Г. Кристиан - Аналитическая химия, том 2 (1108738), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Например, если 4 мкл пробы ввести в колонку с диаметром 2,1 мм, то разбавление пробы будет примерно в 5 раз меньше, чем прн введении ее в колонку такой же длины с диаметром 4,6 мм, а хроматографические пики будут примерно в 5 раз выше. Объемная скорость потока пропорциональна квадрату диаметра колонки, и оптимальная скорость для достижения такого же разрешения, как на обычной колонке, должна быть в 5 раз ниже, что и приведет к меныпему размыванию пробы. Разумеется. такой же чувствительности можно достичь и на стаицартной колонке, вводя в нее пятикратно увеличенный объем пробы, т. е. 20 мкл. Однако иногда количество анализируемого образца ограничено, и мы должны стараться достичь более высокой чувствительности, используя узкие колонки.
Количество расходуемого на анализ элюента также сокращается в 5 раз, а объем пробы, наносимой на колонку с диаметром 2,1 мм, не должен быть больше 5 мкл, чтобы уменьшить влияние инжекционных пиков. Объем ячейки детектора в этом случае составляет от 3 до 5 мкл. Основная область применены узких колонок — жидкостная хроматография в сочетании с масс-спектрометрией (ЖХ-МС вЂ” см. ниже), поскольк> масс-спектрометр работает при низкой объемной скорости потока и меныпих объемах аналитов (во избежание перегрузки прибора). Пример 21.1 Рассчитайте объем пробы (в мкл), который займет зону в 1 мм по высоте колонки с внутренним диаметром: (а) 2,1 мм и (б) 4,6 мм, при условии, что подвижная фаза занимает 65'Ь от внутреннего объема колонки. Решение а) Рассчитаем объем пробы в смз: Г'= ьпгз = 0,1 см 3,14 (0,105 см)з = 0,0035 смз = 3,5 мкл Поскольку подвижная фаза занимает 65'Ао внутреннего объема колонки, то рассчитаем действительный объем пробы: 3,5 мкл 0,65 = 2,3 мкл б) Действуя аналогично, получаем: 0,1 см 3,14 (0,23 см)з 0,65 = 0,0108 смз = 10,8 мкл Это означает, что высота хроматографического пика будет одинакова, если ввести 2,3 мкл пробы в колонку с внутренним диаметром 2,1 мм или 219 г1л.
высокоэээнаивняя жидкостняя хяомятоп сия 10,8 мкл — в колонку с внутренним диаметром 4,6 мм, т. е. при 5-кратном различии в объеме пробы. Поэтому, если ограничений по объему пробы нет, то вовсе не обязательно использовать более узкую колонку, Пример 21.2 Найдено, что оптимальная скорость потока для колонки с внутренним диаметром 4,6 мм, заполненной сорбентом с размером частиц 5 мкм, составляет 1,5 мл/мин. Какова будет оптимальная скорость потока для колонки с внутренним диаметром 2,1 мм, заполненной такими же частицами? Сколько потребуется элюента для 10-минутного разделения на каждой из колонок? Решение Объемная скорость пропорциональна квадрату внутреннего диаметра колонки: Скорость (для 2,1 мм) = 1,5 мл/мин ' = 0,31 мл/мин (2,1 мм) (4,6 мм) Для колонки с внутренним диаметром 4,6 мм расходуется 15 мл элюента, а для колонки диаметром 2,1 мм — только 3,1 мл, т. е, практически в 5 раз меньше.
На рис. 21.11 для сравнения приведены хроматограммы, полученные в узкой колонке (внутренний диаметр 2,1 мм, длина 20 см), заполненной сорбентом Си с размером частиц 2,5 мкм, и в стандартной колонке для ВЭЖХ (внутренний диаметр 4,6 мм, длина 5 см), заполненной аналогичным сорбентом, но с размером частиц 5 мкм. Время, необходимое для разделения смеси, для второй колонки увеличивается в 3 раза. Колонки с узкими каналами часто нагревают для снижения вязкости элюента, тем самым — снижается сопротивление при прохождении потока через плотноупакованную неподвижную фазу. Кварцевые капилляры с внутренним диаметром 0,25 или 0,32 мм, заполненные 3- или 5-микрометровыми частицами, сейчас широко применяют в варианте жидкостной хроматографии в сочетании с масс-спектрометрией.
В капиллярные колонки можно вводить очень малые объемы проб, обычно не больше микро- литра. Объемная скорость подвижной фазы обычно составляет несколько микролитров в минуту. Разделение при этом получается примерно таким же, как и на стандартных аналитических колонках. 220 ГЛАВА 2!. ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ РИС. 21.11. Сравнение хроматограмм, полученных в различных колонках: а — узкая колонка с внутренним диаметром 2,1 мм, длиной 2,0 см, заполнена сорбентом См (размер частиц 2,5 мкм). 60 'С, объем пробы 1 мкл; б — обычная колонка для ВЭЖХ с внутренним диаметром 4,6 мм, длиной 50 см, заполнена сорбентом Сп (размер частиц 50 мкм), 30 'С, объем пробы 3 мкл. С разрешения Чга!егз Согрогабоп Влияние температуры Как уже отмечалось выше, частицы оксида цнркония стабильны и при высоких температурах.
