8. Принцип работы газового хроматографа

Если подвижная фаза — газ (пар), то в этом случае хр-ия газовая.. Если в газовой хр-ии неподвижной фа­зой является ж-ть на поверхности тв носителя, то имеем случай газо-жидкостной хр-ии, если адсорбент, то газо-адсорбционной хроматографии.

Г азовая хр-фия осуществляется в проявительном варианте. Рассмотрим принцип работы простейшего хроматографа с детектором по теплопроводности. На рис. 11 приведена схема такого хроматографа в следующих обозначениях: 1 — ввод образца в испаритель, 2 -— ввод газа-носителя (элюента), 3 — счетчик газового потока . (ротаметр), 4 — детектор (катарометр), 5 — колонка (колонка, детектор и испаритель термостатированы; температура в испарителе и детекторе на ~50°С выше, чем в колонке).

Колонка представляет собой ме (иногда стеклянную) трубку l до 3 мм и d= 2—4 мм, изогнутую в спираль. Та­кая колонка называется набивной или насадочной. В случае ГАХ колонку заполняют порошком адсорбента (акт уголь, оксид кремния, оксид алюминия и др.) В слу­чае газо-ж в колонку засыпают порошок твердого носителя, на поверхности которого находится тонкий слой НЖФ. В качестве тв носителя используют обычно кирпич, глины, крупно-пористые стекла.

Д етектор по теплопроводности (рис. 11) основан на измерении раз­ности тепло-ти газа-носителя и компонентов смеси. В его корпусе имеются два канала, по осям которых натянуты проволочки (платиновые или вольфрамовые) с одинаковым сопротивлением. Эти проволочки С, и С₂ входят в схему мостика Уитстона (рис. 12), по вет­вям которого идет постоянный ток.Пока по обоим каналам детектора протекает только газ-носитель (в качестве газов-носителей используют обычно водород, гелий, азот, аргон — газы с высокой теплопроводностью), от каждой проволочки тепло отводится с одной и той же скоростью; проволочки имеют одинаковые т-ру и сопротивление (Rс1 = Rc2). Так как в мостике Уитстона R1 = R2, то в каждой ветви мостика идет одинаковый ток и между точками А и В нет разности потенциалов. Мостик сбалансирован. Но как только в канал С₂ из колонки поступает компонент разделяе­мой смеси то тепло от проволочки С₂ отводится медленнее, она накаляется сильнее, ↑ ее сопротивление и по ней идет ток меньшей силы. Тогда между точками А и В появляется разность потенциалов, она усиливается, передается на записывающее устройство и фиксируется в виде пика. Через некоторое время из колонки выходит второй компонент, которому соответствует второй пик и т. д.

Характеристика хроматограммы и хроматографического пика

1. — начало хроматограммы, соответствующее времени ввода пробы в хроматограф;

2. — нулевая линия которая записывается при прохождении через детектор чистого газа-носителя;

3. - пики компонентов анализируемой смеси;

4. — пик несорбирующегося компонента (воздух).

Появлению каждого пика на хроматограмме соответствует опреде ленное время, называемое временем удерживания (т уд ). Это время от момента ввода пробы в хроматограф до появления максимума пика (т₀, т,, т₂, т₃ соответственно для каждого пика). Чем больше сорбционная способность или температура кипения компонента (в случае неселективной фазы), тем больше время удерживания.

Времени удерживания соответствует объем газа-носителя, называе мый объемом удерживания (Vуд):

где v — объемная скорость газа, мл/мин. Удерживаемое время и удерживаемый объем несорбирующегося компонента обозначают соответ­ственно т₀ и V₀.

В газовой хро­матографии широко использует­ся понятие относительного объе­ма удерживания (У_от):

В этой формуле х_уд.ст и Vуд.ст - соответственно время и объем удерживания стандартно го вещества.

Относительный объем удерживания является более надежной элюционной характеристикой компонентов разделяемой смеси, так как в меньшей мере, чем Туд и V _щ зависит от условий хроматографирования; V_отн зависит от температуры колонки и природы неподвижной фазы.

Хр пик может быть широким и узким в зависимости от приро­ды соответствуюшего ему компонента, ско­рости газа-носителя, свойств неподвижной фазы.

Пик ограничивается «фронтом» и «тылом» (рис. 14). На рис. 14 представлен симметричный пик; h — высота, b — ширина основания. Часто в практике хр анализа встречаются размытые асимметричные пики. Асимметрия бывает «фронтовой», когда размыт фронт пика, и «хвостовой», когда размыт «тыл» пика. Фронтовая асимметрия обычно появляется при разделении веществ с низкой упругостью пара; «хвостовая» асимметрия свидетельствует о сорбционной неоднородности поверхности неподвижной фазы.

БИЛЕТ №9