Туркельтауб Ищенко.ВВЕДЕНИЕ В ХРОМАТОГРАФИЮ Часть 4
.pdfФедеральное агентство по образованию
Московская государственная академия тонкой химической технологии имени М.В. Ломоносова
Кафедра аналитической химии
Туркельтауб Г.Н., Ищенко А.А.
ВВДЕНИЕ В ХРОМАТОГРАФИЮ Часть 4
Учебное пособие
Москва
МИТХТ им. М.В.Ломоносова
2008
www.mitht.ru/e-library
6.5. Ситовая (эксклюзионная) хроматография
По мере увеличения молекулярной массы
отдельные полимергомологи перестают разделяться
на колонках для жидкостной хроматографии. Это объясняется тем, что разность удельных энергий
адсорбции (растворения) становится слишком мала
для разделения соседних полимергомологов.
Поэтому для высокомолекулярных соединений
используются эксклюзионная (молекулярно-ситовая или гель-проникающая) хроматография. Сегодня она использует силикагели с заданным объемом пор. Удерживание молекул в эксклюзионной колонке зависит от соотношения размеров молекул и пор. Самые малые молекулы проникают во все поры,
поэтому их время удерживание наибольшее.
Молекулы, размер которых больше элюируют позже самых больших, но раньше самых малых молекул.
Полный объем растворителя в колонке, складывается
из суммарного объема всех имеющихся пор Vi и полного объема пустот между частицами насадки Vo
Vt = Vo + Vi ,
Самые большие молекулы анализируемых веществ совсем не задерживаются насадкой и
элюируются из колонки с удерживаемым объемом Vo . Малые молекулы способны проникать во все поры
частиц насадки и элюируются из колонки с
удерживаемым объемом Vt . Определенная доля объема пор доступна компонентам анализируемой
пробы с молекулами промежуточных размеров, и эти компоненты элюируются из колонки с удерживаемыми объемами в интервале между Vo и Vt. Таким образом, удерживание молекул в
эксклюзионной колонке определяется вероятностью их диффузии в поры, что зависит от соотношения
www.mitht.ru/e-library
размеров молекул и пор.
Константа распределения Kd, как и в других вариантах хроматографии, определяется отношением концентраций вещества в неподвижной и подвижной фазах. Тогда объем удерживания будет равен
VR = Vm + KdVs .
VR—удерживаемый объем данного компонента
пробы, характеризующегося определенным
значением объемного коэффициента распределения Kd, который является мерой кажущегося проникновения данного компонента в поры частиц наcадки, Vm = Vo.
Если не происходит никакого взаимодействия (адсорбции) между компонентами пробы и поверхностью частиц насадки, то значения коэффициента распределения Kd заключены в
интервале между 0 и 1. Для конкретной системы
полимер — растворитель в данной колонке
существует |
определенное соотношение между |
|
размером |
молекул (молекулярной массой) |
и |
удерживаемым объемом; по данным удерживания
для узких фракций (по молекулярной массе), молекулярные массы которых были определены
каким-либо независимым методом, можно построить калибровочный график для данной колонки (обычно график зависимости lgM от VR). Схематическое
изображение калибровочной кривой, типичной для
эксклюзионной хроматографической колонки,
показано на рис. 28.
Из рисунка видно, что в области Vm и Vt график имеет явно нелинейных характер. Поэтому всегда нужно стремиться выбирать колонку (или набор
колонок) так, чтобы разделение анализируемого полимера протекало в пределах линейного участка
www.mitht.ru/e-library
калибровочной кривой.
Рисунок 28. Схематическое изображение зависимости молекулярной массы от удерживаемого объема для эксклюзионной хроматографии.
Как отмечалось в самом начале нашего рассмотрения процесса хроматографии (рис.1),
скорость элюирования компонента определяется
равновесным распределением его между двумя
фазами. В эксклюзионной хроматографии можно считать, что распределение происходит между двумя
фазами, где в качестве неподвижной фазы рассматривается тот же растворитель, находящийся
в порах сорбента.
То, что величина Kd удовлетворяет неравенству 0 Kd l, накладывает существенные ограничения на разделительную способность метода. Полный рабочий диапазон объемов удерживания в ГПХ ограничен интервалом (0,4 — 0,9) VС где VС—полный объем (незаполненной) колонки. (Примерно 0,1 VС
Издание учебное
Туркельтауб Георгий Николаевич, Ищенко Анатолий Александрович
ВВЕДЕНИЕ В ХРОМАТОГРАФИЮ
Учебное пособие
Подписано в печать……………..Формат 60х84х16
Бумага писчая. Гарнитура Arial.
