Г. Юинг - Инструментальные методы химического анализа (1115206), страница 79
Текст из файла (страница 79)
можно найти в обзорной статье [4). На рис. 21-1 приведена технологическая схема многоцелевого жидкостного хроматографа. Два резервуара с растворителями, А и Б, позволяют получать смеси растворителей, используемые в качестве подвижной жидкой фазы.
Каждый резервуар связан с камерой обезгаживания, где путем нагревания из растворителей удаляют растворенный воздух, который в противном случае может вызвать появление пузырей в колонке. Специальньгй кран позволяет подавать на колонку один из растворителей или их смесь в любой пропорции.
Краном этим можно управлять так, чтобы соотношение объемов растворителей менялось постепенно по ходу хроматографического раз- Жидкостная хроматография 429 деления. Эта методика известна под названием градиентного элюирования. Из крана-смесителя жидкость под высоким давлением поступает в собственно хроматограф, помещенный в термостате. Сначала жидкость проходит через змеевик, где она принимает рабочую температуру, а затем через предколонку с такой же насадкой, что и основная колонка.
Использование предколонки гарантирует достижение равновесия между подвижной фазой и насадкой аналитической колонки. Она также выполняет роль фильтра, удаляющего любые оставшиеся примеси. Пробу с помощью шприца или крана, как в ГХ, вводят между предколонкой и основной колонкой. Элюат из колонки проходит через измерительную ячейку дифференциального детектора к коллектору фракций или сливу.
Поток элюента, проходящий через сравнительную ячейку детектора, отделяют от основного потока элюента до ввода в него пробы. В более простых и более дешевых системах контроль температуры не предусмотрен, и соответственно отсутствует змеевик, показанный на схеме. Иногда не используется и предколонка, и не всегда обнаружение осуществляется дифференциальным детектором. Насосы. Высокое давление, необходимое для продвижения подвижной фазы по колонке с достаточной скоростью, можно получить при помощи управляемого мотором насоса или при помощи сжатого воздуха или азота, поступающего из баллона.
В последнем случае требуется мембрана или поршень для предотвращения прямого контакта газа с жидкостью, так как в противном случае огромное количество газа могло бы раствориться и вызвать появление пузырей в колонке или детекторе. Чаще применяют поршневой или одноходовой насос, т. е. фактически шприц большой емкости, управляемый мотором. Большинство детекторов, применяемых в ЖХ„чувствительны к изменению параметров потока, поэтому насос должен нагнетать жидкость с постоянной скоростью без пульсаций.
Для выполнения этого требования применяются различные остроумные методы [2), Один из них предусматривает использование двух цилиндров и поршней: в то время как один из цилиндров быстро заполняется, другой медленно освобождается, а затем роли их меняются, после чего весь цикл повторяется, Колонки. Колонки для ЖХ обычно изготавливают из стальных (нержавеющая сталь) трубок внутренним диаметром от 2 до 5 мм и длиной от 10 до 30 см. Ряд фирм продает уже готовые к работе заполненные насадкой колонки, нли пользователь сам может подготовить их к работе (при набивке колонок 430 Глава 21 для ЖХ необходимо соблюдать специальные меры предосторожности [3)). Соединения колонок изготавливают из гибких трубок из нержавеющей стали внешним диаметром порядка 1,5 мм.
Для устранения возможного уменьшения разрешения необходимо, чтобы мертвый объем всех соединительных устройств был минимальным. Природа насадки зависит от типа предстоящего разделения и будет описана в следующем параграфе. Виды жидкостной хроматографии Прн рассмотрении ГХ мы говорили о двух различных механизмах удерживания компонентов пробы — взаимодействии с твердой фазой (газо-твердофазная хроматография, ГТХ) или с неподвижной жидкой фазой (газо-жидкостная хроматография, ГЖХ), которая может быть нанесена на твердый носитель (промежуточный вариант). Эти механизмы действуют и в ЖХ, но, помимо того, разделение может быть также обусловлено взаимодействием между растворителем и растворенными компонентами пробы. Жидко-твердофазная хроматография (ЖТХ) В данном варианте ЖХ удерживание компонентов пробы обусловлено их адсорбцией на гидроксильных группах субстрата— силикагеля или оксида алюминия.
