Том 2 (1109662), страница 4
Текст из файла (страница 4)
В плоскостной хроматографии(при внутреннем способе регистрации) для определения содержаниявещества можно, например, измерить интенсивность окраски зоны(пятна) компонента. Все хроматографические методы требуют градуировки с использованием образцов сравнения (стандартов). Применяют как внешние, так и внутренние стандарты.Глава 5. Хроматографические и родственные методыПри использовании высот пиков следует убедиться, что форма всех пиков определяемого компонента — как для анализируемойпробы, так и для образцов сравнения — одна и та же. В противномслучае высота пика не будет прямо пропорциональна концентрации.Все условия эксперимента (температуру колонки, скорость подвижной фазы, объем вводимой пробы и др.) следует строго контролировать. Следует также избегать работы с большими количествамивеществ (перегрузка колонки).При использовании площадей пиков возможное изменение их формы (вследствие размывания или других причин) играет меньшуюроль, и результаты, как правило, получаются более точными.
Сейчас для измерения площадей пиков широко используют компьютерные методы численного интегрирования. Площадь пика можно оценить и вручную как произведение его высоты h на ширину на половине высоты bi/2 (рис. 5.3). В случае очень узких пиков точностьвычисления площадей может значительно ухудшиться.5.2.
Газовая хроматографияВ методе газовой хроматографии определяемые вещества (при необходимости) испаряют и пропускают через колонку при помощи газа,являющегося подвижной фазой. Как правило, газ выступает тольков роли переносчика веществ и никак с ними не взаимодействует. Поэтому в методе газовой хроматографии подвижную фазу называютобычно газом-носителем. Неподвижной фазой может служить твердое вещество, адсорбирующее разделяемые вещества. Этот вариантгазовой хроматографии называется газо-твердофазной. Он используется главным образом для анализа атмосферного воздуха и будетвкратце рассмотрен в конце раздела.
Преобладающим же вариантом газовой хроматографии является газожидкостная (сокращенноназываемая просто «газовой»). Она широко используется для определения органических веществ. Основным механизмом разделения вгазожидкостной хроматографии является распределительный.Характеристики удерживания и коэффициентыраспределенияВ газовой хроматографии любые численные величины, характеризующие удерживание веществ, существенно зависят от условий эксперимента — в первую очередь температуры и давления.
Обычно вместо времен удерживания используют удерживаемые объемы.Удерживаемый объем равен произведению времени удерживания на5.2. Газовая хроматография25объемную (мл/мин) скорость потока газа-носителя F. Для удерживаемого объема компонента смеси VR И мертвого удерживаемогообъема VM МОЖНО записать:tR,tyi-VR = F-VM-F-(5.27)(5.28)Экспериментально величину VM МОЖНО определить по времениудерживания неудерживаемого газа — воздуха или метана. Основной характеристикой удерживания вещества в газовой хроматографии служит исправленный удерживаемый объем VR:VRVR - VM.(5.29)Величина исправленного удерживаемого объема вещества связана с его коэффициентом распределения через объем неподвижнойфазы:VR = KV5.(5.30)Для того, чтобы обеспечить прохождение газа-носителя черезколонку, на входе колонки необходимо создать избыточное давление.
Таким образом, в колонке существует перепад давлений. Ввидусжимаемости газа его объемная скорость вдоль колонки неодинакова: на входе она меньше, чем на выходе. Чтобы сделать значенияудерживаемых объемов не зависящими от перепада давления, ихследует умножить на коэффициент j , называемый коэффициентомМартина:Vv=j-VR.(5.31)Коэффициент Мартина вычисляется как.2\Р°)•Pi.}PoJ_где pi, PQ — давления газа-носителя на входе и выходе колонки.Величина V^ называется чистым удерживаемым объемом.Из значения чистого удерживаемого объема можно рассчитатьудельный удерживаемый объем V9:^_273K = -^--W5 T(5.32)26Глава 5. Хроматографические и родственные методыгде Ws — масса неподвижной фазы (г), a T — температура колонки (К).
