Том 1 (1134473), страница 107

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 107)

Этот метод был впервые открыт М. С. Цветом (Варшава) в 1903 г. на примере разделения жидких растворов окрашенных органических компонентов прн нх прохождении через трубку (колонку), заполненную твердым адсорбентом. Вследствие разной адсорбцнн различно окрашенных компонентов раствора в трубке можно было обнаружить по-разному окрашенные зоны.

Поэтому Цвет назвал этот новый впд анализа хромапгографическим разделением, колонку с твердым адсорбентом — хромалтографической колонкой, а само распределение в колонке по-разному окрашенных компонентов — хромаятограммой. Очевидно, что физико-химические основы такого разделения остаются теми же и прн прохождении через колонку с адсорбентом смесей неокрашенных веществ. В настоящее время хроматографнческн разделяют не только растворенные вещества (неокрашенные н окрашенные), но пары н газы. Поэтому термины хроматографня, хроматографнческая колонка н хроматограмма имеют более широкое значение.

Применяя длинные тонкие капилляры, в особенности капилляры с порнсгымн стенками, нлн заполняя более широкие трубки зернами пористого адсорбепта, можно создать большую поверхность раздела газ — твердое тело, т. е. прп медленном протекании газа осуществить многократно повторяющиеся процессы адсорбциц и десорбцнп молекул компонентов газовой смеси. Это позволяет (даже прн весьма малых различиях всредннх продолжнтельностях жизни на поверхности твердого тела молекул разных колет»оненгов газовой смеси) получить разные времена выхода компонентов нз колонки плп так называемые разные времена удерссивания компонентов колонкой. Нанеся на стенки капилляра плп в очень крупные поры зерен твердого носителя, заполняющего колонку, неподвижную жидкость, можно вместо различий в адсорбцнн использовать различия в растворимости отдельных компонентов газовой смеси.

В первом случае имеет место газо-ад. сорб»ионная хроматография, во втором — газо-асидкостная нлп распределительная хромагпография«. Во втором случае, очевндно, имеют место процессы адсорбцни компонента газовой смеси на поверхяостн неподвижной жидкости, растворения его в жидкости н адсорбцпн на поверхности твердого носителя этой неподвижной жидкости, Хроматографнческое разделение можно осуществлять разнымп спссобамн. Первый способ заключается в том.

что в колонку вводят " Термин «распределительная» по существу относится и к адсорбпионной хроматографии, поэтому мы ие будем употреблять его применительно только к газо-жидкостной хроматографии. а будем пользоваться более конкретными терл»инами «газо-адсорбпнонная» и «газо-жидкостная» хроматогрзфия. й /. Введенив газовую смесь с постоянной концентрацией компои<п<таз.

В этом случае у выхода из колонки появится сначала наименее здсорбирующийся или наименее растворимый компонент (например, воздух при аналогичной работе противогаза), затем смесь этого компонента с лучше адсорбипующпмся ком-,.онеитом, затем смесь этих двух компонентов с еще снльиес адсорбирующнмиск и т. д. вплоть до исходной смеси. <йиксируя появление и определяя концентрации выходящих компонентов, можно осуществить анализ смеси.

Этот метод хроматографического разделения называется фронтальным анализом; существенный недостаток его состоит в том, что в чистом виде можно получить только олин компонент. Второй способ заключается в том, что через колонку пропускают непрерывный поток практически неадсорбирующегося (или нерастворяюшегося в неподвижной жидкости) газа и в этот г а зн о с и т ел ь у входа в колонку вводит небольшую порцию анализируемой смеси.

В этом случае у выхода из колонки в токе газа- носителя сначала появится наименее адсорбирующийся (или наименее растворимый) компонент этой смеси, далее чистый газноситель, затем сильнее адсорбирующийся компонент, снова газноситель и т. д. Таким образом, зоны выхода компонентов на хроматограмме оказываются отделенными газом-носителем. Этот метод хроматографического разделения называют проязительнь<м, прол<ь<внь<м или злюционным анализом. В проявительном анализе для промывания колонки после введения пробы применяется газ-носитель, который практически совсем не адсорбируется или обычно адсорбируется слабее компонентов введенной пробы. Можно. наоборот, для промывания колонки после введения пробы применить поток вещества, которое адсорбируется сильнее всех компонентов пробы.

