4.3.2. Газо-жидкостная хроматография
Газо-жидкостная хроматография (ГЖХ) используется для разделения смесей "летучих" соединений, т. е. практически соединений с молекулярной массой до 500. Она имеет огромное значение как для качественного, так и для количественного анализа и благодаря очень высокой чувствительности позволяет обнаруживать микрограммовые (до 10-6 г) количества соединений.
а) Общее описание
Принципиальная схема газового хроматографа показана на рис. 14,а. Само разделение смеси происходит на колонке с неподвижной фазой - термически стабильной нелетучей жидкостью, нанесенной на инертное гранулированное твердое вещество.
В качестве неподвижной фазы обычно используют силиконовые масла, углеводородные смазки и высокомолекулярные полиэфиры. Через колонку непрерывно пропускают подвижную фазу, представляющую собой газ (обычно азот), называемый газом-носителем. Колонку помещают в термостат, который можно нагревать до 300 оС. На одном конце колонки устанавливают ввод для газа-носителя и устройство для впрыскивания пробы (инжектор) с резиновой мембраной, через которую шприцем вводят образец.
В колонку впрыскивается маленький объем смеси, где она испаряется иногда с помощью флаш-нагревателя. Компоненты смеси сами распределяются между неподвижной жидкой фазой и подвижной фазой, с которой они передвигаются вдоль колонки (в идеальном случае с различными скоростями), разделяются на отдельные группы и элюируются один за другим через детектор. Это устройство реагирует на присутствие органического соединения в потоке газа-носителя и посылает электрический сигнал к самописцу или дисплею.
Таким образом, каждое соединение смеси дает пик, записываемый на ленте самописца (см. рис. 14.а). Обычно более летучие соединения быстрее проходят через колонку.
Рисунок 14 - Газо-жидкостная хроматография
б) Прибор
Большинство газо-жидкостных хроматографов снабжено пламенно-ионизационным детектором (ПИД) (рис. 14,б). В нем струя газа-носителя из колонки смешивается с водородом в пропорции 1:1, и получаемая при этом смесь подается в изолированную форсунку в корпусе детектора, где и сжигается. Туда же подается воздух, чтобы поддержать пламя и удалить продукты сгорания. Конец форсунки служит одним из пары электродов; другим электродом является цилиндр, окружающий пламя. При сгорании очередного из элюируемых органических соединений оно ионизируется. Образующиеся заряженные частицы увеличивают удельную электропроводность между электродами, и через зазор протекает слабый электрический ток (10-12 – 10-7 А). После усиления он дает сигнал, который подается на самописец.
Пламенно-ионизационные детекторы популярны благодаря своей высокой чувствительности (до 10-12 г/мл); кроме того, они дают линейную зависимость между высотой пика и количеством сжигаемого соединения.
Некоторые газовые хроматографы снабжены детекторами по удельной теплопроводности (катарометрами), которые контролируют изменения удельной теплопроводности потока газа-носителя, когда в нем присутствует органическое соединение. Их чувствительность намного ниже, чем у пламенно-ионизационных детекторов, и поэтому они реже устанавливаются в современных приборах.
в) Ввод образца
Образцы обычно впрыскиваются в виде растворов в летучем растворителе. Обычно удобно работать с концентрацией 1%, но можно использовать и намного более разбавленные растворы.
Меры безопасности. При работе с горячим хроматографом невоспламеняющиеся растворители типа дихлорметана безопаснее, например, чем эфир, как при растворении образца, так и при промывании шприца.