Подвижная и неподвижная фазы

⇐ ПредыдущаяСтр 76 из 115Следующая ⇒

Как было указано, в аналитических целях используется в основном проявительный (элюентный) вариант хроматографии, поэтому 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, другие газы используются в единичных случаях. Эти газы не должны удерживаться на колонке и давать сигнал детектора.

В жидкостной хроматографии элюент может представлять собой как чистую жидкость (органическую или неорганическую), так и различные смеси.

Требования к неподвижной фазеразличаются в зависимости от метода хроматографии. Так, в адсорбционной хроматографии твердая фаза представляет собой сорбент, на котором, собственно, и происходит процесс разделения. В распределительной же хроматографии твердый носитель используют для того, чтобы нанести на него тонкую пленку жидкости, вследствие различной растворимости компонентов в которой происходит процесс их разделения при передвижении по колонке.

Сорбенты, применяемые в адсорбционной хроматографии, должны удовлетворять следующим требованиям:

- обладать максимально возможной поглотительной способностью, различающейся для разных компонентов смеси;

- быть устойчивыми в среде, в которой используются;

- быть дешевыми и доступными.

Этим требованиям удовлетворяет довольно большое количество материалов, но на практике используются чаще всего активированный уголь, силикагель, алюмогель, цеолиты и синтетические материалы на их основе.

Все названные материалы для улучшения адсорбционных свойств нередко подвергают специальной химической обработке - модифицированию. При этом в структуру сорбента вводятся различные функциональные группы.

В распределительной хроматографии в качестве носителя неподвижной жидкой фазы чаще других используются кизельгур (диатомит), стеклянные или тефлоновые микрошарики и некоторые другие твердые инертные материалы.

Нанесение пленки жидкости на инертный твердый носитель на практике весьма трудоемко. Жидкую фазу растворяют в подходящем растворителе, добавляют твердый носитель, а растворитель испаряют. При этом необходимо избежать неравномерности распределения жидкости по носителю, что и является самым трудным.

Среди многих апробированных жидких фаз на практике используют несколько десятков. Правильный выбор неподвижной жидкой фазы представляет собой достаточную сложность, поскольку эмпиричен и основывается на определенном опыте и известном правиле: “подобное растворяется в подобном”. В качестве примеров можно упомянуть высокомолекулярные углеводороды (например, сквалан), кремнийорганические соединения, фталаты, вазелиновое и силиконовое масла.

Требования к неподвижной жидкой фазе очевидны: она должна обладать селективностью к разделяемым компонентам, химической инертностью, термической устойчивостью, практически не удерживать элюент и быть в условиях проведения эксперимента нелетучей.

В капиллярной хроматографии используют колонки очень малого внутреннего диаметра, и стационарная жидкая фаза наносится на поверхность колонки без дополнительного внесения твердого носителя.

Общая характеристика методов

Жидкостной хроматографии

В жидкостной хроматографии (ЖХ) подвижной фазой служит жидкость, чем и обусловлены особенности всех её видов. Этот метод применим для разделения более широкого круга веществ, чем газовая хроматография.

В " классическом" варианте ЖХ в колонку, заполненную сорбентом, вводят анализируемую смесь и пропускают элюент.

Плоскостная хроматография

К плоскостным видам хроматографии относятся бумажная (БХ) и тонкослойная (ТСХ). Хроматографическое разделение в них, как и в колонке, основано на переносе разделяемых компонентов подвижной фазой вдоль слоя неподвижной фазы (НФ). В БХ носителем неподвижной фазы является хроматографическая или очищенная от примесей фильтровальная бумага, а в ТСХ - различные сорбенты (оксид алюминия, силикагель и др.), нанесенные на стеклянную или металлизированную подложку. Размер частиц адсорбента очень мал, обычно менее 15 мкм.

Оба вида просты по технике выполнения эксперимента и экспрессны, но ТСХ используется чаще, т.к. в этом случае разделение происходит быстрее, получаемые зоны компактнее, чувствительность и воспроизводимость определений выше, слой сорбента устойчивее к агрессивным средам, причем существует возможность его выбора.

Элюент в жидкостной хроматографии - это не просто растворитель, который переносит растворенное вещество через слой НФ. Он играет активную роль в процессе сорбции, конкурируя с компонентами пробы за место в слое сорбента. Следовательно, природа элюента в очень большой мере определяет успех разделения. Это тем более относится к бумажной хроматографии, которая, в отличие от тонкослойной, в основном " работает" не по адсорбционному механизму, а по распределительному.

Проводить хроматографирование можно восходящим, нисходящим или круговым способами. Эти различия не принципиальны: разница в том, что ПФ продвигается по НФ снизу вверх, сверху вниз или из центра круга к его периферии.

В ТСХ чаще всего используют восходящий способ. При этом один конец пластинки погружают в кювету с подвижной фазой на глубину в несколько миллиметров, жидкость медленно поднимается по пластинке под действием капиллярных сил. Пробу в виде небольшого пятна предварительно наносят на пластинку так, чтобы она находилась около края, погруженного в жидкость. При элюировании пробы потоком жидкой фазы ее компоненты переносятся вверх по слою адсорбента. Хроматографирование заканчивают, когда передний край ПФ (" фронт растворителя" ) почти достигнет верхнего края пластинки.Компоненты смеси при разделении образуют на НФ отдельные зоны, положение которых характеризуется величиной R_f (относительная скорость перемещения). Величину R_f определяют экспериментально как:

, где Х- расстояние, пройденное веществом; L - расстояние, пройденное растворителем до линии фронта (рис. 8.39). Величина R_f зависит от природы НФ, ПФ, техники эксперимента (способ нанесения веществ, детектирования), температуры и других факторов. В некоторых случаях значительные преимущества имеет двумерное хроматографирование. Если при первом разделение некоторых компонентов происходит не полностью, пластинку, вынутую из камеры и подсушенную, поворачивают на 90⁰и пускают в другой растворитель. Многие соединения либо окрашены и

Рис. 8.39. Параметры плоскостной хроматограммы

непосредственно обнаруживаются на хроматографической пластине (или бумаге), либо флуоресцируют при освещении ультрафиолетовой лампой. Однако большинство соединений бесцветны, поэтому для их обнаружения требуются специальные приемы. Обычно опрыскивают пластинку растворами специфических реагентов, которые дают с обнаруживаемыми веществами цветные пятна. Для работы с органическими веществами подходит " универсальный" реагент – концентрированная серная кислота; после нагревания до 100⁰С любое органическое соединение проявится в виде черной обуглившейся зоны.

Качественный анализ проводят путем сопоставления R_f для стандартов и компонентов анализируемой смеси.

Количественный анализ осуществляется двумя способами:

1) непосредственно на хроматограмме по размеру пятна (полуколичественный анализ);

2) анализируемое вещество после вырезания зоны вымывается из слоя сорбента и анализируется при помощи какого-либо другого метода.

Таким образом, БХ и ТСХ пригодны для анализа несложных смесей и широко применяются там, где обычные аналитические методы малопригодны, например, для разделения близких по свойствам соединений. ТСХ рекомендуется для обнаружения и полуколичественного определения хлорорганических, фосфорорганических и других пестицидов и т.д. При исследовании сложных смесей необходимо применение метода высокоэффективной жидкостной хроматографии.

⇐ Предыдущая 71 72 73 74 757677 78 79 80 Следующая ⇒