166598 (625053), страница 4

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

Текст из файла (страница 4)

Рисунок 2.2. Распределительная хроматография с привитой фазой

Среди химически модифицированных силикагелей наибольшее распространение получили фазы с восемью (С₈) и восемнадцатью (С₁₈ или октадецилсилильный силикагель) атомами углерода. Также в ОФ ВЭЖХ применяются силикагели Фенил (R= – (CH₂)₃Ph) и Циано (R= – (СH₂)₃CN). Строение поверхности силикагеля с «привитыми» октильными (С₈) группами показано на рис. 2.3 [15].

Рисунок 2.3. Строение поверхности силикагеля с «привитыми» октильными (С₈) группами

Основной характеристикой обращенно-фазного адсорбента на основе силикагеля является массовая доля углерода. Эта величина отражает гидрофобность неподвижной фазы и, таким образом, и ее адсорбционную способность. Массовая доля углерода стандартной С₈ фазы составляет величину порядка 12%; стандатной С₁₈ фазы – 16–20%.

ОФ ВЭЖХ как метод анализа обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами ВЭЖХ:

• в настоящее время разработаны и внедрены в производство сорбенты для этого метода, имеющие привитые алкилсилильные группы разной длины (от С₂ до С₃₂ с прямой алкильной цепью, фенильной и дифенильной группами);

• растворители, используемые в обращенно-фазных разделениях, относительно легко растворяют практически все важнейшие группы веществ, находящихся в организме человека, биологических объектах, используемых в виде лекарственных препаратов, пестицидов, гербицидов широко используемых в органической химии, нефтехимии, биоорганической химии;

• сорбенты в ОФ ВЭЖХ быстро приходят в равновесие с новыми растворителями и при изменении состава растворителя, что позволяет переходить от одной методики к другой с использованием одной и той же колонки. Сорбенты дают возможность использовать растворители в широком диапазоне свойств, а также добавки разных типов (соли, кислоты и основания, органические модификаторы);

• загрязненный сорбент в колонке может быть промыт и приведен снова в рабочее состояние при прокачивании через колонку растворителей, удаляющих загрязнения.

Для оценки селективности сорбента и эффективности колонки в целом используют основные параметры хроматографического разделения.

2.2 Основные параметры хроматографического разделения

Основными хроматографическими параметрами, характеризующими поведение вещества в колонке, являются время удерживания компонента смеси и удерживаемый объем. Время от момента ввода анализируемой пробы до регистрации максимума пика называют временем удерживания (элюирования) t_R. Время удерживания складывается из двух составляющих времени пребывания вещества в подвижной t₀ и неподвижной t_s фазах [13]:

t_R.= t₀ + t_s. (2.1)

Значение t₀ фактически равно времени прохождения через колонку адсорбируемого компонента. Значение t_R не зависит от количества пробы, но зависит от природы вещества и сорбента, а также упаковки сорбента и может меняться от колонки к колонке. Поэтому для характеристики истинной удерживающей способности следует ввести исправленное время удерживания t′_R [13]:

t′_R = t_R t₀. (2.2)

Для характеристики удерживания часто используют понятие удерживаемого объема V_R объем подвижной фазы, который нужно пропустить через колонку с определенной скоростью, чтобы элюировать вещество [13]:

V_R = t_RF, (2.3)

где F – объемная скорость потока подвижной фазы, см³с^-1.

Объем для вымывания несорбируемого компонента (мертвый объем) выражается через t₀: V₀ = t₀F, и включает в себя объем колонки, не занятый сорбентом, объем коммуникаций от устройства ввода пробы до колонки и от колонки до детектора. Исправленный удерживаемый объем V′_R соответственно равен [13]:

V′_R = V_R V₀. (2.4)

При постоянных условиях хроматографирования (скорость потока, давление, температура, состав фаз) значения t_R и V_R строго воспроизводимы и могут быть использованы для идентификации веществ.

Любой процесс распределения вещества между двумя фазами характеризуют коэффициентом распределения D. Величина D отношением c_s/c₀, где с_т и с₀ – концентрации вещества в подвижной и неподвижной фазах соответственно. Коэффициент распределения связан с хроматографическими параметрами.

Характеристикой удерживания является также коэффициент емкости k', определяемый как отношение массы вещества в неподвижной фазе к массе вещества в подвижной фазе: k' = m_н/m_п. Коэффициент емкости показывает, во сколько раз вещество дольше находится в неподвижной фазе, чем в подвижной. Величину k' вычисляют из экспериментальных данных по формуле [13]:

(2.5)

Важнейшим параметром хроматографического разделения является эффективность хроматографической колонки, количественной мерой которой служат высота Н, эквивалентная теоретической тарелке, и число теоретических тарелок N.

