Лекция № Хроматографические и хромато-масс-спектрометрические методы автоматизированного контроля

Вопросы:

1.Общие понятия в хроматографии

2. Типовые узлы газового хроматографа

3. Методы количественной и качественной обработки хроматограмм

1. Общие понятия в хроматографии

Хроматография как эффективный метод разделения и анализа сложных смесей газов, жидкостей и твердых тел была открыта русским ученым М.С. Цветом, получила признание в середине 20 века и с тех пор непрерывно совершенствуется. Каждое из возможных ее направлений превратилось в самостоятельную науку. В настоящее время очень широко используются в аналитике следующие ее направления:

- газоадсорбционная хроматография - вариант разделения преимущественно газов на твердом носителе – адсорбенте;

- газожидкостная хроматография - вариант разделения преимущественно паров на твердом носителе адсорбенте, на который нанесена неподвижная жидкая фаза;

- жидкостная адсорбционная хроматография - вариант разделения жидкостей на твердом носителе – адсорбенте;

- жидкостно-жидкостная хроматография - вариант разделения жидкостей, не смешивающихся с жидкой фазой нанесенной на твердый носитель – адсорбент.

Физической основой хроматографического разделения является различие в величине сорбции или растворимости различных веществ, проходящих в веществе носителе через достаточно длинный (от 1 до 30 метров) слой неподвижного сорбента. При этом происходит формирование зон компонентов. Обычно условия хроматографирования подбираются для каждого конкретного случая таким образом, чтобы полностью разделить первоначально совместно введенные компоненты (Рис 1).

Рис.1 Принцип хроматографии

На рисунке показана хроматографическая колонка, заполненная сорбентом. С одной стороны колонки находится устройство ввода пробы а с другой детектор. При введении пробы нажатием шприца (или другим способом) включают секундомер (таймер). В колонке из-за различия в величине сорбции гексан и декан испытывают разное количество актов удерживания. Гексан – 7 актов удерживания приблизительно одной и той же величины, а декан -16. Между актами удерживания их молекулы переносятся подвижной фазой. При этом образуется характерная для данной колонки и условий разделения величина – время удерживания, которая складывается из времени прохода подвижной фазы до детектора, суммарного времени переноса вещества в колонке, суммарного времени сорбции вещества в колонке. Из-за их различия происходит разделение компонентов по времени их подхода к детектору. Время удерживания вещества зависит от многих факторов:

- температуры кипения самого вещества;

- температуры процесса разделения;

- носителя колонки;

- свойств фазы, нанесенной на колонку;

- величины концентрации вещества;

- расхода подвижной фазы;

- температуры подготовительного устройства, детектора.

Варьируя эти факторы можно в процессе анализа создавать сотни комбинаций разделения.

Высокие темпы развития хроматографии связаны с:

- простотой аппаратурного оформления;

- очень широким кругом решаемых задач (в химии, технике, медицине и др.);

- возможностью разделения и анализа миллионных долей граммов веществ (таковы возможности современных детекторов);

- быстротой выполнения анализа (от нескольких минут до 1 часа);

- соединение хроматографии с масс, ИК, ЯМР детекторами, позволяющее осуществлять идентификацию самых разнообразных соединений;

- широкие возможности автоматизации процесса хроматографического разделения.

Исключительную роль хроматография приобрела в процессе контроля загрязнения воздушной среды. Газовая хроматография развивается в настоящее время быстрыми темпами и у нас в стране и за рубежом созданы десятки моделей газовых хроматографов, позволяющих решать самые разнообразные задачи.