О.Ф. Петрухина - Аналитическая химия (Физические и физико=химические методы анализа) (1110109), страница 82
Текст из файла (страница 82)
Прежде всего газ-носитель должен быть инертен по отношению к компонентам анализируемой пробы, сорбенту и конструкционным материалам хроматографа. Во избежание перепада давлений в колонке вязкость его должна быть как можно меньшей. Газ-носитель должен обеспечивать высокую чувствительность детектора, быть чистым, взрывобезопасным, доступным. В зависимости от конкретных условий и задач проведения хроматографического анализа в качестве газа-носителя используют гелий, аргон, азот, водород и т, д. Одним из важнейших параметров хроматографирования является скорость потока газа-носителя о. Принцип выбора оптимальной скорости газа-носителя рассмотрен в разд.
5.1.5. Твердый носитель. Твердый носитель служит для закрепления на его поверхности определенного количества неподвижной фазы в виде возможно более однородной пленки. Основное его назначение в ГЖХ вЂ” обеспечение наиболее эффективного использования неподвижной фазы. Твердый носитель должен обладать следующими свойствами: химической и адсорбционной инертностью по отношению к хроматографируемым веществам; значительной удельной поверхностью, позволяющей нанести неподвижную фазу в виде тонкой пленки и не допускающей ее перемещения под действием силы тяжести; одинаковыми по форме и по размерам макропористыми частицами; достаточной механической прочностью; стабильностью при повышенных температурах.
Для получения малой толщины пленки неподвижной фазы твердый носитель должен иметь достаточно большую удельную поверхность. Оптимальной для твердого носителя является удельная поверхность от 1 до 3 мз/г. Равномерность распределения неподвижной фазы на поверхности твердого носителя зависит от размера пор твердого носителя. Наиболее пригодны носители с порами диаметром 0,5. 10 з — 1,5 10 з мм.
Оптимальный размер зерен твердого носителя — от 0,15 до 0,5 мм. Фракционный состав по размеру зерен носителя должен быть однородным. В качестве твердых носителей чаще всего используют хрома- тоны, хромосорбы, целиты, тефлон, стеклянные шарики и т. д.
Неподвижная фаза. Природа неподвижной фазы является основным фактором, определяющим последовательность выхода хроматографируемых вешеств из колонки и отношение времени Удерживания максимумов их зон. Неподвижная фаза должна отвечать следующим требованиям: быть селективной по отношению к хроматографируемым веществам; химически инертной по отношению к материалу колонки, твердому носителю, подвижной фазе и хроматографируемым вешествам; химически стабильной; обладать малой вязкостью и низким давлением пара при рабочей температуре.
367 В качестве неподвижных фаз в ГЖХ применяют полиэтилен гликоли с молекулярными массами от 200 до 40000, сложные эфи ры и полиэфиры, апиезоны, силиконовые жидкости, жидкие кри сталлы и т. д., применяют также бинарные неподвижные фазы, В некоторых случаях для повышения селективности неподвижные фазы насыщают растворами электролитов, например 1 1С!. Неподвижиыми фазами могут служить также пористые полимеры сорбеиты, получаемые путем полимеризации мономеров с раз личными функциональными группами. К ним относятся неподвижные фазы, имеющие такие фирменные названия — порапаки (), Х, Б, Р, В, Т, хромосорбы 101 — 108, полисорб-1 и т.
д. Для каждого типа твердого носителя и неподвижной фазы существует определенное количественное их соотношение, при котором реализуется наибольшая разделительная способность колонки. Обычно масса неподвижной фазы составляет от 3 до 40 г на 100 г твердого носителя. Пленку неподвижной фазы иа твердом носителе получают путем прямого перемешиваиия иеподвижной жидкой фазы и зерен твердого носителя, либо растворением определенного количества неподвижной фазы в подходящем легколетучем растворителе, смешиванием раствора с зернами твердого носителя с последующим удалением легколетучего растворителя при постоянном перемешивании и слабом нагревании. 5.2.2.
Качественный и количественный анализ Качественный анализ. В ГЖХ выделяют следующие методы качественного анализа: с использованием характеристик удерживания; с применением специальных детектируюших систем; с использованием химических реакций до хроматографической колонки или после иее; основанные иа применении других химических, физических или физико-химических методов для идентификации собранных после колонки веществ в чистом виде; основанные на селективиом поглощении некоторых хроматографируемых веществ. Методы с использованием характеристик удерживания широко применяются для качественного анализа, что обусловлено связью величин удерживания с термодинамическими функциями сорбции.
В качестве параметров удерживания используют время (объем) УдеРживаниЯ Гя(~'я) и испРавленное вРемЯ (объем) УдеРживаниЯ 1'я(1'и). Однако из-за нестабильности абсолютных параметров, связанной с хроматографической аппаратурой, ие обеспечивается достаточная точность при идентификации компонентов. Для целей идентификации удобнее использовать относительное время удерживания г „и относительный объем удерживания Р'„,„: (5.33) (5.34) 368 где г'„и 1';, — приведенное время и объем удерживания стандартного вещества (вещества сравнения).