Теоретическая тарелка – это гипотетическая зона, высота которой соответствует достижению равновесия между двумя фазами. Чем больше теоретических тарелок в колонке, т.е. чем большее число раз устанавливается равновесие, тем эффективнее колонка. Число теоретических тарелок легко рассчитать непосредственно из хроматограммы, сравнивая ширину пика w и время пребывания t_R компонента в колонке [13]:

(2.6)

Определив N и зная длину колонки L, легко вычислить Н:

(2.7)

Эффективность хроматографической колонки также характеризует симметричность соответствующего пика: чем более симметричен пик, тем более эффективной является колонка. Численно симметричность выражают через коэффициент симметрии K_S, который может быть определен по формуле [13]:

, (2.8)

где b_0.05 – ширина пика на одной двадцатой высоты пика; А – расстояние между перпендикуляром, опущенным из максимума пика, и передней границей пика на одной двадцатой высоты пика.

Для оценки воспроизводимости хроматографического анализа используют относительное стандартное отклонение (RSD), характеризующее рассеяние результатов в выборочной совокупности [13]:

, (2.9)

где n – количество параллельных хроматограмм; х содержание компонента в пробе, определенное путем расчета площади или высоты соответствующего пика на хроматограмме;

– среднее значение содержания компонента, рассчитанное на основании данных параллельных хроматограмм; s² – дисперсия полученных результатов.

Результаты хроматографического анализа считаются вероятными, если выполняются условия пригодности хроматографической системы [19]:

• число теоретических тарелок, рассчитанное по соответствующему пику, должно быть не менее требуемого значения;

• коэффициент разделения соответствующих пиков должен быть не менее требуемого значения;

• относительное стандартное отклонение, рассчитанное для высоты или площади соответствующего пика, должно быть не более требуемого значения;

• коэффициент симметрии соответствующего пика должен быть в требуемых пределах.

2.3 Аппаратурное оформление эксперимента

В современной жидкостной хроматографии используют приборы различной степени сложности от наиболее простых систем, до хроматографов высокого класса, снабженных различными дополнительными устройствами.

На рис. 2.4 представлена блок-схема жидкостного хроматографа, содержащая минимально необходимый набор составных частей, в том или ином виде присутствующих в любой хроматографической системе.

Рисунок 2.4. Блок-схема жидкостного хроматографа: 1 сосуд для подвижной фазы; 2 насос; 3 инжектор; 4 колонка; 5 термостат; 6 детектор; 7 регистрирующая система

В качестве сосудов для подвижной фазы (1) чаще всего используют стеклянные бутылки вместимостью 0,71 л. Большое значение имеет тщательная дегазация подвижной фазы. Предпочтительнее выполнять эту операцию непосредственно в рассматриваемом сосуде, чтобы исключить переливание растворителя.

Современные насосы (2) для жидкостной хроматографии представляют собой прецизионные устройства, обеспечивающие постоянную подачу растворителя в колонку и способные создавать давления до нескольких десятков МПа. Конструкция насоса определяется, прежде всего, рабочим давлением в системе.

Инжекторы (3) обеспечивают ввод проб от 0,1 мкл до нескольких миллилитров с высокой воспроизводимостью при давлениях до 3050 МПа. Инжекторы должны работать при повышенных температурах и в среде активных растворителей и реагентов.

Колонки (4) для ВЭЖХ представляют собой толстостенные трубки из нержавеющей стали длиной 10, 15, 25 см с внутренним диаметром 45,5 мм, способные выдержать высокое давление. Большую роль играет плотность и равномерность набивки колонки сорбентом. Постоянство температуры обеспечивается термостатом.

Повышение температуры разделения улучшает эффективность колонок в ОФ ВЭЖХ. Стабилизация температуры также повышает точность количественных определений, поэтому использование термостатов (5) весьма желательно, а иногда обязательно. В ВЭЖХ чаще всего применяют воздушные термостаты с интенсивным перемешиванием воздуха, в которых расположены теплообменник для подогрева растворителя, дозатор и колонки.

Детекторы (6) для жидкостной хроматографии имеют проточную кювету, в которой происходит непрерывное измерение какого-либо свойства протекающего элюента. Наиболее популярными типами детекторов общего назначения являются дифференциальные рефрактометры, измеряющие показатель преломления системы пробаэлюент, и спектрофотометрические детекторы, определяющие оптическую плотность растворителя на фиксированной длине волны (как правило, в ультрафиолетовой области УФ-детекторы).

Регистрирующая система (7) в простейшем случае состоит из дифференциального усилителя и самописца. В сложных хроматографических системах используется блок интерфейса, соединяющий хроматограф с персональным компьютером, который осуществляет не только сбор и обработку информации, но и управляет прибором.

Характеристики

Список файлов курсовой работы