Полярные молекулы удерживаются сильнее, чем неполярные, и обычно наблюдается следующий порядок элюирования [3): насыщенные углеводороды (небольшие й') <олефины<ароматические углеводороды=органические галогениды<сульфиды<простые эфиры<нитросоединения<сложные эфиры = альдегиды = кетоны < спирты = =амины<сульфоны<сульфоксиды<амиды<карбоновые кислоты (большие й'). (Символом (г' обозначен коэффициент емкости, см. гл.
19). Сила адсорбции обычно является характеристикой функциональных групп органических соединений, поэтому этот метод особенно полезен для разделения соединений различных классов. Могут сказываться и стерические эффекты, так что в ряде случаев можно осуществить разделение и геометрических изомеров, например 11ис и транс. Основные затруднения, возникающие при количественных разделениях методом ЖТХ, обусловлены нелинейностью изотерм адсорбции, наблюдаемой при повышенных концентрациях компонентов пробы. Желательно, чтобы линейная область (в которой количество адсорбированного вещества пропорционально концентрации) по возможности была более широкой. Экспериментально установлено, что интервал линейности шире для веществ слабоадсорбируемых, чем для сильноадсорбируемых, Жидкостная хроматография 431 Это говорит о том, что на отдельных адсорбционных центрах возможны дипольные взаимодействия и взаимодействия за счет образования водородных связей, тогда как более слабые вандерваальсовы силы могут быть эффективными в более широкой области.
Активность адсорбента можно снизить, вводя в подвижную фазу небольшое количество воды. Молекулы воды селективно адсорбируются на наиболее активных центрах, оставляя какое-то количество менее активных центров незанятыми. В результате линейная область для органических соединений заметно расширяется.
Адсорбция воды обратима, поэтому активность адсорбента можно менять, варьируя содержание воды в растворителе. Жидко-жидкостная хроматография (ЖЖХ) Эта разновидность хроматографии известна также как распределительная хроматография. Здесь мы рассмотрим системы, в которых гранулированный твердый материал служит только подложкой неподвижной фазы, совсем как в ГЖХ, а подвижной фазой является вторая жидкость. Поскольку эти две жидкости не должны смешиваться, они должны заметно различаться по степени полярности. Фиксировать можно и более полярную, и менее полярную жидкость. Обычно полярный растворитель, например спирт или воду, наносят на пористую подложку из силикагеля, оксида алюминия или силиката магния.
Неполярный растворитель может удерживаться на тех же субстратах после их силанизации, после проведения которой они становятся гидрофобными. Такие системы принято называть распределительными хроматографическими системами с обращенными фазами. На рис. 21-2 показаны две хроматограммы, полученные при анализе смеси эфиров фталевой кислоты при помощи хроматографии с нормальными и обращенными фазами [1). Обратите внимание, что время отложено в противоположных направлениях (рис. 21-2,а и б); сделано это для того, чтобы подчеркнуть изменение порядка элюирования, ЖЖХ является более эффективным, чем ЖТХ, методом разделения соединений со сходными свойствами, например членов одного гомологического ряда. Важное преимущество ЖЖХ по сравнению с ЖТХ состоит также в том, что неподвижную жидкую фазу можно менять, не прибегая к перенабивке колонки. Однако легкость удаления жидкого покрытия обусловливает и возможность его вымывания.
В методе ЖТХ активные центры могут отравляться в результате необратимой адсорбции высокоактивных соединений, и регенерировать колонки обычно ие представляется возможным, Жидкостная хроматография 433 432 Глава 21 Жидкостная хроматография иа химически привитых неподвижных фазах. В этом виде хроматографии используют те же типы насадок, что и в соответствующем варианте ГХ. Разделяющая способность колонок данного типа сравнима с аналогичной характеристикой колонок для ЖЖХ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