Среди всех характеристик удерживания вещества удельныйудерживаемый объем в наименьшей степени зависит от экспериментальных условий. Однако его определение достаточно трудоемко.На практике в качестве характеристик удерживания обычно используют исправленные удерживаемые объемы — абсолютные или,что предпочтительнее, относительные.Процессы разделения в газовой фазеНам уже известны основные величины, характеризующие эффективность разделения в колонках — число теоретических тарелокN и высота, эквивалентная теоретической тарелке H. Особенностьгазовой хроматографии состоит в том, что на их значения сильно влияет продольная диффузия (слагаемое с коэффициентом В вуравнении (5.19)). Причиной тому являются высокие величины коэффициентов диффузии в газовой фазе — в 104 раз большие, чем вжидкой.
Зависимость H от линейной скорости газа-носителя й выражена не очень резко, а минимальные значения H находятся придовольно больших скоростях потока подвижной фазы.Чтобы установить, пригодна ли данная колонка для решенияданной практической задачи, разумеется, недостаточно только знания характеристик ее эффективности. Необходима еще информацияо свойствах разделяемых веществ — в первую очередь их летучестии сродстве к неподвижной фазе.В соответствии с законом Рауля давление пара вещества надраствором пропорционально давлению его насыщенного пара р° икоэффициенту активности в растворе 7- Исходя из этого, Херингтон охарактеризовал разделяющую способность неподвижной жидкой фазы по отношению к двум компонентам 1 и 2 как16^ = Sl + 1ST(5 33)'Для исправленных времен удерживания можно (приближенно) записать аналогичное выражениеU^=H+* 3 1 — <Ь = 4 4(8.34)Таким образом, возможность разделения компонентов определяется, с одной стороны, их относительными летучестями (выраженными в виде отношения давлений их насыщенных паров, завися-5.2.
Газовал хроматография27щим от температуры), а с другой — их относительным сродствомк неподвижной фазе (отношение коэффициентов активности). Относительное сродство неподвижной фазы к различным компонентам характеризует ее селективность. В настоящее время существует уже свыше 1000 различных неподвижных фаз для газовой хроматографии.На различиях в давлении насыщенных паров основано разделение близких по химическим свойствам веществ, например членов одного гомологического ряда. Если же температуры кипения веществблизки, то их разделение возможно только на основе различногосродства к ним неподвижной фазы.
В этом случае возможно разделить даже компоненты азеотропных смесей, не разделимые простойперегонкой.измеритель скоростипотокашприц дляввода пробыредукторыдавления<2ХЭтермостатгаз-носительР и с . 5.8. Схема устройства газового хроматографа.Устройство газового хроматографаОсновные узлы газового хроматографа схематически изображенына рис. 5.8. Различные модели газовых хроматографов могут отличаться друг от друга с точки зрения природы используемого газаносителя, особенностей системы ввода пробы, применяемых колонок и детекторов.Газы-носителиВ качестве газов-носителей применяют химически инертные газы —гелий, аргон, азот, диоксид углерода или водород. Выбор газа-носи-Глава 5.
Хроматографические и родственные методытеля во многом зависит от способа детектирования. Газ-носительдолжен быть тщательно обезвожен, для чего его обычно предварительно пропускают через молекулярные сита. Поток газа обеспечивается за счет избыточного давления в газовом баллоне, какие-либоспециальные насосы не требуются. Для получения воспроизводимыхрезультатов скорость потока газа следует поддерживать постоянной.При работе с одной колонкой в изотермическом режиме достаточно поддерживать постоянным давление газа на входе при помощи двухступенчатого редуктора.
При работе в режиме программирования температуры или при переключении колонок необходимоиспользовать дополнительные средства регулирования газового потока, поскольку при этом сопротивление потоку в процессе работыизменяется. Для измерения скорости потока можно использоватьротаметр на входе в хроматограф или мыльный измеритель скорости на выходе.Обычно для набивных колонок скорость газа-носителя составляет от 25 до 150, а для капиллярных — 1-25 мл/мин.Блок ввода и испарения пробыПри анализе газообразных образцов пробу (объемом до 20 мкл) непосредственно вводят в поток газа-носителя. Жидкие и твердыепробы следует сначала испарить. Для этого служит специальныйблок хроматографа, называемый испарителем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
