Презентация на тему Хроматография. (Лекция 4)

газовой хроматографии
хроматография - это способ разделения веществ, основанный на

различии в их коэффициентах распределения между двумя фазами, одна из которых неподвижна.

является газ-носитель, в нашем случае – гелий, неподвижной фазой

в нашем случае является засыпанное («набитое») внутрь трубки из инертного материала либо нанесенное на внутреннюю поверхность кварцевой трубки-капилляра твердое вещество, в зависимости от решаемых задач имеющее ту или иную химическую природу, например:

Рис. 30%-Гептакис-(2,3-ди-О-метил-6-О-трет-бутил-диметилсилил)-β-циклодекстрин, неподвижная фаза для разделения оптических изомеров

Рис. Диметилдифенилполисилоксан, неподвижная фаза для разделения органических соединений

30 м, внутреннний диаметр 0,25 мм, внешний диаметр 0.30

мм

Капиллярная газовая хроматографическая колонка HP-5MS, установленная в хроматограф. Газ-носитель подают в колонку под давлением из баллона.

50 детекторов.

камеры; 2 — держатели чувствительного элемента; 3 — изоляторы;

4 — вход газа-носителя: 5 — чувствительный элемент; 6 — выход газа-иосителя.
Рис. 1б. Электрическая мостовая схема ДТП в режиме постоянного напряжения:
1— регистратор; 2 — источник питания; 3 — измеритель тока моста; R1 — чувствительный элемент рабочей камеры детектора; R2 — чувствительный элемент сравнительной камеры; R3, R4 — постоянные резисторы (плечи) мостовой схемы.

газа-носителя с анализируемым веществом;
тока моста, причем с увеличением тока

увеличивается чувствительность, но уменьшается стабильность нулевой линии;
температуры чувствительного элемента детектора, так как ее увеличение приводит к увеличению чувствительности детектора;
сопротивления чувствительного элемента;
температуры детектора, так как с ее уменьшением повышается чувствительность;
расхода газа-носителя, поскольку ДТП является типичным концентрационным детектором;

с одним усилителем; б — с двумя усилителями или

одним дифференциальным усилителем; i1 и i2 — ионизационные токи.

диффузия.
Продольная диффузия.
Сопротивление массопереносу

H=A*V + B/V

+ С,
где H - это ВЭТТ, см;
А - вклад многолучевого распространения потока;
В - вклад продольной диффузии;
С - вклад сопротивления массопереносу;
V - линейная скорость, см колонки/сек.

продольной диффузии. Очень высокие скорости приводят к размывам фронта

и ухудшению разделительных способностей колонны. К тому же растет давление в системе.
- чем ниже скорость, тем выше вклад пристеночной диффузии. Очень низкие скорости приводят к пристеночным размывам и также ухудшают разделение. К тому же падает производительность процесса хроматографии.

Практические выводы:
нужно точно определить оптимальную скорость потока и вести процесс с такой скоростью.

выхода) – время, проходящее между моментом ввода анализируемой пробы

в колонку, и моментом выхода вершины пика вещества из колонки.
Объем удержания – объем газа/жидкости-носителя, который проходит по хроматографической колонке с момента ввода анализируемой пробы в колонку до момента выхода вершины пика вещества из колонки.
Площадь хроматографического пика – параметр, характеризующий количество вещества в пробе.

(a=A/B): характеристика качества упаковки (и не только) колонки, рассчитывается

как отношение большего плеча пика к меньшему.

мертвый объем: объем подвижной фазы между точкой ввода пробы и точкой ее обнаружения детектором ( tм ).

Индекс удержания – отношение времен удержания какого-то стандартного вещества (обычно для неполярных колонок какого-либо углеводорода известного строения) и определяемого вещества. Для одинаковых по химическому составу колонок является постоянной величиной.

объема удержания) к «мертвому» времени (или мертвому объему), т.е.

k=(Vr)/(Vm)=(tr)/(tm);
- эффективность колонки, или число теоретических тарелок (N): рассчитываемая как приведенный квадрат отношения времени удержания к полуширине пика

Чем длиннее колонна, или чем меньше размер частиц сорбента, тем выше будет эффективность работы колонны, а, следовательно, и больше будет разделение между веществами.

