Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Туркельтауб_Ищенко_ВВДЕНИЕ_В__ХРОМАТОГРАФИЮ_1.doc
Скачиваний:
5
Добавлен:
03.05.2019
Размер:
1.33 Mб
Скачать

Федеральное агентство по образованию

Московская государственная академия

тонкой химической технологии

имени М.В. Ломоносова

Кафедра

аналитической химии

Туркельтауб Г.Н., Ищенко А.А.

ВВДЕНИЕ В ХРОМАТОГРАФИЮ

Учебное пособие

Москва

МИТХТ им. М.В.Ломоносова

2008

ББК24.74.я7

УДК 543.544

Рецензент:

д.х.н., проф. Ларионов О. Г. (ИФХЭ РАН им. А.Н.Фрумкина).

Рекомендовано к изданию кафедрой аналитической химии МИТХТ (протокол № от .03.08)

Туркельтауб Г.Н., Ищенко А.А.

ВВЕДЕНИЕ В ХРОМАТОГРАФИЮ

Учебное пособие.

М: МИТХТ им. М.В.Ломоносова, 2008 – 84с.:ил. Утверждено Библиотечным Издательским Комитетом МИТХТ им. М.В.Ломоносова в качестве учебного пособия. Поз.

Учебное пособие знакомит с основными методами хроматографического анализа. Эти методы широко используются для качественного и количественного анализа различных органических и неорганических веществ. Хроматографические методы применяются при анализе пищевых продуктов, окружающей среды, лекарственных препаратов. Особое значение приобрели эти методы для контроля производственных процессов. Достоинством этих методов является высокая чувствительность, точность, экспрессность анализа.

Это учебное пособие предназначено для самостоятельной работы студентов по курсу физико-химических методов анализа и выполнению практических лабораторных работ.

Пособие подготовлено на кафедре аналитической химии МИТХТ им. М.В.Ломоносова.

___________________________________________

© МИТХТ им. М.В.Ломоносова, 2008

Введение

Хроматография была открыта русским ученым М.С. Цветом 1901-1906 годах при исследовании пигментов зеленого листа. При этом он получил ряд окрашенных зон. Он дал название этому методу хроматография (от греческого слова chroma (chromatos) цвет + grapho - пишу).

Это открытие признано настолько важным, что по оценке ЮНЕСКО достойно включения в десятку величайших открытий ХХ века.

Хроматография – метод анализа веществ, основанный на распределении разделяемых компонентов между двумя фазами: одна фаза неподвижная, другая — подвижная, непрерывно протекающая через неподвижную фазу.

Можно дать и другое определение. Хроматография - метод разделения смесей веществ или частиц, основанный на различии скоростей их перемещения по колонке в системе несмешивающихся и движущихся относительно друг друга фаз.

1.1. Схема работы хроматографической колонки

Схема процесса разделения двух веществ в хроматографической колонке показана на рис.1.

В хроматографическую колонку вводят очень небольшую пробу анализируемой смеси. Вещество распределяется между двумя несмешивающимися

Рисунок 1. Схема разделения компонентов I и II в хроматографической колонке. Доля сечения колонки, занятая неподвижной фазой обозначена штриховкой. Долю сечения колонки, свободную для непрерывного прохождения газа-носителя - без штриховки.

фазами. Коэффициент распределения равен:

К = Сs /Cm, (1)

где Сs и Cm – концентрации вещества в неподвижной и подвижной фазах.

Новые порции подвижной фазы, непрерывно поступающей в колонку, вызовут перераспределение этих соединений между подвижной и неподвижной фазами.

Вместе с потоком подвижной фазы вещества анализируемой пробы будут двигаться по колонке. Хроматография обеспечивает многократность актов перераспределения. Это позволяет выявить даже малейшие различия в коэффициентах распределения разделяемых веществ. При этом вещества анализируемой пробы перемещаются по колонке с различной скоростью в соответствии с их коэффициентом распределения (Ki).

Будем условно считать, что колонка имеет 4 теоретические тарелки, то есть высота (длина) каждой секции равна высоте теоретической тарелки.

