- •Хроматографические методы анализа
- •Общая
- •Классификация хроматографических методов анализа
- •Классификация хроматографических методов анализа
- •Классификация хроматографических методов анализа
- •Варианты хроматографии в зависимости от агрегатного состояния фаз
- •Фронтальный метод
- •Проявительный (элюентный) метод
- •Вытеснительный метод
- •Классификация хроматографических методов анализа
- •Разделение смеси в колонке и хроматограмма, полученная методом элюентной хроматографии (сорбируемость веществ увеличивается
- •Подвижная и неподвижная фазы
- •Подвижная и неподвижная фазы (продолжение)
- •Хроматограмма смеси двух
- •Хроматографические
- •Теория теоретических тарелок.
- •Кинетическая теория хроматографии
- •Газовая хроматография
- •Газовая хроматография (продолжение)
- •Характеристики детектора
- •Блок-схема газового хроматографа
- •Катарометр
- •Схема катарометра
- •Детектор электронного захвата (ЭЗ).
- •Схема детектора электронного захвата
- •Пламенно-ионизационный детектор
- •Атомно-эмиссионный детектор
- •Пламенно-фотометрический детектор
- •Масс-селективный детектор
- •Особенности детекторов
- •Пример разделения смеси газов с использованием ГХ
- •Современная автоматизированная газохроматографическая система.
- •Общая характеристика методов жидкостной хроматографии
- •Общая характеристика методов жидкостной хроматографии
- •Параметры плоскостной хроматограммы
- •Основные элементы установок ТСХ.
- •ТОНКОСЛОЙНАЯ
- •Применение бумажной и тонкослойной
- •Высокоэффективная жидкостная хроматография
- •Хроматограммы смеси двух веществ
- •Критерий и степень разделения
- •Варианты высокоэффективной жидкостной хроматографии
- •Схема прибора для ВЭЖХ
- •Количественный анализ в хроматографии
- •Количественный анализ в хроматографии(продолжение)
- •Количественный анализ в хроматографии(продолжение)
- •Ионообменная хроматография
- •Применение ионообменной хроматографии
- •Практическое применение ионообменной хроматографии
- •Разделение аминокислот, имеющих разный заряд
- •Настольная система для проведения хромато-масс-спектроскопических исследований
Разделение смеси в колонке и хроматограмма, полученная методом элюентной хроматографии (сорбируемость веществ увеличивается в ряду (А<В<С)
проба Элюент
(А+В+С)
С |
сигнал |
|
С |
||
|
||
В |
В |
|
|
А |
|
А |
|
время
Подвижная и неподвижная фазы
Подвижная фаза в газовой хроматографии представляет собой не просто газообразную пробу анализируемой смеси, а пробу, вводимую в непрерывный поток инертного газа (“носителя”). Аналогично - в жидкостной хроматографии. В качестве газа-
носителя обычно используются очищенный азот или гелий, реже - водород или аргон. Эти газы не должны удерживаться на колонке и давать сигнал детектора. В жидкостной
хроматографии элюент может представлять собой как чистую жидкость, так и различные смеси.
Требования к неподвижной фазе различаются в зависимости от метода хроматографии.
В адсорбционной хроматографии твердая фаза представляет собой сорбент.
Враспределительной - твердый носитель используют для того, чтобы нанести на него тонкую пленку жидкости, в которой происходит процесс разделения компонентов при передвижении по колонке.
Подвижная и неподвижная фазы (продолжение)
Требования к неподвижной фазе : она должна
-обладать максимально возможной поглотительной способностью, различающейся для разных компонентов смеси;
-быть устойчивой в среде, в которой используется;
-быть дешевой и доступной.
.На практике используются чаще всего активированный уголь, силикагель, алюмогель, цеолиты и синтетические материалы на их основе. В распределительной хроматографии в качестве носителя неподвижной жидкой фазы чаще других используются кизельгур (диатомит), стеклянные или тефлоновые микрошарики.
Самой неподвижной жидкой фазой служат высокомолекулярные углеводороды (например, сквалан), кремнийорганические соединения, фталаты, вазелиновое и силиконовое масла. Неподвижная жидкая фаза. должна обладать
селективностью к разделяемым компонентам, химической инертностью, термической устойчивостью, практически не удерживать элюент и быть в условиях проведения эксперимента нелетучей.
Хроматограмма смеси двух |
||||
|
веществ |
|
|
|
|
h/ |
|
• |
W-ширина пика |
ан.сигнал |
tR |
|
• |
W -полуширина |
|
|
|||
|
(2) |
|
|
пика |
|
|
|
|
|
|
tR (1) |
|
• |
h-высота пика |
|
W/ |
h |
• |
tm-”мертвое’’ |
|
|
время колонки |
||
tm |
|
|
|
|
t / |
|
• tR -приведенное |
||
|
R |
|
||
|
|
|
||
|
|
|
|
время |
|
W |
|
|
удерживания |
|
|
• |
tR-время |
|
|
|
t |
||
|
|
|
удерживания 1-го |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
компонента |
Хроматографические
параметры
Для характеристики истинной удерживающей способности используют
исправленное (приведенное) время удерживания tR/:
tR/ = tR - tm
Исправленный удерживаемый объем VR/ соответственно:
VR/ = VR - Vm
При постоянных условиях хроматографирования (скорость потока, давление, температура, состав фаз) значения tR/ и VR/ строго воспроизводимы и могут быть использованы для идентификации.
