Твердий носій

Твердий носій – це інертна тверда пориста речовина, на яку наносять рідку нерухому фазу. Оптимальний твердий носій повинен мати наступні характеристики:

• велика питома поверхня (від 1 до 20 м²/г);

• малий і однаковий діаметр пор (10 мк і менше);

• інертність, тобто мінімальна хімічна або адсорбційна взаємодія з пробою;

• однакові за формою і розмірами частинки;

• механічна міцність.

Сировиною для більшості твердих носіїв, які використовуються у газовій хроматографії, є діатоміт, відомий також під назвою діатомітового кремнезему, діатомітової землі або кизельгуру. Діатоміт складається з панцирів діатомових мікроскопічних одноклітинних водоростей, які за своїм хімічним складом являють собою в основному мікроаморфний, водовмісний оксид кремнію при наявності невеликих кількостей домішок, головним чином оксидів металів. Як тверді носії використовують також матеріали на основі політетрафторвуглеців. Інколи використовують синтетичні кремнеземні носії (макорпористі стекла, силікагель, аеросилагелі). Одним з твердих носіїв , який використовується у газовій хроматографії, носить торгову назву “Хромосорб”. Існує декілька типів хромосорбу – хромосорб А, G, Р, W і Т. Кожен з них виготовляється як у необробленому, так і у обробленому вигляді з різними розмірами частинок. Так, наприклад, хромосорб Р (рожевого кольору) готують з вогнетривкої цегли С-22, а хромосорб W (білого кольору) готують з цеоліту. Хромосорб Р кальцинований і є відносно твердим. Він використовується у тих випадках, коли вимагається максимальна ефективність колонки. Однак йому властиві високі адсорбційні властивості до полярних речовин. Хромосорб W більш інертний, ніж хромосорб Р, і рекомендується для розділення полярних сполук.

Відомо, що діатомітові носії не є інертними і вирізняються адсорбційною і каталітичною активністю. Адсорбція проявляється за появою асиметричних піків, каталітичний ефект може призвести до появи додаткових піків. Гідроксильні і окисні групи на поверхні носія, які відповідають за названу вище активність, найчастіше дезактивують зв’язуванням відповідним реагентом. Активний водень гідроксилів може бути заміщеним силильними групами диметилдихлорсилану або гексаметилдисилазану.

Окрім того, для геометричного та хімічного модифікування поверхні діатомітів використовують термічну обробку, обробку кислотою або лугом, покриття носіїв інертним матеріалом, додаванням невеликих кількостей полярних речовин.

Рідка нерухома фаза

Рідка нерухома фаза являє собою відносно нелетку при температурі колонки рідину, нанесену на твердий носій і діючу на пробу як розчинник. Розділення речовин залежить від різниці в розчинності окремих компонентів проби в рідкій нерухомій фазі.

Нерухома фаза повинна бути:

• селективною;

• хімічно інертною (не взаємодіяти з досліджуваною речовиною, твердим носієм, стінками колонки та газом-носієм;

• мати низький тиск пари при робочій температурі колонки (бути нелеткою)та низьку в’язкість;

• хімічно стабільною в умовах використання;

• хімічно чистою, тобто не містити домішок;

• доступною.

Вибір рідкої фази залежить від складу досліджуваної суміші. Чим більше відомо про склад проби (хімічна структура компонентів, діапазон температур кипіння), тим легше вибрати відповідну колонку і умови аналізу).

Для досягнення ефективного розділення рідка фаза повинна бути подібною за хімічною будовою до компонентів суміші. Наприклад, вуглеводні краще діляться на рідкій фазі, як також є вуглеводнем; парафіни – на сквалані (вуглеводень з довгим ланцюгом), спирти – на поліетиленгліколях. Досліджувана речовина буде утримуватись сильніше тією рідкою фазою, яка є найбільш близькою до неї за хімічною будовою.

Газ-носій

Газ-носій, як правило, попадає в колонку хроматографа з балона зі стисненим газом. Для підтримки постійного тиску на вході у колонку і, відповідно, для зберігання постійної швидкості газу використовуються регулятори тиску. При даній температурі потсійна швидкість газу-носія забезпечує постійність часу утримування досліджуваних речовин. У зв’язку з тим, що швидкість газу-носія є постійною, компоненти суміші можуть характеризуватись об’ємом газу-носія, який пройшов через колонку за час від початку аналізу до моменту виходу піка на хроматограмі (тобто, утримуваним об’ємом).

Звичайно як гази-носії використовують водень, гелій та азот.

Газ-носій повинен відповідати наступним вимогам:

• бути інертним, щоб виключити можливість взаємодії з пробою або рідкою фазою;

• забезпечити необхідні дифузійні характеристики досліджуваних речовин;

• бути доступним і чистим;

• мати порівняно низьку вартість;

• підходити для використання детектора.

Ідентифікацію випробовуваних речовин у газовій хроматографії проводять за допомогою абсолютних і відносних параметрів утримування. До абсолютних параметрів утримуваня відносяться абсолютні (невиправлені) час утримування (t_R), відстань на хроматограмі (l_R) і утримуваний об’єм (V_R). Абсолютний час утримування (t_R) – це час від моменту введення проби у хроматограф до моменту появи максимуму хроматографічного піка випробовуваної сполуки. Абсолютна відстань на хроматограмі (l_R) – це відстань від точки введення проби на хроматограмі до виходу максимуму хроматографічного піка по нульовій (базовій) лінії. Абсолютний утримуваний об’єм (V_R) представляє собою добуток абсолютного часу утримування і об'ємної швидкості газу-носія:

V_R = t_R  F;

де: V_R – утримуваний об’єм, мл;

t_R – час утримування, с;

F – об’ємна швидкість газу-носія, мл/хв.

Відносні параметри утримування розраховують як відношення абсолютних параметрів утримування випробуваних сполук до абсолютних параметрів утримування речовини-стандарту:

.

Кількісне визначення речовин за допомогою газової хроматографії проводять методами абсолютного калібрування, внутрішнього стандарту та внутрішньої нормалізації.

Кількісними характеристиками у газовій хроматографії є висота або площа хроматографічного піку, які є пропорційними до концентрації речовини і можуть бути використаними для визначення цієї концентрації.

Метод абсолютного калібрування представляє собою залежність висоти або площі хроматографічного піка випробовуваної сполуки від концентрації або вмісту цієї сполуки у пробі.

Метод внутрішнього стандарту – це графічна залежність відношення висоти або площі хроматографічного піка випробовуваної сполуки до висоти або площі хроматографічного піка речовини-стандарту від концентрації або вмісту цієї сполуки у пробі.

Метод внутрішньої нормалізації представляє собою відношення вмісту окремого компоненту суміші до сумарного вмісту всіх компонентів суміші у відсотках.

18