Г. Кристиан - Аналитическая химия, том 2 (1108738), страница 26
Текст из файла (страница 26)
Распределительная хроматография В распределительной хроматографии неподвижная фаза — это жидкость, которую наносят на твердое инертное вещество. Подвижная фаза в этом виде хроматографии может быть жидкостью Гжидкостно-жидкостная распределительная хроматография) или газом (газожидкостная хроматография, ГЖХ). В обычном варианте жидкостно-жидкостного распределения используют полярную неподвижную фазу (например, метанол, нанесенный на кремнезем) и неполярную подвижную фазу (например, гексан).
В результате полярные соединения удерживаются, а неполярные элюируются. Такой вариант называют нормально-фазовой хроматографией. Если применяют неполярную подвижную фазу и полярную подвижную фазу, то лучше удерживаются неполярные вещества, а полярные вещества легко элюнруются. Зтот вариант называют обращенно-фазовой хроматографией, и он более распространен. Ионообменная и эксклкэзионная хроматография В ионообменной хроматографии в качестве неподвижной фазы используют ионообменную смолу.
Механизм разделения основан на ионообменных равновесиях. В эксклюзионной хроматографии сольватированные молекулы разделяются по размерам и способности проникать через ситообразную структуру неподвижной фазы. Приведенная классификация — лишь одна из возможных классификаций видов хроматографии, и некоторые виды хроматографии можно рассматривать вместе, например, газовую хроматографию для газо-твердофазной и газожидкостной хроматографии.
В любом случае именно от равновесных процессов будет зависеть, какие вещества будут удерживаться, а какие — передвигаться вместе с элюентом (подвижной фазой). В колоиочной хроматографии колонку заполняют маленькими частицами, которые можно использовать непосредственно в качестве неподвижной фазы (для адсорбционной хроматографии) или покрывать тонким слоем жидкой фазы (для распределительной хроматографии). В газовой хроматографии в настоящее время наиболее часто пользуются капиллярными колонками, заполненными микрочастицами, или длинными капиллярами, внутренние стенки которых покрыты жидкостью.
Такие приемы, позволяющие значительно повысить эффективность разделения, будут подробно рассмотрены в гл. 20. яд. клхссиеикация хкихтоп хфичкких методов '3 37 Номснклатура и герминология в хроматографии илп оп!ианип «ло 11 ч1'.;~фнчсс~~ ' '.1ллкс~, н с.~енс~:~сю.'и. ив *~1, ~его:и« ..а11~: и ГЛДВД 1Я. ХРОЗЗЯТОГРДЭИЯ. ПРИНЦИПЦ И ТЕОРИЯ Ерохзе неречисленных терминов, в следу кзщей главе будет иснользован еще ряд понятий и их обозначений, характсрнзукзкнзх процессы. про~екающих в ~ аховой и жпдкостной хроматографии. Для болызвв о удобства они приведены в ниже: 19.3, ТЕОРИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ХРОМАТОГРАФИЧЕСКИХ КОЛОНОК ческой тарелке (ВЭТТ), Н, находят делением длины колонки на число теоретических колонок.
Для того, чтобы избегать использования очень длинных колонок, необходимо стремиться к тому, чтобы ВЭТТ бьша как можно меньше. Концепция теоретических тарелок применима ко всем формам колоночной хроматографии, но легче всего параметры тарелок определить в газовой хроматографии. На основании экспериментальных данных ВЭТТ можно рассчитать как функцию дисперсии хроматографической зоны пика оз и расстояния х, которое эта зона прошла по колонке: оз/х (где о — стандартное отклонение хроматографического пика Гауссовой формы).
Ширина пика на 1/2 его высоты, им равна 2,35о, а у основания пика — 4ег (рис. 19.3). Число теоретических тарелок (АГ) для вещества, элюирующегося из колонки длиной Т„составляет Е/Н = Тхнтз = Ез/оз. Для полной длины колонки (х = Ь) Н = 16 Ни ~~. Тогда число теоретических тарелок, характеризующее эффективность колонки, можно рассчитать из хроматограммы как (19.3) где Аà — число теоретических тарелок в колонке ло отношению к конкретному веществу; 1я — время удерживания этого вещества; и ь — ширина пика у его основания, измеренная в тех же единицах, что и время удерживания (см.
рис. 19.3). Вместо времени удерживания можно использовать обеем удерживания Кя. Сле- о ч з О Время РИС. 19.3. Определение числа теоретических тарелок при и „= 4о ГЛАНА 19. ХРОМАТОГРАФИЯ: ПРИНЦИПЫ И ТЕОРИЯ 140 дует заметить, что и — на самом деле ширина, полученная продолжением касательных с каждой стороны пика до базовой линии. Чем уже пик, тем выше число теоретических тарелок. Число теоретических тарелок можно также оценить, исходя из ширины пика на его полувысоте гвл.