Теоретическая тарелка это гипотетическая зона, высота которой соответствует достижению равновесия между двумя фазами. Чем больше теоретитических тарелок тем эффективнее колонка. Теория теоретических тарелок была предложена для описания процесса ректификации и была использована Мартином и Сингом для хроматографии. При этом были приняты некоторые допущения: колонка состоит из некоторого числа теоретитических тарелок; равновесие на каждой тарелке считается достигнутым, до того как подвижная фаза переместится на следующую тарелку.

Примем, что коэффициент распределения K1 вещества I равен ½.

То есть концентрации вещества I в неподвижной фазе CS относится к концентрации вещества I в подвижной фазе СM как 1/2, а для вещества II концентрации этого вещества в жидкой фазе относится к его концентрации в газовой фазе как 2/1.

В позиции 2 показано, что произошло распределение этих веществ между подвижной (газовой) и неподвижной (жидкой) фазами, согласно значений их коэффициентов распределения.

В позиции 3 представлено, что потоком газа-носителя вещества, которые остались в газовой фазе передвинуты во вторую теоретическую тарелку.

Из позиции 4 видно, что произошло распределение этих веществ между подвижной (газовой) и неподвижной (жидкой) фазами. При этом в первой тарелке вещества из неподвижной фазы переходят согласно коэффициенту распределения в подвижную. Во второй тарелке вещества наоборот сорбируются (растворяются), переходя из подвижной в неподвижную фазу.

В позиции 5 показано, что потоком газа-носителя вещества, которые остались в газовой фазе передвинуты из первой теоретической тарелки во вторую, а из второй на третью теоретической тарелки.

В позиции 6 мы видим, что произошло распределение этих веществ между подвижной и неподвижной фазами. При этом в первой и второй тарелках вещества из неподвижной фазы переходят согласно коэффициенту распределения в подвижную. В третьей тарелке вещества из подвижной переходят в неподвижную фазу.

В позиции 7 показано, что потоком газа-носителя вещества, которые остались подвижной фазе передвинуты из первой теоретической тарелки

во вторую, из второй на третью теоретическую тарелку, а из третьей на четвертую теоретическую тарелку.

В позиции 8 представлено, что вновь произошло распределение этих веществ между подвижной и неподвижной фазами. При этом в первой, второй и третьей тарелках вещества из неподвижной фазы переходят согласно коэффициентам распределения в подвижную. В четвертой тарелке вещества, наоборот, из подвижной переходят в неподвижную фазу. Соединения, которые остались в газовой фазе на четвертой тарелке, покидают колонку и их концентрация фиксируется детектором.

С помощью детектора (прибора записывающего изменение концентрации в подвижной фазе), мы увидим картину разделения двух пиков, которая получила название хроматограммы. Хроматограмма представляет зависимость сигнала детектора от объема пропущенного элюента (времени анализа). Профиль гауссовской кривой на хроматограмме получили название хроматографического пика.

Таким образом, на выходе из колонки мы получим хроматограмму, состоящую из двух пиков (рис.2). Если в шприце оказался пузырек воздуха, то мы увидим три пика.

Время выхода (элюирования) вещества из колонки называют временем удерживания tR.

Время удерживания воздуха to, (или другого вещества, которое вообще не удерживается неподвижной фазой) называют мертвым временем. Оно представляет собой время нахождения его в подвижной фазе. Фактически это время, которое затрачивает молекула подвижной фазы на прохождение всего пути вдоль колонки.

Если из времени удерживания tR вычесть to, то

мы получим приведенное время удерживания t.

t = tR - to (2)

На выходе из колонки сначала появится компонент, коэффициент распределения которого равен 0, а последним выйдет соединение с наибольшим коэффициентом распределения.

Рисунок 2. Аналитическая хроматограмма. Пик на хроматограмме с временем удерживания tо соответствует соединению, которое не сорбируется неподвижной фазой и имеет коэффициент распределения K = 0. Второй пик с временем удерживания tR1 соответствует соединению с K = 0,5.Третий пик с tR2 соответствует соединению с K = 2,0.