Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Лекція Газова хроматографія.doc
Скачиваний:
14
Добавлен:
20.04.2019
Размер:
186.37 Кб
Скачать

Сили взаємодії і коефіцієнт розподілу

Існують чотири види сил взаємодії, які можуть приймати участь у процесі газохроматографічного розділення.

Орієнтаційні сили (сили Кеєзома). Це сили, які виникають при взаємодії двох постійних диполів."Водневий зв'язок" є найважливішим типом орієнтаційних сил.

Індукційні сили (сили Дебая). Це сили, які виникають при взаємодії постійного диполя однієї молекули і наведеного диполя сусідньої молекули; як правило, вони дуже малі.

Дисперсні, або неполярні сили (сили Лондона). Це сили, які виникають при синхронних коливаннях миттєвих диполів двох взаємодіючих молекул. Вони проявляються у всіх випадках і є єдиним джерелом енергії взаємодії для двох неполярних сполук. Сили Лондона слабші, ніж сили Кеєзома і Дебая.

Специфічні сили взаємодії. Це сили, які виникають при утворенні хімічного зв'язку або комплексоутворенні між розчиненою речовиною і розчинниками.

Всі перераховані сили взаємодії визначають досягнене розділення. Їхній сумарний ефект виражається коефіцієнтом розподілу k, який представляє відношення кількості аналізованої речовини у одиниці об'єму рідкої фази до кількості тієї ж речовини у одиниці об'єму газової фази.

Таким чином, хроматографічне розділення двох компонентів можливе тільки у тому випадку, якщо вони відрізняються коефіцієнтами розподілу.

Селективність рідкої фази

Селективність рідкої фази вимірюють за допомогою відносного утримування α, яке дорівнює відношенню виправлених часів утримування або коефіцієнтів розподілу

Хроматографічні колонки

Хроматографічні колонки – одна із важливих частин газового хроматографа. Вони бувають різної форми і виготовляються із різного матеріалу: нержавіюча сталь, мідь, латунь, скло, синтетичні матеріали. Що ж відбувається у хроматографічній колонці ?

Представимо собі, що частина хроматографічної трубки заповнена сорбентом, а частина – газом-носієм. Через трубку пропускають газ-носій з постійною швидкістю. В колонку вводиться проба. Речовина підхоплюється газом-носієм і несеться з тією ж швидкістю, що і газ-носій. Вступивши у контакт з сорбентом, у якийсь момент концентрація речовини у сорбенті та у газі-носії буде у нестійкому рівноважному стані. Речовина, яка десорбується з однієї ділянки колонки і перейшла у газ-носій, адсорбується наступною ділянкою колонки. таким чином відбуваються процеси адсорбції та десорбції. Від точки вводу проби під дією газу-носія відбувається ніби перекачування речовини вздовж хроматографічної колонки на вихід. Потім речовина попадає у детектор, який реагує на її появу, а самописець реєструє хроматограму.

Детектори

Хроматографічний детектор- пристрій який реєструє у потоці газу-носія розділені компоненти суміші і вимірює кількість кожного з них.

Детектори можуть бути диференціальними та інтегральними.

Сигнал інтегрального детектора пропорційний до загальної маси речовини у елюйованій смузі.

Сигнал диференціального детектора пропорційний концентрації або масовій швидкості потоку елюйованого компонента. Хроматограма, отримана за допомогою диференціального детектора, складається з серії піків, які відповідають окремим компонентам суміші.

Детектор реєструє присутність кожного компонента і дозволяє вимірювати його кількість (концентрацію) у потоці газу-носія, який виходить із колонки. Бажаними характеристиками детектора є висока чутливість до всіх сполук, низький рівень шуму, широкий діапазон лінійності показів, нечутливість до зміни швидкості потоку та температури, простота конструкції і, окрім того, низька вартість приладу. До універсального типу детекторів наближаються детектор по теплопровідності (катарометр) та полум’яно-іонізаційний детектор (ДІП). Крім того, специфічні детектори, такі як детектор по захопленні електронів і фосфорний детектор, мають ті переваги, що дозволяють селективно визначати тільки деякі типи сполук.

У детекторі по теплопровідності використовується в якості чутливого елемента вольфрамова нитка, яка нагрівається за допомогою постійного струму. Газ-носій, який безперервно тече над нею, відводить тепло з постійною швидкістю. Якщо у суміші з газом-носієм над нагрітою ниткою знаходяться молекули досліджуваної речовини, які мають інакшу теплопровідність, ніж газ-носій, то швидкість відведення тепла міняється, що змінює опір нитки. Цю зміну легко виміряти за допомогою моста Уїнстона, і сигнал подається на самописець, де він реєструється у вигляді піку. Принцип роботи цього детектора базується на різниці між теплопровідністю газу-носія і досліджуваних компонентів, які повинні відрізнятись від газу-носія розмірами молекул, а отже молекулярною масою. Чим більшою буде ця різниця, тим чутливішою виявиться використовувана методика.

Теплопровідність обернено пов’язана з молекулярною масою газу-носія та досліджуваних компонентів. Тому при використанні катарометрів стараються використовувати газ-носій з низькою молекулярною масою (гелій, водень), щоб досягти максимальної чутливості при визначенні досліджуваних компонентів.

Принцип роботи іонізаційних детекторів базується на тому, що електропровідність газу прямо пропорційна концентрації у ньому заряджених частинок. Газ, який виходить із колонки, проходить через простір між електродами мимо джерела іонізації, яке іонізує частину молекул в газовому потоці.Присутність заряджених частинок (позитивних чи негативних іонів, електронів) в міжелектродному просторі обумовлює струм, який протікає через цей простір. Якщо в міжелектродному просторі протікає чистий газ-носій, то концентрація заряджених частинок і, відповідно, величина струму будуть постійними. Цей струм називають “фоновим струмом”. Фоновий струм переважно зводять до мінімуму, щоб можна було точніше вимірювати невеликі зміни струму. Таким чином, коли протікає тільки чистий газ-носій, то самописець записує пряму нульову лінію. При проходженні компонента суміші через електродний простір відбувається іонізація молекул компонента. При цьому кількість заряджених частин зростає , що призводить до появи струму, що свою чергу, викликає сигнал, який реєструється самописцем у вигляді піку.

У полум’яно-іонізаційному детекторі для підтримки горіння полум’я використовують повітря та водень. Для вимірювання провідності полум’я над ним розташовують колекторний електрод, до якого прикладається постійна напруга. У випадку згоряння чистого водню провідність дуже мала; однак, при згорянні органічних сполук провідність зростає, відповідно зростає струм і цей сигнал подається на самописець.