Отпечатано на ризографе. Уч. Изд. Листов…. Тираж 150 экз. Заказ № ….
Московская государственная академия тонкой
химической технологии имени М.В. Ломоносова
Издательско-полиграфический центр
119571 Москва, пр. Вернадского, 86.
www.mitht.ru/e-library
Содержание
1.Введение…………………………….........................3
2.Классификация методов хроматографии……………………………………………..3
2.1.Схема работы хроматографической колонки..3
2.2.Классификация методов и вариантов хроматографии……………………………………………..6
3.Теоретические основы хроматографии …….…13
4.Общая схема хроматографического анализа...20
5.Газовая хроматография……………………….....26
5.1.Газожидкостная хроматография……….…27
5.2.Газо-адсорбционная хроматография…...46
5.3.Детекторы для газовой хроматографии…49
6.Жидкостная хроматография……………………..54
6.1Жидкостно-адсорбционная
хроматография………………………………………...….58
6.2.Жидкостножидкостная хроматография..60
6.3.Ионообменная, ионная и ион-парная
хроматография………..…………………………………..67
6.4.Линандообменная хроматография…..…..74
6.5.Эксклюзионная хроматография...………...76
Литература…………………………………………82
занимает объем твердой матрицы сорбента без пор.) Этим ГПХ резко отличается от других типов
хроматографии, в которых величины удерживаемых объемов могут быть очень большими и ограничиваются лишь практическими возможностями, связанными с ограниченной чувствительностью
детектора, а также с ограниченными временем и
денежными затратами на проведение разделения. В связи с этим в ГПХ приходится уделять большое внимание качеству насадки, а также эффективности и конструкции всей хроматографической системы;
необходимо, кроме того, чтобы значения рабочих
параметров процесса разделения были близки к оптимальным.
Максимальное число компонентов (mmах), которые можно разделить на колонке для ГПХ с
учетом ограниченного рабочего диапазона удерживаемого объема определяется:
mmах 1+0.2N½. (44)
где N—число теоретических тарелок для данной
колонки. Из общей теории хроматографии следует,
что наибольшую степень разделения в ГПХ должны обеспечивать длинные и узкие колонки с
мелкозернистыми насадками. С учетом этого чаще всего применяют жесткие и полужесткие сорбенты.
Полужесткие сорбенты изготавливают на основе
органических сополимеров. Для работы с органическими подвижными фазами обычно
используют стиролдивинилбензольные гели (например, стирогель), для работы с водными подвижными фазами применяют полярные сополимеры (например, оксиэтилметилметакрилат с
этилендиметакрилатом). Эти гели адсорбционно значительно менее активны, чем жесткие. Они
www.mitht.ru/e-library
предпочтительны для анализа биополимеров.
Недостаток – невысокое значение предельного
давления. Жесткие гели на основе силикагелей
лишены этого недостатка. Они используются для работы с водными и органическими подвижными фазами. К сожалению, адсорбционная активность ограничивает их применение для разделения биополимеров. Для снижения адсорбционной активности жестких гелей их поверхность
модифицируют химической прививкой органических
радикалов или добавлением модификаторов к подвижной фазе.
При анализе полимеров с широким молекулярномассовым распределением ММР применяют наборы колонок, содержащие сорбенты с последовательно возрастающим размером пор. При этом, как правило,
получают калибровочную зависимость с линейным
диапазоном около трех порядков. Время анализа при этом возрастает. Предлагаются наборы из двух колонок, с зорбаксом PSM-60 и PSM-1000 длиной по 250 мм, которые выпускает фирма «Дюпон». Такой набор имеет линейную калибровку в диапазоне
молекулярных масс от 200 до 1 000 000 и
эффективность не менее 20 000 т.т.
Литература
1.Шингляр М. Газовая хроматография в практике.
М.: Химия, 1964, с.196
2.Мак-Нейр Г., Бонелли Э. Введение в газовую хроматографию. М.: МИР, 1970, с.277
3.Яшин Я.И. Физико-химические основы
хроматографического разделения. М.: Химия, 1976,
с.216
4.Руководство к практическим работам по газовой
хроматографии.В 2-х ч. Под редакцией Лейбница Э.,
Штруппе Х.Г. - М.: МИР,1988, с.480.
5.Сакодынский К.И., Бражников В.В., Волков С.В.,
Зельвенский В.Ю. Аналитическая хроматография.
М.: Химия, 1993, с.297
6.Схунмакерс В. Оптимизация селективности в
хроматографии. М., МИР, 1989, с.400
7.Шпигун О.А., Золотов Ю.А. Ионная
хроматография и ее применение в анализе вод.
М.: Изд-во МГУ, 1990, с.198
www.mitht.ru/e-library