Основы-аналитической-химии-Скуг-Уэст-т2 (1108741), страница 76
Текст из файла (страница 76)
Особенно важна скорость потока, так как пики имеют тенденцию к размыванию и понижению при увеличении времени пребывания вещества на колонке. Кроме того, на высоту пика в |большой степени влияют температура, пористость наполнителя и длина колонки. Несмотря на эти ограничения, для веществ с малым временем удерживания высота пика часто является лучшим аналитическим параметром, чем площадь пика.
Такие вещества дают узкие высокие пики; точное определение их площади затруднительно. Плошадь пика обычно увеличивается обратно пропорционально скорости потока, поэтому можно внести соответствующую поправку на изменение этого параметра. В отличие от высот пиков относительные площади пиков двух соединений являются ценны- Глава 29 278 ми характеристиками, позволяющими использовать внутренние стандарты, поскольку они остаются постоянными и не зависят от скорости потока.
Колебания температуры оказывают очень небольшое влияние на абсолютную площадь пика и никак не влияют на относительную площадь. Измерение площади пика. Площадь пика А можно определить любым из указанных ниже способов: 1) вырезают пик; сравнивают массу вырезанной бумаги самописца с массой бумаги известной площади; 2) измеряют площадь планиметром; 3) умножают высоту пика на его полуширнну; если кривая подчиняется гауссовому распределению, это произведение равно 0,84 А.
4) строят треугольник, проведя касательные к обеим сторонам пика и соединив их третьей лйиией, параллельной фоновой линии самописца; площадь полученного треугольника приблизительно равна 0,06 АЛ б) используют механический и электрический интеграторы; такие устройства прилагаются ко многим самописцам. Наиболее часто применяют методы 4 и б.
В основу построения градуировочного графика можно положить массу, объем или мольные проценты. Для каждого растворенного вещества необходимо построить свою кривую, поскольку нет детектора, который бы реагировал совершенно одинаково на каждое соединение. Как всегда, точность анализа определяется близостью состава стандартного и анализируемого образцов, тщательностью их приготовления и надежностью контроля за рабочими параметрами колонки. Влияние параметров колонки можно частично устранить введением известного количества внутреннего стандарта и в эталоны и в анализируемые пробы.
Время удерживания внутреннего стандарта должно быть близко к времени удерживания определяемого вещества, однако его пик должен быть отделен от пиков всех других компонентов пробы — требование, которое часто трудно выполнить. Все рассматриваемые детекторные системы для качественных и количественных определений далеко не селективны в том смысле, что более или менее одинаково реагируют на вещества, выходящие из колонки (в пределе неселективный детектор должен был бы давать идентичный отклик на каждое соединение). Селективные или специфичные детекторы можно изготовить в принципе, сочетая газо-жидкостные хроматографы с их исключительной способностью к разделению и приборы, обладающие лучшими аналитическими качествами, которые были рассмотрены в предыдущих главах.
Возможны два основных подхода. В первом из них парй растворенного вещества собирают в виде отдельных фракций в охлаждаемую ловушку; появление их можно фиксировать неселектив- 279 Методы разделенна ным детектором, не разрушающим образца.
Фракции затем идентифицируют ИК-, масс- или другими спектроскопическими методами. Основное ограничение такого подхода заключается в том, что количества вещества в отбираемой фракции очень малы (обычно микромолярные), тем не менее общая методика полезна для качественного анализа сложных смесей. |Второй общий подход заключается в применении селективного детектора для непрерывного контроля за элюатом. Проиллюстрируем этот подход на нескольких примерах. В своей первой публикации по газовой хроматографии Джеймс н Мартин использовали ячейки для автоматического титрования в качестве детектора летучих жирных кислот; такое же устройстство позже применяли для анализа смесей ароматических и алифатнческих аминов.
Элюаты вводили непосредственно в ячейку, содержащую раствор кислотно-основного индикатора. Оптическую плотность раствора контролировали фотометрнчески; выходной сигнал фотоэлемента служил для непрерывного контроля за количеством добавленного титранта; объем последнего регистрировали самописцем в виде интегральной кривой в координатах объем — время. Из записанной кривой можно было извлечь качественную и количественную информацию. Для детектирования при анализе различных хлорированных соединений, содержащихся в остатках пестицидов, широко используют кулонометрический метод.
После разделения галогенированных соединений на колонке элюат смешивают с кислородом и сжигают над катализатором. Образующаяся соляная кислота поглощается содержимым ячейки для кулонометрического титрования, в которой генерируются ионы серебра. Получающаяся интегральная кривая связывает количество электричества и время. Для получения полного спектра фракции за короткий период ее появления на выходе нз колонки применяют также технику быстрого сканирования; для этой цели используют ИК- и масс- спектральные приборы, снимающие спектр эа несколько секунд.
Жидкостная распределительная хроматография" Метод жидкостной распределительной хроматографии предложен Мартином и Синджем, которые показали, что высота, эквивалентная теоретической тарелке, соответствующим образом наполненной колонки может достигать 0,002 см [Щ. Таким образом, колонка длиной 10 см может содержать порядка 5000 тарелок; высокой эффективнйсти разделения можно ожидать даже от сравнительно коротких колонок. а Ллн более летального ознакомления с жидкостной распределительной хроматографией см.
