Вопрос 16. Эффективность и селективность хроматографической колонки.

Рассмотрим три хроматографических кривых.

А) Колонка селективная, т.к. расстояние между пиками большое, т.е. коэффициенты Генри для компонентов различаются значительно. Но пики широкие, размытые, следовательно, колонка не эффективная.

Б) Поскольку пики острые, не размытые, то колонка эффективная, но не селективная, т.к. расстояние между пиками маленькое.

В) Это эффективная и селективная колонка (пики узкие и достаточно удалены друг от друга).

Скорее всего, к этому вопросу будут заданы дополнительные на критерии разделения или причины не эффективности колонок, которые были рассмотрены в предыдущих вопросах.

Вопрос 17. Газовая хроматография. Газо-адсорбционная хроматография. Виды сорбционных взаимодействий.

В газовой хроматографии в качестве подвижной фазы используется сжатый инертный газ.

Газовую хроматографию делят на два типа в зависимости от неподвижной фазы:

1. Газо-адсорбционная хроматография ГАХ (наполнитель колонки – твердый сорбент и разделение происходит за счет разности коэффициентов Генри у компонентов).

2. Газо-жидкостная распределительная хроматография ГЖХ (наполнитель колонки твердый инертный носитель, на поверхности которого тонким слоем нанесена жидкость, разделение происходит за счет разности коэффициентов распределения).

Требования к подвижной фазе:

1. Должна обеспечить необходимые диффузионные характеристики, определяющие эффективность работы колонки.

2. Должна удовлетворять требованиям чувствительности детектора (устройства, которое фиксирует вымываемые из колонки фракции).

3. Должна быть инертной, не должна сорбироваться неподвижной фазой, не должна взаимодействовать с материалом колонки и детектора.

4. Должна быть чистой (без примесей) и доступной.

Согласно уравнения Ван-Деемтера , природа подвижной фазы не влияет на величину вихревой диффузии, но влияет на продольную диффузию и диффузию массообмена. Для уменьшения продольной диффузии стремятся использовать тяжелые газы CO₂, N₂; Для уменьшения диффузии массообмена, наоборот нужны легкие газы: Н₂, Не.

В итоге подвижную фазу нужно выбирать в зависимости от требуемой скорости потока. Если она мала, то необходимо взять тяжелые газы, чтобы уменьшить продольную диффузию. Если скорость большая, то лучше взять легкие газы, т.к. на больших скоростях особенно велик вклад диффузии массообмена.

Газо-адсорбционная хроматография

ГАХ как правило используют для разделения легких газов.

Требования к сорбентам:

1. Селективность к разделяемым компонентам.

2. Химическая и каталитическая инертность (последнее особенно трудно выполнить, поскольку, обладая развитой поверхностью и множеством активных центров они обычно являются хорошими катализаторами, которые даже «отравляют», чтобы уменьшить это нежелательное действие).

3. Изотерма сорбата на данном сорбенте должна быть линейна.

4. Механическая прочность зерен сорбента.

Силы взаимодействия между молекулами сорбента и сорбата зависят от структуры молекул и могут иметь различную природу.

Дисперсионные силы имеют определяющее значение при взаимодействии между молекулами неполярного сорбента и молекулами неполярного сорбата. Они обусловлены наличием у молекул виртуальных диполей, которые создают электрическое поле, индуцирующее дипольные моменты в других молекулах.

Ориентационные силы возникают между молекулами, имеющими постоянные дипольные моменты, вследствие стремления к энергетически выгодной ориентации.

Индукционные силы действуют между постоянным диполем одного вещества и индуцированным диполем другого. В частности, диполи индуцируются у непредельных и ароматических углеводородов. Хотя энергия индукционного взаимодействия невелика и составляет лишь 5-10% от величины энергии дисперсионного взаимодействия, этого все же бывает достаточно, чтобы обеспечить необходимое хроматографическое разделение.

К специфическим силам следует отнести водородную связь, донорно-акцепторное взаимодействие и комплексообразование. Образование специфическим взаимодействий крайне нежелательно, поскольку эти взаимодействия намного сильнее остальных и требуется намного больше времени, чтобы произошла десорбция.

32