Каждый пик на хроматограмме характеризуется высотой, шириной и площадью. Ширина пика W равна основанию треугольника, образованного касательными к левой и правой ветвям пика. Расстояние между точками контура на половине его высоты W' называют полушириной пика. Высотой пика считают либо величину h, либо h/.
Теория теоретических тарелок.
Эта теория позволяет описать движение зоны компонента, экспериментально оценить ширину полосы и эффективность колонки.
Теория основана на допущениях:
1)хроматографическая колонка состоит из определенного числа узких слоев сорбента (“теоретических тарелок”);
2)равновесие на каждой тарелке между неподвижной (НФ) и подвижной фазами (ПФ) устанавливается мгновенно.
Число теоретических тарелок (N) может служить количественной мерой эффективности колонки. Для её оценки используют также высоту, эквивалентную теоретической тарелке (ВЭТТ, Н). Эта величина связана с длиной колонки (L) и числом теоретических тарелок (N):
|
Н = ВЭТТ = L/N, |
Число теоретических |
тарелок можно рассчитать из параметров пика , |
например: |
N = 16 (tR/ / W)2, |
где tR/- приведенное время удерживания компонента в колонке; W- ширина пика.
Кинетическая теория хроматографии
Согласно кинетической теории, размывание хроматографических пиков обусловлено, главным образом, тремя независимыми процессами:
вихревой диффузией, молекулярной диффузией и сопротивлением массопереносу. К счастью, степень влияния этих процессов определяется в основном такими контролируемыми переменными, как скорость потока, размер частиц наполнителя колонки и толщина пленки неподвижной жидкой фазы.
Из положений теории следует, что эффективность хроматографической колонки имеет сложную зависимость от скорости ПФ и выражается кривой, минимум которой соответствует оптимальному значению Н. Задача экспериментатора - найти оптимальную скорость потока.
В целом, для повышения эффективности колонки необходимо
уменьшать размер частиц, улучшать упаковку, подбирать оптимальную линейную скорость потока и маловязкие подвижные фазы (их толщина должна быть небольшой).
Газовая хроматография
•Газовая хроматография может быть применена для разделения и определения смесей веществ, которые могут быть легко переведены в газообразное состояние при сравнительно невысоких температурах (обычно – не выше2500C). Среди вариантов ГХ газо-жидкостный распространен несколько больше, чем газо-твердофазный.
•Основными узлами хроматографической установки являются дозатор
(система для ввода пробы), хроматографическая колонка и детек- тор. Кроме того, в установке имеются устройства для подачи газа-но- сителя или растворителя, для преобразования импульса детектора в соответствующий сигнал. Дозатор предназначен для точного количе- ственного отбора пробы и введения ее в хроматографическую колонку. Одним из основных требований к дозатору является воспроизводи- мость размера пробы и постоянство условий ее введения в колонку. Кроме того, введение пробы не должно вызывать резкого изменения условий работы колонки и других узлов хроматографической установ-ки, а внутренняя поверхность дозатора не должна обладать каталити- ческой или адсорбционной активностью по отношению к пробе. Газообразные и жидкие пробы обычно вводят с помощью специальных шприцев,Твердые пробы вводятся после перевода их в раствор или с помощью игольного ушка испарением пробы в нагретом дозаторе.
Газовая хроматография (продолжение)
•Детекторы классифицируют по различным признакам.
•1) по способу регистрации вещества:
•универсальные - регистрирующие многие вещества; селективные - чувствительные к химическим соедине-ниям определённых классов;
•специфические - обладающие очень высокой селектив- ностью.
•2) по способу записи хроматограмм детекторы делятся на:
•интегральные (такие детекторы регистрируют суммар-ное количество компонента, вышедшего из колонки за определенный промежуток времени);
•дифференциальные (мгновенно регистрируют изменение какого-либо свойства, связанного с появлением вещества в подвижной фазе (ПФ).
Характеристики детектора
•1) чувствительность - отношение сигнала детектора к количеству обнаруженного им вещества: чем больше это отношение, тем выше чувствительность детектора;
•2) воспроизводимость результатов - количественной мерой служит стандартное отклонение серии сигналов при вводе в хроматограф одних и тех же проб;
•3) стабильность работы - низкая чувствительность к колебаниям температуры и скорости потока подвижной фазы (ПФ);
•4) предел обнаружения (детектирования) - минимальное определяемое количество вещества, которое вызывает сигнал (h), равный удвоенному (иногда утроенному) сигналу шума (N):Nh=2N
•5) диапазон линейности сигнала - интервал линейной зависимости величины аналитического сигнала от концентрации вещества в пробе.