5,545 гл 2 (19.4) Пример 19Л Рассчитайте число теоретических тарелок по результатам хроматограммы, пред- ставленной на рис. 19.3. АГ =16~ — '~ =540н (52,3 1 ~ 9,0 ~ Как мы увидим ниже, полученный результат характеризует низкую эффектив- ность этой колонки. Из теоретического числа тарелок в колонке можно рассчитать эффективное Греол нное) число тарелок с учетом поправки на «мертвый» (пустой) объем; 2 Аг,п — — 16 —" (19.5) где Гл — исправленное время удерживания: гл =гл гм (19.6) а гм — время, необходимое для прохождения подвижной фазы через колонку, т.
е. время выхода неудерживаемого компонента. В газовой хроматографии пнк воздуха, введенного в колонку вместе с образцом, часто можно считать пиком неудерживаемого компонента и принимать время его появления за гм. Представленные уравнения, в которых для расчетов используют максимумы пиков, справедливы для гауссовых пиков (см. рис. 19.3).
Для асимметричных же пиков (т. е. с размытым задним фронтом) эффективность лучше рассчитывать с помощью уравнения Фолея — Дорсея [1. Р. Ро!еу, 3. б. Погзеу. «ЕЧпайопз Рог Са1- сп!айоп оГ Р18пгев оГ Мент Гог Ыеа1 апб з1сечгеб Реа)гз», Апа1. СЬет, 55 (1983) Решение С помощью линейки измерим время удерживания (52,3 мм) и ширину пика (9,0 мм). 19.3.
ТЕОРИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ХРОМАТОПоАФИЧЕСКИХ КОЛОНОК 41,7(тк /ооон ) А!'В + 1,25 (19.7) Это уравнение связывает время удерживания и число теоретических тарелок соответствующих пикам, уширяющихся по мере продвижения колонки. ДлЯ симметРичного пика (А/В = 1) Н,„, = 18,53(гк/и о,)г, что близко к теоРетическому числу )ос 1 = 18,42Щйо 1)г. Таким образом, предложенное уравнение подходит как для симметричных, так и асимметричных пиков. Если число теоретических тарелок известно, то высоту Н, эквивалентную теоретиче- Е о ской тарелке (ВЭТТ), находят делением длины колонки на число М(Н = г,но).
Таким образом, ширина пиков связана с Н; пики стано- з й вятся более узкими при меньших значениях 8.с Н. ВЭТТ может быть выражена в сантиметрах, миллиметрах и т. д. Действительную (или 3 эффективную) ВЭТТ (Н,л) рассчитывают, ис- оо ходя из действительного числа теоретических тарелок (Ноп = А/Н ~). Как правило, ВЭТТ рассчитывают для компонента, который элюируется из колонки последним. В высокоэффективной жидкостной хроматографии для правильно приготовленной колонки при размере частиц 5 мкм ВЭТТ должна составлять 2 — 3 диаметра частиц.
Обычно ВЭТТ принимает значение от 0,01 до 0,03 мм. И/ко ЭФфективность в газовой хроматографии. Уравнение Ван Деемтера Выражение зависимости ВЭТТ от суммарного влияния факторов различной природы, проявляющегося в уширении пиков, для набивочной газохроматогра- фической колонки называется уравнением Ван Деемтера: Н= А+ — +Си В и (19.8) где константы для заданной системы А, В и С являются тремя главными факторами, определяющими ВЭТТ, а и — средняя линейная скорость газа-носителя (см!с). 730 — 7371. Для графического расчета времени удерживания из максимума пика опускают перпендикуляр и находят левую (А) и правую (В) составляющие ширины пика на высоте 10% от полной высоты: А + В = зоо г Отношение А/В есть эмпирический фактор асимметрии (если пик симметричен, то А = В = — ' ширины г пика на высоте 10%).
По Фолею и Дорсею число теоретических тарелок находится как ГЛАВА 19. ХРОМАТОГРАФИЯ: ПРИНЦИПЫ И ТЕОРИЯ '$42 Уравнение Ван Деемтера также подходит и для жидкостной хроматографии, в которой влияние диффузии выражено слабее, а константы равновесия существенно увеличиваются (см. ниже). Для жидкостной хроматогра- фин и обозначает линеиную скорость жндкои подвижной фазы. Средняя линейная скорость й определяется как длина колонки, деленная на время выхода неудерживаемого компонента (см. рис.
19.3): (19.9) Общей характеристикой потока в хроматографии является линейная скорость потока (и). Но в газовой хроматографии линейная скорость изменяется по длине колонки в зависимости от сжимаемости газовой фазы. Для этого в расчетах используют среднюю (усредненную) линейную скорость потока (н). В жидкостной хроматографии сжимаемостью подвижной фазы можно пренебречь и поэтому можно считать, что и = и. В дальнейшем чаще будет применено обозначение и. Влияние составляющих А, В и С в набивочных колонках для газовой хроматографии представлено на рис. 19АН на котором показана графическая зависимость ВЭТТ от линейной скорости газа-носителя.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
