Том 2 (1109662), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Желательно, чтобы зерна имели сферическуюформу. Порошок силикагеля отличается достаточно высокой механической прочностью.Как мы уже упоминали в связи с газовой хроматографией, поверхность полностью гидролизованного силикагеля покрыта силанольными (гидроксильными) группами (рис. 5.12), содержание которых составляет порядка 8мкмоль/м 2 . Для создания обращеннойфазы поверхность силикагеля гидрофобизируют (силанизируют),обрабатывая ее алкилхлорсиланами. При этом образуется химически закрепленная фаза силоксана, содержащая Si-О—Si-связи.Чаще всего алкильным остатком реагента является н-октадецил(Ci8), затем следует н-октил (Cs)- Алкильные группы располагают-WWJWIW.5.3.
Жидкостная хроматографияся перпендикулярно к поверхности зерен силикагеля, образуя щеточную структуру (рис. 5.28).Поверхностный слойобращенной фазы обычно рассматривают как(псевдо)жидкость, хотядо сих пор нет полной ясности в механизме удерживания веществна такой поверхности —ОНявляется ли он распределительным или адсорб Р и с . 5.28. Участок поверхности обращенной фационным.зы Cs- Ha поверхности имеются остаточные силанольные группы, частично связанные водородЧем длиннее алкиль- ными связями между собой и с атомами кислороный радикал обращен да силоксановых групп.ной фазы, тем большевремена удерживания органических веществ (рис.
5.29). От длинырадикала зависит также емкость колонки и, соответственно, максимальное количество пробы. Для фазы ( ¾ оно вдвое больше, чемдля фазы С4.С8-фазаО4время удерживания, мин481216время удерживания, минР и с . 5.29. Сравнение хроматограмм, полученных методом В Э Ж Х на силоксановых обращенных фазах с алкильными радикалами Ci(метил) и Ce (октил). 1 — урацил, 2 — фенол, 3 — ацетофенон,4 — нитробензол, 5 — метилбензоат, 6 — толуол.
Подвижнаяфаза — метанол-вода (50 : 50% об.). Скорость потока 1 мл/мин.В результате силанизации химическому превращению подвергается не более 50% находящихся на поверхности силанольных групп,т.е. порядка 4мкмоль/м 2 . Непрореагировавшие остаточные силанольные группы являются высокополярными и могут адсорбиро-62Глава5. Хроматографическиеи родственныеметодывать из раствора полярные молекулы (рис. 5.28).
На хроматограммеэто явление проявляется в виде образования нежелательных «хвостов» хроматографических пиков. Поэтому остаточные силанольные группы необходимо как можно полнее дезактивировать. Длядезактивации применяют повторную обработку поверхности силикагеля триметилхлорсиланом. При этом силанольные группы превращаются в метилсилоксановые (см. раздел 5.2).Обращенные силоксановые фазы, как правило, химически устойчивы в среде метанола, ацетонитрила и водных растворах при рН2-8. При рН выше 8 они необратимо гидролизуются, в результатечего наблюдается деградация и даже разрушение частиц носителя.Нормальные фазы.
Химически связанные фазы применяютсяи в нормально-фазовой хроматографии. В табл. 5.9 приведены примеры полярных функциональных групп, используемых для синтезанормальных фаз на поверхности силикагеля, расположенные в порядке убывания полярности.Т а б л и ц а 5.9.Полярные радикалы, используемые для синтеза химическизакрепленных нормальных хроматографических фаз.ГруппировкаРадикалДиольная-(CH2)SOCH2CH(OH)CH2OHНитрильная-(CH2)3C=NАминная- ( C H a ) n N H 2 in = 3 или 4)Диметиламинная-(CH2)3N(CH3)2Диаминная-(CHa) 3 NH(CHa) 2 NH 2Наполнители предколонокВ предколонках в качестве наполнителей обычно используют шарики из непористого стекла или полимерных материалов диаметром порядка ЗОмкм.
Ихповерхность покрыта тонким слоем пористого материала — силикагеля, оксида алюминия, ионообменных смол. На такой пористой поверхности можно адсорбировать слой жидкости, служащей неподвижной фазой. Ее можно также химически модифицировать методами, описанными выше.Подвижные фазыВ отличие от газовой хроматографии, в которой подвижная фазахимически инертна и выполняет лишь роль переносчика, в жидкостной хроматографии между компонентами подвижной фазы иi-.bi-ji'.,m5.3. Жидкостнаяхроматографиямолекулами разделяемых веществ наблюдаются достаточно сильные физико-химические взаимодействия. Поэтому выбор подвижной фазы является очень важным элементом в разработке любойжидкостно-хроматографической методики.Из теории хроматографии известно, что разрешение хроматографических пиков (уравнение (5.23)) зависит от числа теоретических тарелок N, коэффициента емкости к' и коэффициента селективности а.
