Газожидкостная хроматография

Газожидкостная хроматография основана на избирательном распределении веществ между двумя несмешивающимися фазами: газовой и жидкой. Подвижной фазой является инертный газ-носитель, в поток которого вводится анализируемая проба в виде газа (пара), а неподвижной фазой – химически инертная нелетучая жидкость, нанесённая в виде тонкого слоя на поверхность твёрдого носителя, помещённого в хроматографическую колонку.

Анализируемая проба вводится в испаритель, где она испаряется, затем подхватывается потоком газа носителя и, двигаясь по колонке, разделяется на отдельные компоненты в результате избирательного распределения их между несмешивающимися фазами: газовой и жидкой.

Распределение веществ между двумя фазами можно описать количественно коэффициентом распределения k = , где и – концентрации вещества соответственно в подвижной и неподвижной фазах. Это отношение, выражающее сущность закона Нернста, предполагает динамическое распределение, в котором молекулы вещества непрерывно переходят из одной фазы в другую. Если обозначить средние статистические времена пребывания молекул в подвижной и неподвижной фазах τ_п и τ_н, то

. (1.1)

В динамических условиях, когда одна фаза перемещается относительно другой, молекулы вещества, находясь в подвижной фазе, совершают вместе с ней перемещение относительно неподвижной фазы, а затем попадают в неподвижную фазу и не перемещаются. В результате многократного повторения процесса молекулы различных веществ проходят разные пути за одно и то же время. Молекулы веществ, у которых τ_п больше, быстрее проходят путь вдоль неподвижной фазы и первыми выходят из колонки.

Качественный анализ. Идентификация компонентов анализируемой смеси

Качественной характеристикой каждого компонента в газо-жидкостной хроматографии является время удерживания (t) или удерживаемый объём (объём газа-носителя, необходимый для вымывания компонента пробы), которые не зависят ни от количества введённой пробы, ни от чувствительности детектора. Качественный анализ основан на сравнении времён удерживания известных чистых веществ с временами удерживания компонентов пробы. Типичная хроматограмма трёхкомпонентной смеси представлена на рисунке 1.1. На хроматограмме времена удерживания пропорциональны отрезкам от точки начального отброса самописца (момент ввода пробы) “а” до t₁, t₂, t₃.

Количественный анализ

Количественный анализ в газо-жидкостной хроматографии может быть проведён различными методами (приёмами):

Метод нормализации площадей

Метод нормализации площадей может быть использован только в том случае, если все компоненты смеси дают хорошо записанные хроматографические пики и имеют различные времена удерживания.

Аналитическим сигналом в газо-жидкостной хроматографии является площадь под хроматографическим пиком. Однако площадь

Рисунок 1.1 – Типичная хроматограмма трехкомпонентной смеси:

а – начальный отброс пера самописца; t₁, t₂, t₃ – отрезки, пропорциональные

временам удерживания компонентов смеси

под пиком компонента пробы зависит не только от его содержания в пробе, но и от объёма введённой пробы, а также от чувствительности детектора к компонентам пробы. Для этого необходимо ввести в расчёт соответствующие поправки.

Влияние объёма введённой пробы можно исключить, применяя приём расчёта, основанный на измерении относительных площадей под пиками. Опытным путём установлено, что даже при широком варьировании объёма пробы отношения площадей под пиками для любой пары компонентов остаются неизменными. Поэтому при расчёте определяют относительные площади как отношение площади данного пика к сумме площадей всех пиков пробы .

Определение площади хроматографического пика

Площадь хроматографического пика S определяют как площадь треугольника по формуле: S = h d, где h – высота пика (рисунок 1.2) от базовой линии до вершины, мм; d – отрезок прямой, параллельной базовой (нулевой) линии на высоте h, замеренный от внешней стороны одной боковой линии пика до внутренней стороны другой, мм. Измерения проводят с помощью специальной измерительной лупы.

Рисунок 1.2 – Параметры хроматографического пика:

h – высота пика от базовой линии до вершины; d – ширина пика