рабаты [24, 2б). 280 Глана 29 Стационарная фаза. Наиболее распространенным твердым носителем в распределительной хроматографии служит кремневая кислота или силикагель. Этот материал сильно поглощает воду; таким образом, стационарной фазой является вода. Для некоторых разделений полезно в пленку из воды включить какой-либо буфер или сильную кислоту (или основание). В качестве стацио- парной фазы на силикагеле нашли также применение полярные з о, о Х и'и г а зо го зо со за оа уо оо оо зоо на зза но но мо гзо гзо Изменение номер тракцнн з ссстеее -75% — — — гзу.' — — з5% — — — — — — — — — — зозг — — —— раствсрнтетг Рис. 29цб Распределительная хроматограмма смеси кислот, полученная на колонке, заполненной силнкагелем.
Элюептом служил хлороформ, содержащий указанные количества н-бутанола (о ). з — уксусная; 2 — инровиногралная;  — глутароваят-фумаровая+муравьиная; а — молочнаяеянтарная-~-о-кетоглутаровая; 5 — гноит-аконитовая; 5 — щавелеваятгликолеваяечисаконитовая; 7 — яблочная:  — лимонка»; ЗΠ— винная. (печатается с разрешения Американского кииического общества из работы ~261) растворители, такие, как алифатичеокне спирты, гликоли или нитрометан. К другим носителям относятся диатомиты, крахмал, целлюлоза и толченое стекло; для смачивания этих твердых носителей используют воду и разные органические жидкости.
Подвижная фаза. Подвижной фазой может служить чистый растворитель или смесь растворителей, которые в заметной степени не смешиваются со стационарной фазой. Повысить эффективность разделения иногда можно непрерывным изменением состава смешанного растворителя по мере продвижения элюента (градиентное элюирование). В некоторых случаях разделение улучшается, если элюирование проводят рядом разных растворителей. Подвижную фазу выбирают главным образом эмпирически.
Современные приборы часто снабжены насосом для ускорения потока жидкости через колонку. Анализ фракций. Не существует единого метода детектирования полос, выходящих из распределительной колонки. 'Можно не- 2вг Методы разделения прерывно контролировать состав элюата, сравнивая коэффициент преломления, оптическую плотность, электропроводность или другие свойства элюата и чистого растворителя, или же фракцин можно собрать и проанализировать физическими и химическими методами.
Применение. Распределительная хроматография стала эффективным средством разделения близких по химическим свойствам веществ. Типичным примером служит разделение многочисленных аминокислот, образующихся при гидролизе белка, разделение и определение родственных алифатических спиртов и разделение сахаров. Рис. 29-15 иллюстрирует применение метода для разделения карбоновых кислот. В этом случае в качестве твердого носителя использовали силикагель, в качестве стационарной фазы— От5 М раствор серной кислоты. Колонку промывали рядом хлороформ-бутанольных смесей с содержанием спирта 15 — 50еуо.
Элюнрованные фракции титровалн стандартным раствором щелочи. Если разделение неудовлетворительно, соответствующие фракции подвергают дальнейшей обработке на более длинных колонках до получения удовлетворительного разделения разных компонентов. Адсорбциоииая хроматография' Исторически первая хроматографическая методика была основана на явлении адсорбции. Ее создателем был русский ботаник М.
С. Цвет, разработавший в 1903 г. методику разделения разных окрашенных компонентов экстрактов растений. Прошло четверть века, прежде чем значение его открытия было полностью оценено исследователями, занимающимися разделением биологических и органических материалов. Разделения методом адсорбцнонной хроматографии основаны на равновесии, которое устанавливается при распределении разных растворенных веществ между растворителем н поверхностью твердой фазы. Соединения обладают различной адсорбцнонной способггостью.
Так, обнаружена явная корреляция между адсорбционными свойствами и числом гидроксидных групп в молекуле; подобная корреляция существует и для двойных связей. Соединения, содержащие определенные функциональные группы, удерживаются сильнее, чем другие соединения. Лдсорбггруемость этих соединений понижается в следующем порядке: кислота>спирт) )карбопил)сложный эфир>углеводород.
На порядок адсорбцин влияет также и природа адсорбента. Большинство имеющихся в этой области сведений эмпирично; выбор адсорбента и раствори- ' Для более подробного оананамлепня см. работу 1271. Глава 29 282 геля для данного разделения часто проводят методом проб и ошибок. Адсорбционную хроматографию применяют в первую очередь для разделения органических веществ, использованию метода посвящено несколько монографий.
Иоиообмеиная хроматография 128, 291 Ионный обмен — это процесс, при котором раствор и находящееся с ним в контакте твердое вещество обмениваются ионами одного и того же знака. Многие вещества, как природные, так и синтетические, проявляют ионообменные свойства. К первым относятся глины и цеолиты; ионообменные свойства этих материалов были открыты и изучаются более столетия. Синтетические ионообменные смолы впервые были получены в 1935 г. и с тех пор нашли широкое применение в лабораторной практике и в промышленности для умягчения и деионизации воды, очистки растворов и разделения ионов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