Это вещество, очевидно, будет вытеснять из колонки компоненты введенной пробы. У выхода из колонки появится сначала наименее адсорбируемый компонент, затем его смесь со следующим по адсорбнруемости компонентом, затем этот следующий компонент и г. п. вплоть до появления чистого вытеснителя, Этот третий метод разделения называется зытеснительным анализом. Оп уступает проявительному методу в том отношении, что при проявительном анализе выходящие пз колонки компоненты пробы, как правило, разделены зонами чистого газа-носителя.

Мы ограничимся в дальнейшем рассмотрением только прочвительных хроматограмм, посколы<у именно они получили наиболее широкое распространение и важнейшие применения для анализа сложных смесей и автоматического регулирования технологических процессов, а также во многих случаях физико- химического исследования. 35 †15 дополнение. Гаооаая «роматоерафия Большим преимушеством газовой хроматографии является быстрота разделения, которая определяется в основном лишь временем прохождения компонентов газовой смеси через ко.

лонку. Кроме таких аналитических применений разделения компонентов смесей на основе различной их адсорбцин или различяой растворимости, газовая хроматография, очевидно, может быть применена и для решения обратной задачи, т. е. для быстрого определения адсорбции и теплоты адсорбции, величины поверхности твердого тела и ее химических свойств или для опретелення термодинампческих свойств раствора в неподвижной :кидкости н связанных с этими свойствами физико-химических величин (констант равновесия, изотерм распределения, коэффи. иентов активности, тепловых эффектов и т. п.).

Следует подчеркнуть, что поскольку основными физико-химическими процессами в газовой хроматографии являются процессы адсорбции и десорбции (нли растворения и испарения), слишком сильно адсорбирующие адсорбенты (или слишком хорошо растворяющие жидкости) оказываются непригодными, поскольку они значительно задерживают процессы десорбции. Необходимо, чтобы процессы десорбции происходили достаточно быстро, иначе соответствующий компонент не успеет пройти колонку за удобное для анализа время. В этом отношении задача газо-хроматографической колонки отличается от задачи противогаза (в противогазе необходимо как можно прочнее удержать компонент, отравляющий воздух, т.

е. резко увеличить энергию его адсорбции, замедлить его десорбцию). Уменьшить время десорбции в газо-адсорбционной хроматографии можно, применяя наиболее геометрически однородные поверхности, химически прививая к поверхности твердых тел слабее адсорбирующие однородные модифицирующие слои и проводя процесс при более высоких температурах. Газо-адсорбциоиная хроматография применяется главным образом для разделения легколетучих (плохо растворяющихся) компонентов, а также для работы при высоких температурах.

Поверхность жидкости является идеально-однородной. Кроме того, химическую природу жидкости, применяемой в колонке в качестве неподвижной фазы, легко изменять в желаемом направлении в соответствии с природой разделяемых компонентов смеси, заменяя неполярные жидкости на жидкости, молекулы которых содержат благоприятствующие разделению функциональные группы. Поэтому получила болыпое распространение разработанная Мартином газо-жидкостная хроматография.

Однако газо-жидкостная хроматография обладает и своими недостатками, связанными главным образом с летучестью раз- а и йгтройгтво галового хролатографа деляющих жидкостей при высоких температурах. Поэтому в настоящее воемя большое значение придается улучшению геометрической и химической однородности нелетучих твердых тел, что позволит применять газо-адсорбционную хроматографию для разделения пе только легких газов и паров ннзкокипящих жидкостей, но и для разделения более высококнпящих веществ, слишком сильно адсорбнрующихся на неоднородных поверхностях. 2 2.

Устройство газового хроматографа и получение хроматограммы. Качественный и количественный анализ Газо-хроматографическое разделение смесей и получение хромйтограмм производятся с помощью специальных газовых хроматографов. Схема газового хроматографа показана на рис 1.

Характеристики

Список файлов книги