О.Ф. Петрухина - Аналитическая химия (Физические и физико=химические методы анализа) (1110109), страница 87
Текст из файла (страница 87)
Введение различных функциональных групп, например СМ, )ЧОз, МН2, 1~1(СНз)з, позволяет изменить свойства и селективность силикагелей. При выборе подвижного растворителя, как уже отмечалось выше, необходимо учитывать не только его транспортную функ- 39! цию, но и возможность взаимодействия с растворенным вещест вом. В первом приближении элюирующую силу растворителя оп ределяет его полярность: в нормально-фазном варианте с увеличе нием полярности растворителя его элюирующая сила возрастает Чем больше элюирующая сила подвижного растворителя, тем меньше фактор емкости сорбента А'для вещества на данном сорбенте. Все растворители в порядке увеличения их элюирующей силы (возрастания полярности) можно расположить в так называемый элюотропный ряд.
Вначале этого ряда находится н-пентан, хроматографическая полярность р'которого равна О, и заканчивается водой с р'= 10,2. Часто применяют смеси растворителей (гексан-хлороформ, гексан-метиленхлорид и т. д.), позволяющие регулировать элюирующую силу подвижной фазы при различном соотношении компонентов.
Метод нормально-фазовой хроматографии позволяет разделять многие полярные вещества. Особенно высокая селективность достигается при разделении пространственных изомеров, в частности, орто-, мета-, лара-изомеров ароматических соединений. В обращенно-фазной адсорбционной хроматографии применяют неполярные сорбенты, полярные элюенты и разделяют соединения с неполярными группами, которые сорбируются на поверхности неполярного сорбента. Эффективным неполярным, гидрофобным сорбентом является силикагель, химически модифицированный хлорсиланом С181(снз)з. Такой силикагель содержит вместо поверхностных гидроксйльных групп эфирную силильную группу: сн, — Я вЂ” Π— Я вЂ” (Снз)л — СНз л = 0 — 21, обычно 2, 8, 16, !8 сн, Это так называемые привитые сорбенты.
В качестве элюента в обращенно-фазной хроматографии применяют такие сильнополярные растворители, как вода или вода с добавлением спиртов, ацетонитрил. В этом случае с увеличением полярности подвижной фазы элюирующая сила растворителя уменьшается. Предложен ряд теорий процесса разделения смесей в обращенно-фазной хроматографии, среди которых наибольшее распространение получила сольвофобная теория Хорвата. Согласно этой теории хроматографическая система стремится к максимальному уменьшению гидрофобной поверхности за счет сольвофобных взаимодействий.
Поэтому образование в структурированной подвижной фазе (в данном случае это вода с растворенным в ней растворителем) "полости" для размещения гидрофобной молеку 392 лы сорбата менее выгодно по сравнению с размещением этой молекулы на поверхности сорбента. В настоящее время обрашенно-фазный вариант применяют в ВЭЖХ гораздо чаще, чем нормально-фазный благодаря устойчивости сорбентов с привитыми неполярными группами к действию растворителей, воды, рН, температуры. Важными достоинствами являются быстрое установление равновесия при смене элюента и возможность изменять в широких пределах селективность за счет изменения типа и степени модификации сорбента и подвижной фазы.
Варьируя подвижную и неподвижную фазы, можно разделять практически все вещества. Особенно эффективно применение в обращенно-фазной хроматографии градиентного элюирования, т. е. постепенного изменения состава растворителя в ходе хроматографирования, что позволяет элюировать из колонки как слабо-, так и сильноудерживающиеся вещества с хорошим разделением за короткое время анализа.
Ион-парная хроматография. Ион-парная хроматография используется для разделения соединений, способных к диссоциации. В этом случае в подвижную фазу вводят вспомогательный реагент, дающий при диссоциации так называемый противоион, заряд которого противоположен заряду разделяемых ионов.
Противоион и хроматографируемый ион образуют ионную пару (или ионный ассоциат), обладающую способностью сорбироваться на неполярном сорбенте (обычно силикагель с привитыми на его поверхности См алкильньми группами). Классическим примером разделения методом ион-парной хроматографии является разделение карбоксильных кислот.
Будучи сильнополярными, соединения этого класса в условиях нормально-фазной хроматографии взаимодействуют с силикагелем и практически не элюируются. В случае обрашенно-фазной хроматографии кислоты взаимодействуют с полярным элюентом и не удерживаются полярным сорбентом. При рН от 2 до 8 (интервал надежной работы силикагеля) карбоксильные кислоты в водном элюенте находятся в диссоциированном состоянии. При добавлении в злюент соли тетрабугиламмония, дающей противоион (С4Нз)4)Ч+, образуется ионная пара [(С4Нз)4)х)+П ООСЦ. Если разделяются соединения катионного характера, то в качестве вспомогательного реагента используют соединения, дающие анионы. Например, при разделении аминов в элюент добавляют соли алкил- и арилсульфокислот, перхлораты, пикраты.