Величины к' ж а. можно изменять посредством выбора соответствующей подвижной фазы. При этом наибольшую рольиграет ее полярность.Общая схема действий при выборе хроматографических фаз такова. Сначала выбирают неподвижную фазу — такую, чтобы онабыла близка по полярности к разделяемым веществам. Затем подбирают подвижную фазу так, чтобы коэффициенты емкости разделяемых веществ по возможности находились в пределах от 2 до 5.При этом следует учитывать, что если полярности неподвижной иподвижной фаз близки, то времена удерживания оказываются слишком маленькими. Наоборот, если фазы сильно различаются по полярности, времена удерживания будут слишком велики.Элюотропный ряд растворителейПолярность растворителей оценивают при помощи специальной шкалы, называемой элюотропным рядом. Количественной мерой полярности служит индекс полярности Снайдера.
Значения индексов полярности P' для ряда растворителей приведены в табл. 5.10. Каквидно из этих данных, наименее полярными растворителями являются алканы, а наиболее полярным — вода.Для оценки полярности смесей растворителей используют соответствующую аддитивную комбинацию индексов полярности индивидуальных растворителей.
Так, индекс полярности смеси метанолаи воды, взятых в объемном соотношении 30 : 70, равен^снзОН/н2о = 0, ЗРснзОн + 0, ^ щ о = 1,53 + 7,14 = 8,67.В общем случаетРсМеси = Т , Ф ^г=1где Ф^ — объемная доля г-го растворителя.(5-4°)64Глава 5. Хроматографическиеи родственные методыЭлюирующая сила растворителейЭлюирующую способность растворителя часто характеризуют припомощи величины, называемой элюирующеи силой е . В отличие отиндекса полярности, являющегося только характеристикой растворителя (подвижной фазы) и не зависящего от природы неподвижнойфазы, элюирующая сила является мерой энергии взаимодействия молекул растворителя и неподвижной фазы и, таким образом, имеет смысл лишь применительно к определенной неподвижной фазе.В табл. 5.10 приведены значения элюирующеи силы растворителейпо отношению к силикагелю е° (SiC^).Таблица 5.10.
Элюотропный ряд растворителей для жидкостной хроматографии, расположенных в порядке возрастания полярности.РастворительИндексЭлюирующая Границаполярности P' сила е° (SiCb) прозрачностив УФ-области, нмФторированные алканы< -2-0,2200ЦиклогексанН-гексан0,040,032000,10,01195Тетрахлорид углерода1,60,11265Диизопропиловый эфир2,40,22220Толуол2,40,22285Диэтиловый эфир2,80,38215Метиленхлорид3,10,34230Тетрагидрофуран4,00,35210Хлороформ0,26235Этанол4Д4,30,68205Этилацетат4,40,38255Диоксан4,80,49215Метанол5,10,73205Ацетонитрил5,80,50190Нитрометан6,00,49380Вода10,2'большая170Порядок следования растворителей согласно величинам их элюирующеи силы в общем сохраняется и при переходе от силикагеля к другой полярной неподвижной фазе.
Например, для оксидаалюминия приведенные в таблице значения е° следует разделить на0,8. При использовании же неполярных фаз порядок изменяется напротивоположный. Например, на обращенной углеводородной фазеи%й1«;>«. °5.3. Жидкостная хроматографиясильно полярный растворитель — вода — обладает гораздо меньшей элюирующей силой, чем неполярный гексан.Рассмотрим относительный порядок элюирования веществ различной полярности в нормально-фазовой и обращенно-фазовой жидкостной хроматографии. В нормально-фазовой хроматографии, гдеполярность неподвижной фазы выше, чем подвижной, полярные вещества элюируются в последнюю очередь. При этом, чем менее полярна подвижная фаза, тем больше их времена удерживания.
Напротив, в обращенно-фазовой хроматографии полярные веществаэлюируются первыми, а чем более полярна подвижная фаза, темсильнее удерживаются неполярные вещества.ВыборПОДВИЖНОЙфазыВыбор подвижной фазы может быть произведен достаточно обоснованно, если известен механизм разделения веществ. Однако выяснение такого механизма требует, как правило, весьма обширногоисследования (тем более, что различные механизмы обычно сопутствуют друг другу) и при решении конкретных практических задачдалеко не всегда возможно.
Поэтому подвижные фазы очень частонаходят просто путем подбора — случайного («метод проб и ошибок») или направленного, с использованием методов многофакторной оптимизации.В ходе такого подбора в первую очередь оптимизируют величины коэффициентов емкости к'. Однако значения коэффициентовемкости сами по себе еще не гарантируют полноты разделения, поскольку она зависит также от коэффициентов селективности а ичисла теоретических тарелок N. В принципе разделение тем полнее, чем выше коэффициенты селективности. Однако при высокойэффективности колонок (большие значения N) разделение возможнои при значениях а, мало отличающихся от единицы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