Изменения условий хроматографирования оказывают меньшее влияние на стабильность относительных параметров удерживания, чем на стабильность абсолютных характеристик. Однако ббльшей независимости характеристик удерживания от параметров хроматографирования добиваются путем использования двух или более стандартных веществ одинаковой химической природы, из которых, как правило, одно элюируется ранее определяемого вещества, а другое — после него. Наиболее широко применяют нормальный у или логарифмический l индексы удерживания (индексы Ковача), которые определяют с использованием в качестве стандартов нормальных парафинов и рассчитывают по формулам: л(г'я — !'я ) н г — г к„,„- я„ (5.35) 100л(1йг'к — 1ярй ) У= + 100% !йà — 1яг'„ Ф+п х (5.36) 369 где г'к и г'к — приведенные времена удерживания и-парафил.л нов с числом атомов углерода Ф и Ф+ и.
При расчете индексов удерживания хроматографируемых веществ парафины подбирают таким образом, чтобы Гй < гх < г'я . Величины индексов удерживания н-парафинов равны числу углеродных атомов в молекуле углеводорода, умноженному на 100. Идентификацию по параметрам удерживания проводят путем сравнения характеристик удерживания неизвестного вещества с характеристиками удерживания эталонного соединения при идентичных условиях хроматографирования.
Можно использовать метод, в котором известное вещество добавляют к исследуемому и наблюдают за изменением высоты пика. Если высота пика неизвестного компонента увеличилась после добавления эталонного вещества, то значит неизвестное вещество идентично эталонному соединению. Если после добавления эталонного соединения на хроматограмме появляются два пика или наблюдается искажение сторон пика, следовательно, неизвестное вещество и эталон — соединения неидентичные.
Для целей идентификации используют зависимости характеристик удерживания от химических, физических или физико-химических свойств веществ (температуры кипения, показателя преломления, числа функциональных групп, молекулярных масс, констант заместителей Гаммета или Тафта, молекулярной рефракции и т. д.) Идентификацию компонентов проводят также путем сравнения характеристик удерживания вещества на неподвижных фазах, различающихся полярностью. В методах идентификации с применением специальных детектирующих систем информацию о природе разделяемых компонентов дают показания детектирующих систем. Методы с использованием химических реакций до или после хроматографической колонки основаны на сочетании хроматографии с взаимодействием веществ со специальными реактивами.
Например, для идентификации непредельных соединений используют реакцию гидрирования (химическая реакция до колонки). Идентификацию алкилгалогенов после колонки проводят, используя реакцию образования белого осадка АяС! при действии АВХОз. Наличие непредельных углеводородов определяют по обесцвечиванию бромной воды или раствора КМп04 и т. д.
Методы, основанные на применении других химических, физических или физико-химических методов идентификации, предусматривают улавливание веществ, выходящих из хроматографической колонки в специальных ловушках. Затем компоненты идентифицируют с помощью масс-спектрометрии, инфракрасной спектроскопии, ЯМР и других методов. В методах, основанных на селективном поглощении некоторых веществ (методики вычитания), селективно удерживают один или несколько компонентов с помощью, например, цеолитов или ионообменных смол.
Поглотительную колонку можно устанавливать как до хроматографической колонки, так и после нее. Количественный анализ. Площади пиков 5 индивидуальных компонентов на хроматограмме пропорциональны их количеству в анализируемой смеси. Эта зависимость лежит в основе количественного хроматографического анализа. В качестве определяющих параметров пика, наряду с плошадью, используют высоту пика л и произведение высоты пика на отрезок нулевой линии, соответствующий времени удерживания — ~ай. Высоту пика считают определяющим параметром только в том случае, если воспроизводимость размера пробы удовлетворительная, колонка практически не перегружена, температура колонки и расход газа-носителя стабильны и измерения проводят в линейной области детектора.
Произведение гал является определяющим параметром для пиков, имеющих форму гауссовской кривой. При неполном разделении пиков применяют следующую формулу для расчета площади пика: н0,5; О,тз, О,В8 2, о,в (5.37) 370 где )г — поправочный коэффициент, равный соответственно 1,065; 1,66; 2„507; 2,73 при измерении ширины пика на указанных высотах (нижние индексы при р). Площадь пика как определяющий параметр используют, если стабилизирован расход газа-носителя и измерение сигнала детектора проводят в линейном диапазоне его шкалы (области концентраций). В зависимости от формы пика площадь измеряют различными способами: умножением высоты пика на ширину пика на середине высоты, по плошади треугольника, основание которого равно расстоянию между точками пересечения касательных к сторонам пика в точках перегиба с нулевой линией, при помощи планиметра или интегратора, взвешиванием вырезанных пиков.
Если зона хроматографируемого компонента сильно размыта по длине слоя сорбента и пик на хроматограмме растянут, форма пика приближается к трапеции, то в этом случае за площадь пика Ю принимают произведение полусуммы оснований трапеции на высоту. В аналитической практике наиболее распространены следующие способы количественной оценки хроматограмм: метод градуировочного графика, метод нормировки и метод внутреннего стандарта. Метод градуировочн ого графика (или метод абсолютной калибровки) заключается в построении графической зависимости одного из количественных параметров хроматографического пика (Х, Ь) от содержания вещества в хроматографируемой пробе яг Абсолютный коэффициент чувствительности 1-го компонента А, = й,/Я, или Ал = д/Ь, называют угловым калибровочным коэффициентом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