И в первом, и во втором случае образуются ионные пары, имеющие гидрофильную и гидрофобную части. По одной из теорий гидрофобный "хвост" образовавшейся ионной пары удерживается поверхностью неполярного сорбента с привитыми алкильными группами Сно т. е. сорбция происходит по обычному обращенно-фазному механизму. Чем длиннее "хвост", тем сильнее удерживание, 393 т. е. фактор емкости сорбента (г'относительно карбоксильных ки. слот увеличивается при использовании в качестве противоионов тетраалкиламмония в ряду: (СзНп)4Х+ > (С4Нз)4Н > (СзН7)лН > (С2Нз)рч+ > (СНз)41ч+ Следовательно, ион-парная хроматография — это хроматография нейтральных ионных ассоциатов, ионных пар, образуемых определяемым ионом с гидрофобным противоионом.
Свойства элюента в ион-парной хроматографии должны способствовать стабилизации ионных пар, поэтому важно поддерживать определенное значение рН элюента. Обычно для этой цели применяют фосфатные и цитратные буферные растворы. Растворителем обычно служит вода с добавлением спиртов (метилового, этилового) или ацетонитрила. Элюируюшая сила подвижной фазы возрастает с увеличением доли органического компонента, т.е.
фактор емкости А'уменьшается при повышении доли органического модификатора. Таким образом, на селективность разделения в методе ион-парной хроматографии влияет состав элюента, а именно„ природа и концентрация органического компонента, концентрация вспомогательного реагента и рН. Ион-парная хроматография совмещает в себе достоинства обрашенно-фазной и ионообменной хроматографии. Метод позволяет разделять смеси кислот и оснований, красители, их полупродукты (аминосульфонаты и оксисульфонаты нафталина), лекарственные вешества (тетрациклины), витамины С, РР, В„В,, фенолы, хелаты металлов и т. д. Качественный и количественный анализ.
Идентификация компонентов смеси методом адсорбционной хроматографии проводится аналогично идентификации в газовой хроматографии, т. е. по времени или объему удерживания гя(Ря), по относительному удерживанию гя = гя/га „(где гя — время удерживания анализируемого вещества, гя „— время удерживания введенного в смесь стандарта), а также по логарифмическим зависимостям, существующим для гомологических рядов. В последнем случае хроматографируют несколько веществ, являющихся членами гомо- логического ряда, и строят график зависимости логарифма времени удерживания от числа звеньев гомологического ряда:!я гя л, затем измеряют гя для идентифицируемого члена гомологического ряда и путем интерполяции по графику находят и, по которому определяют неизвестное вещество. Количественный анализ в ВЭЖХ основан на пропорциональной зависимости количества хроматографируемого вещества от высоты пика Ь или его площади о.
Высоту пика Ь измеряют как расстояние от вершины пика до базовой линии (рис. 5. 18); плошал~ 394 Рас. 5.!8 Измерение высоты пика Л пика измеряют как плошадь треугольника (см. разд. 5.2). В ВЭЖХ чаще используют для расчетов высоту пика, так как этот параметр менее зависит от перекрывания соседних пиков. Расчет количественного состава смесей проводят методом градуировочного графика или методом внутреннего стандарта, который позволяет исключить ошибку, связанную с вводом пробы.
Метод нормировки используют редко, поскольку применительно для ВЭЖХ не сушествует детектора, обладающего общей чувствительностью к соединениям различного химического строения (каким является, например, детектор по теплопроводности в газовой хроматографии). Пики на хроматограммах в современных хроматографах обрабатываются цифровыми интеграторами и ЭВМ, которые выводят на печать все нужные исследователю параметры: название веществ, плошади пиков, времена удерживания и содержание (в различных единицах) для всех компонентов исследуемого образца.
Воспроизводимость времен удерживания, высот и плошадей пиков составляет +2 — 3%. Чувствительность метода ВЭЖХ определяется типом применяемого детектора и свойствами опреде,ляемого вещества, например, наличием хромофорных групп при использовании фотометрических детекторов. Наиболее чувствительны электрохимические и флуооиметрические детекторы, которые позволяют обнаружить до 10 ~ г/мл, или 10 ~ мкг/мл вещества.
Предел обнаружения определяемого вещества фотометрическими детекторами составляет 1 мкг/мл и более. Продолжительность одного анализа 3 — 20 мин (в зависимости от времени удерживания компонентов смеси). Вопросы и задачи 1. Дайте общую характеристику метода жидкостной хроматографии. 2. Что такое высокоэффективная жидкостная хроматография и чем она отличается от классической жидкостной хроматографии? 3. Какие причины приводят к размыванию зоны на колонке в ВЭЖХ? 395 4. Как можно свести размывание зоны к минимуму? 5.
Какова роль подвижной фазы в жидкостной хроматографии? 6. Что такое иормальио-фазиый вариант адсорбциоииой жид костной хроматографии? 7. Почему нельзя применять водные растворы элюеита в сочетаиии с сорбеитом-силикагелем? 8. Каков механизм разделения в обращеиио-фазиой хроматографии? 9. Какие вещества и почему можно разделять методом иоипарной хроматографии? П рактические работы Работа 1. Определение бензола, нитробензола и бензонитрила в их смеси При пропускаиии через колонку, заполненную полярным сор- беитом (силикагель), раствора, содержащего беизол, иитробеизол и беизоиитрил, различающиеся полярностью, с использованием в качестве элюеита гексаиа в первую очередь вымывается бензол, затем более полярные иитробеизол и беизоиитрил.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