Пористые частицы оксида циркония, покрытые слоем полистирола используют при температуре выше 200 'С. П. Карр из Университета Миннесоты. разрабатывая высокотемпературную высокоскоростную жидкостную хроматографию, показал, что эффективность колонки при высокой скорости потока улучшается, если работать в области высоких температур, причем такое улучшение эффективности особенно проявляется для сильноудерживаемых веществ. Кроме того, при повышении температуры кривая Ван Деемтера становится более ровной и пологой.
В своей работе Карр приводит примеры разделения при следующих условиях: температура 150 'С, скорость потока 15 мл/мин, колонка 50 х 4,6 мм, заполненная частицами с диаметром 3 мкм. Жидкостная хроматография в сочетании с масс-спектрометрией В жидкостной хроматографии, как и в газовой, сочетание масс-спектрометрии для идентификации и детектирования веществ позволяет разработать очень мощный аналитический метод, отличающийся высокой чувствительностью и селективностью, особенно при качественном и количественном анализах сложных смесей. Принципы масс-спектрометрии и типы приборов, используемых для детектирования в хроматографии, представлены в гл.
20. 21.1. ВЫСОКОЭФФЕКТИВНАЯ ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Рис. 21.12 Современная лабораторная система для ЖХ-МС. С разрежения Арп1еп1ТесЬпо1ору :,":Изб "„я' ','"' О '. '"";...'1с з~ ',о„збс "Н' 1 яез -„.;: .,.":= О':":,.—,;:, О .";$'- .,-ио-'-..=;.Р:.,-"Ф "р"' ''зз '" ' "'',,',, ',, '"" ' " и р; ! 'и ."' .%.", л'«,'„'"","""И' 1: ' ~ '," „"' .. '. я '" """""""" „": „;.'.Я „о ','у "сси".' ", В„; ";."..' '; .":";'.%",' !' ," с'„, "и "",; ° ""- ",; - «,"', ',,",«„, ', ", „'„с~",„"„.з,„,',ли 224 ГЛАВА 21. ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ Некоторые области применения ВЭЖХ Высокоэффективную жидкостную хроматографию широко применяют в таких областях, как клинические исследования, судебная медицина, охрана окружающей среды, а также в различных отраслях промышленности.
В судебной медицине в настоящее время ВЭЖХ уже вытесняет газовую хроматографию, особенно при обнаружении следов лекарственных препаратов или наркотиков. Различные примеры использования ВЭЖХ в химическом анализе приведены в хроматографических базах данных (список Интернет-сайтов см. в конце гл.
19). Например. в базе данных фирмы Бире1со можно ознакомиться с вариантом определения взрывчатых веществ, извлеченных твердофазной микроэкстракцией из воды (о методе твердофазной экстракции рассказано в гл. 18). Можно также найти пример экспрессного обнаружения наркотиков и множество других примеров применения ВЭЖХ. 21.2. Эксклюзионная хроматография Эксклюзионная хроматография (называемая также молекулярной или гель-хроматографией) — разновидность хроматографии, в которой роль неподвижных фаз выполняют молекулярные сита.
Последние используют как в обычных колонках для препаративных разделений под действием силы тяжести, так и в колонках для ВЭЖХ. Молекулярные сита представляют собой полимерные углеводы или акриламиды, имеющие открытую каркасную структуру, образованную путем поперечной сшивки полимерных цепей. Они гидрофильны и, следовательно, способны адсорбировать воду, при этом набухание приводит к раскрытию этой структуры. Размер полученных пор будет определяться степенью поперечной сшивки. Сольватированные молекулы, имеющие больший размер, чем максимальные по размеру поры набухшего геля, не способны проникать в его частицы и.
следовательно, свободно проходят через колонку в пространстве между частицами. Меньшие же по размеру молекулы будут в различной степени проникать внутрь открытой структуры частиц, в зависимости от их размера и формы. Следовательно, молекулы будут по-разному удерживаться на колонке и элюироваться в порядке уменьшения размеров.
Гели с высокой степенью набухания используют для фракционирования больших молекул Гобычно высокомолекулярных соединений), в то время как более плотные — для разделения веществ с низкой молекулярной массой. Данная методика обозначается также термином гель-фильтрационная хроматография (с водой в качестве подвижной фазы), чаще применяемым в биохимии, и термином гель-проникающая хроматография (с органическими растворителями в качестве подвижной фазы), обычно встречающимся в химии полимеров. Однако термин эксклюзиоиная хроматография является общепринятым.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