образца:
Сорбционный – взаимодействие активных центров сорбента с элюируемыми веществами.

Ионный – взаимодействие заряда неподвижной фазы с противоположным зарядом подвижной фазы.
Распределительный – «фильтрация» веществ между порами неподвижной фазы

центрам сорбента, десорбируясь в результате изменения элюентной активности подвижной

фазы, что ослабляет сродство компонентов к активным центрам сорбента.
2). Фронтальный. Вещества распределяются по фронту элюции. В результате очищенным можно получить только тот компонент, который выходит во фронте, первым (т.е. тот, который обладает меньшим сродством к активным центрам сорбента).
3). Вытеснительный. Вещества вытесняются вытесняющим агентом или друг другом, что связано с конкурентным сродством к активным группам сорбента. Примеры: ИОХ (вытеснитель - соль), ВЭЖХ (вытеснитель - например, додецилсульфат натрия для обращенно-фазового режима), (вытеснитель - вещество, с большим сродством к сорбенту, чем образец).

с пропилнитрильной прививкой (нитрильной);
2.Неподвижная фаза с пропиламинной прививкой

(аминной).

• Обращенно-фазовая:
1.Неподвижная фаза с алкильной прививкой;
2.Неподвижная фаза с алкилсилильной прививкой.

в нашем случае – ацетонитрил, метанол, вода, смеси растворителей,

неподвижной фазой в нашем случае является трубка-капилляр, в которую забит SiO2 или Al2O3 с развитой поверхностью, на которую привиты кремнийсодержащие соединения, в зависимости от решаемых задач имеющие ту или иную химическую природу, например:

Рис. Неподвижные фазы для жидкостной хроматографии фирмы ZORBAX

пор (Å, нм).
• Получение силикагеля для ВЭЖХ:
1.Формование

микросфер поликремневой кислоты.
2.Сушка частиц силикагеля.
3.Воздушное сепарирование.
• Частицы сорбента:
Регулярные (сферические): выше устойчивость к давлению, выше стоимость;
Несферические: ниже устойчивость к давлению.

хуже их проницаемость для молекул элюируемых веществ. А следовательно,

тем хуже сорбционная емкость сорбентов.
Чем крупнее поры, тем, во-первых, меньше механическая устойчивость частиц сорбента, а во-вторых, тем меньше сорбционная поверхность, следовательно, хуже эффективность.

в составе элюента преобладает неполярный растворитель:
Гексан:изопропанол=95:5 (для

малополярных веществ)
Хлороформ:метанол=95:5 (для среднеполярных веществ)
Хлороформ:метанол=80:20 (для сильнополярных веществ)

в составе элюента почти всегда присутствует вода:
ВСЕГДА

можно обеспечить полное растворение БАС в подвижной фазе
Почти всегда возможно использовать УФ-детекцию;
Почти все подвижные фазы взаимно смешиваются;
Можно использовать градиентное элюирование;
Можно быстро переуравновесить колонну;
Колонну можно регенерировать

элюента в подвижной фазе, тем самым добиваясь постепенности десорбции

компонентов с сорбента:

и противоположных зарядов компонентов, связанных ковалентно с хроматографической матрицей.

Метод: вытеснительный.
Существует два вида неподвижных фаз (сорбентов):
- анионообменник, заряжен ПОЛОЖИТЕЛЬНО;
- катионообменник, заряжен ОТРИЦАТЕЛЬНО

частей: матрица, на которую привит химически лиганд, несущий заряд.
Матрицы

бывают совершенно различной природы: неорганические соединения (например, силикагель) и органические (синтетические полимеры, такие как полиметакрилат и полистирол; а также полисахариды, которые находят самое что ни на есть широкое применение, например, сефароза).

сосуд для подвижной фазы; 2 — насос; 3— манометр;

4 — фильтр; 5 — демпфер; 6 — термостат; 7 — инжектор; 8 — колонка; 9 — детектор; 10 — самописец

достигает 100 МПа.
(1 мегапаскаль [МПа] = 10.2 технических

атмосфер)

Все насосы для ВЭЖХ делятся на две группы: постоянного расхода и постоянного давления

– аналитическая колонка диаметром 5 микрон с предколонкой, справа

– аналитическая колонка диаметром 1.8 микрон