощения будут вносить свой вклад в значение оптической плотности. Поскольку содержание примесей часто не контролируется даже для растворителей квалификации «химически чистый», рекомендуется применять растворители специальных квалификаций – «для ВЭЖХ» или «для спектроскопии».