Лабораторная работа №301

Определение жидких хлорметанов в их смеси.

Литература:

ФХМА, М. 2001г, стр. 362-375

Краткое теоретическое введение:

Достоинства метода газо-жидкостной хроматографии (ГЖХ) и газовой хро­матографии в целом: 1) высокая разделительная способность и экспрессность процесса; 2) возможность идентификации и коли­чественного определения индивидуальных соединений много­компонентных смесей; 3) универсальность и высокая чувстви­тельность; 4) возможность изучения различных свойств веществ и физико-химических взаимодействий в газах, жидкостях и на по­верхности твердых тел; 5) возможность выделения чистых ве­ществ в препаративном и промышленном масштабе.

Общая характеристика метода

В ГЖХ подвижной фазой является газ или пар, а неподвижной фазой служит слой жидкости, нанесенный на твердый носитель.

Принципиальная схема газового хроматографа представлена на рисункке. Подвижная фаза — газ-носитель непрерывно пода­ется из баллона (1) через редуктор (2) в хроматографическую ус­тановку. Дозатор (3) предназначен для введения в поток газа-но­сителя непосредственно перед колонкой определенного объема анализируемой смеси веществ в газообразном состоянии. Если анализируемая проба—жидкость, то ее объем, отмеренный доза­тором, вводят в испаритель (4). Далее анализируемая проба с по­током газа-носителя поступает в хроматографическую колонку (5), затем в детектор (6). Сигнал детектора записывается регист­ратором (7) в виде хроматограммы.

Для обеспечения необходимых температурных режимов рабо­ты испарителя, колонки и детектора их помещают в термостаты (8, 9).

Основные принципы выбора условий хроматографирования.

Одним из преимуществ хроматографического метода является возможность широкого выбора условий анализа в зависимости от конкретной аналитической задачи. В общем можно выделить две основных группы аналитических задач. Одна группа объединяет задачи, когда необходимо получить полное разделение за заданное время — экспрессная хроматография. Сокращение времени разде­ления связано чаще всего с повышением скорости потока газа-носителя. Зачастую экспрессность достигается за счет ухудшения качества разделения. Экспрессная хроматография применяется для аналитического контроля в промышленности. В аналитиче­ских задачах второй группы время хроматографирования не огра­ничивается, а требуется достижение наилучшего разделения хроматографируемых веществ. Полное разделение необходимо для получения точных количественных результатов — прецизионная хроматография. Одним из путей улучшения разделения вещества является увеличение длины слоя сорбента (колонки).

Рациональный выбор условий хроматографирования можно осуществить на основе критериев разделения.

Газ-носитель. Природа газа-носителя и его параметры влияют на качество разделения веществ. Прежде всего, газ-носитель дол­жен быть инертен по отношению к компонентам анализируемой пробы, сорбенту и конструкционным материалам хроматографа. Во избежание перепада давлений в колонке вязкость его должна быть как можно меньшей. Газ-носитель должен обеспечивать вы­сокую чувствительность детектора, быть чистым, взрывобезопасным, доступным. В зависимости от конкретных условий и задач проведения хроматографического анализа в качестве газа-носите­ля используют гелий, аргон, азот, водород и т. д.

Твердый носитель. Твердый носитель служит для закрепления на его поверхности определенного количества неподвижной фа­зы в виде возможно более однородной пленки. Основное его на­значение в ГЖХ — обеспечение наиболее эффективного исполь­зования неподвижной фазы. Твердый носитель должен обладать следующими свойствами: химической и адсорбционной инертно­стью по отношению к хроматографируемым веществам, значительной удельной поверхностью, позволяющей нанести неподвижную фазу в виде тонкой пленки и не допускающей ее перемещения под действием силы тяжести; одинаковыми по форме и по разме­рам макропористыми частицами; достаточной механической прочностью; стабильностью при повышенных температурах.

Для получения малой толщины пленки неподвижной фазы твердый носитель должен иметь достаточно большую удельную поверхность. Оптимальной для твердого носителя является удель­ная поверхность от 1 до 3 м²/г Равномерность распределения не­подвижной фазы на поверхности твердого носителя зависит от размера пор твердого носителя. Наиболее пригодны носители с порами диаметром 0,5 ∙ 10^-3 - 1,5 ∙ 10^-3 мм. Оптимальный размер зерен твердого носителя — от 0,15 до 0,5 мм. Фракционный со­став по размеру зерен носителя должен быть однородным.

В качестве твердых носителей чаще всего используют хроматоны, хромосорбы, целиты, тефлон, стеклянные шарики и т. д.

Неподвижная фаза. Природа неподвижной фазы является ос­новным фактором, определяющим последовательность выхода хроматографируемых веществ из колонки и отношение времени удерживания максимумов их зон. Неподвижная фаза должна от­вечать следующим требованиям: быть селективной по отноше­нию к хроматографируемым веществам; химически инертной по отношению к материалу колонки, твердому носителю, подвиж­ной фазе и хроматографируемым веществам; химически стабиль­ной; обладать малой вязкостью и низким давлением пара при ра­бочей температуре.

В качестве неподвижных фаз в ГЖХ применяют полиэтиленгликоли с молекулярными массами от 200 до 40000, сложные эфиры и полиэфиры, апиезоны, силиконовые жидкости, жидкие кри­сталлы и т. д., применяют также бинарные неподвижные фазы. В некоторых случаях для повышения селективности неподвижные фазы насыщают растворами электролитов, например LiCl. Непод­вижными фазами могут служить также пористые полимеры - сорбенты, получаемые путем полимеризации мономеров с раз­личными функциональными группами. К ним относятся непод­вижные фазы, имеющие такие фирменные названия — порапаки Q, N, S, P, R, Т, хромосорбы 101 — 108, полисорб-1 и т. д.