Пламенно-ионизационный детектор (пид)

Основной частью пламенно-ионизационного детектора является водородная горелка, для нормальной работы которой нужны водород (горючее) и воздух (для поддержания горения).

На рис. 4.5 показана схема пламенно-ионизационного детектора. В детекторе имеются два электрода: водородная горелка (4,5) является одним из электродов, а второй электрод находится над её пламенем (6). При горении чистого водорода в пламени горелки практически отсутствуют ионы, и электрическая цепьмежду электродами разорвана. При сгорании паров анализируемых соединений в результате протекания различных термических процессов образуются ионы и электроны, проводимость в межэлектродном пространстве увеличивается и цепь замыкается. Ионный ток после усиления регистрируется при помощи потенциометра. Для пламенно-ионизационного детектора сигнал зависит от количества и специфики соединений, поступающих в пламя горелки в единицу времени.

Рис. 4.5 Схема пламенно-ионизационного детектора: 1 – ввод водорода; 2 – ввод газа из хроматографической колонки; 3 – ввод воздуха; 4 – катод; 5 – горелка; 6 – собирающий электрод; 7 – вывод продуктов горения в атмосферу

Пламенно-ионизационный детектор пригоден для анализа органических соединений, при сгорании которых образуется значительное количество ионов, что и определяет большую чувствительность ПИД к этим веществам.

Качественный и количественный анализ в газовой хроматографии.

Качественный анализ

Для идентификации веществ смеси известного происхождения, т.е. смеси, для которой известен набор возможных веществ, можно использовать параметры удерживания t_u , V_R и V_отн. Идентификация производится на основании совпадения параметра удерживания чистого вещества и этого вещества в смеси в одних и тех же условиях (колонка, температура, расход газа-носителя).

Для веществ одного гомологического ряда зависимость lgV_R от числа атомов углерода в молекуле n_C обычно представляет собой прямую линию (рис. 4.6.). Наклон прямой определяется природой анализируемых веществ и неподвижной фазы, температурой колонки.

Получаемые из эксперимента линейные зависимости IgV_R от числа атомов углерода n_C в пределах гомологического ряда (рис. 4.6) могут быть использованы для качественного анализа производных углеводородов.

Рис. 4.6 Зависимость lgV_R от числа атомов углерода в молекуле для представителей различных гомологических рядов.

В связи с тем, что для малополярных жидких фаз характерны параллельные прямые в указанных координатах., Ковач предложил характеризовать удерживание числом атомов углерода, которое должен был бы иметь н-алкан, чтобы его удерживаемый объем совпадал с удерживаемым объемом данного вещества. Это число атомов углерода n-алкана (обычно дробное, умноженное на 100), называется индексом Ковача (I) данного вещества. Индексы Ковача хорошо воспроизводимы. Индекс Ковача какого-либо соединения для определенной неподвижной фазы может быть определен графически, как показано на рис. 4.6, после нанесения на ось ординат lgV_r данного соединения на экспериментально полученную прямую для алканов в тех же условиях. Сдвиг этих прямых по горизонтали для гомологических рядов производных углеводородов дает вклад в индекс Ковача функциональной группы, кратной связи и т.д. Этот вклад называется гомо­морфным фактором, и сумма этих гомоморфных факторов, прибавленная к числу n_С·100, дает возможность рассчитать индекс Ковача по литературным данным о гомоморфных факторах.

Величину I_х можно рассчитать и по формуле:

, 4.8

где V_Rn, V_Rx, V_R(n+1) – удерживаемые объемы анализируемого вещества Х и н-алканов с числом углеродных атомов n и n+1.

Идентификация веществ производится на основании совпадения параметров удерживания чистого вещества и этого вещества в смеси в одних и тех же условиях (колонка, температура, расход газа-носителя). Однако, как показано выше, менее зависят от условий опыта V_отн и I, поэтому вместо t_u и V_R лучше использовать эти величины, причем V_отн и I для предполагаемых веществ можно использовать и из литературных источников.

Количественный анализ.

Площадь пика i-го компонента (S_i) на хроматограмме пропорциональна его количеству q_i в смеси, введенной в колонку:

, 4.9

В том случае, если все вещества анализируемой смеси дают пики на хроматограмме, т.е. фиксируются детектором, можно рассчитать долю i-го компонента смеси методом внутренней нормализации:

, 4.10

где суммирование производится по всем пикам. Если числитель и знаменатель правой части уравнения (4.10) разделить на поправочный коэффициент какого-либо вещества, взятого за стандарт (К_ст), то K_i.отн = K_i/K_ст называется относительным поправочным коэффициентом, и в уравнение (4.10) будут входить К_отн для всех компонентов.

4.11

К_отн легко определить экспериментально, составив смеси заданного со­става каждого вещества со стандартом или смесь всех веществ из­вестного состава, включая и стандартное вещество. После получения хроматограмм такой смеси и определения площадей пиков всех компонентов можно найти К_отн для всех веществ из соотношения:

4.12

q_i/q_ст ^- соответствует отношению количеств i-го компонента и стандарта в исходной смеси. Количества компонентов (q) могут определяться по весу или в молях, из них рассчитывают соответственно весовые или мольные относительные поправочные коэффициенты. Соответственно с весовыми коэффициентами определяются весовые доли, а с мольными - мольные доли веществ в смеси.