Глава 5. Газовая хроматография
5.1. Предмет газовой хроматографии.
Газовая хроматография (ГХ) представляет собой метод разделения летучих соединений, основанный на распределении вещества между двумя фазами, одна из которых неподвижная (стационарная) с большой поверхностью, а другая — газ, протекающий через неподвижную фазу.
В случае газоадсорбционной хроматографии стационарная фаза твердая. При этом адсорбционными наполнителями колонок служат силикагель, молекулярные сита, активированный уголь.
В случае газожидкостной хроматографии стационарная фаза — жидкость (ГЖХ). В этом случае основой разделения является процесс распределения вещества пробы между тонкой пленкой жидкости, нанесенной на поверхность инертного твердого носителя, и газовой фазой.
Достоинства газовой хроматографии — высокая чувствительность, относительная скорость, точность и простота.
5.2. Аппаратурное оформление.
Газовый хроматограф (рис. 59) состоит из баллона с газом-носителем 1 (азот, гелий), регулятора расхода газа-носителя 2, испарителя — системы ввода пробы 3, термостатов 4, термостатируемой колонки 5, детектора 6 и самописца 7.
Рис. 59. Схема хроматографа.
5.3. Сущность метода.
В газожидкостной хроматографии разделяемые компоненты перемещаются по колонке с помощью газа-носителя, распределяясь между ним и стационарной фазой, нанесенной на твердый носитель определенной степени зернения. Компоненты смеси в соответствии со своими коэффициентами распределения селективно удерживаются стационарной фазой до тех пор, пока не образуют отдельных зон в газе-носителе. Эти зоны выносятся из колонки газом-носителем и регистрируются детектором в виде сигналов, являющихся функцией времени.
Преимущества метода ГЖХ: колонка постоянно регенерируется газом-носителем; компоненты смесей разделяются полностью, не смешиваясь друг с другом; время анализа невелико.
Недостаток метода ГЖХ: компоненты сильно адсорбируются колонкой, выходят медленно либо не выходят вообще. Этот недостаток можно преодолеть, используя программирование температуры колонки, т. е. повышение температуры последней на протяжении всего процесса анализа.
Запись результатов хроматографического анализа на диаграммной ленте называется хроматограммой (рис. 60). Ось ординат фиксирует сигнал детектора в милливольтах, а ось абсцисс— время.
Рис. 60. Хроматограмма.
5.4. Характеристика метода.
Чаще всего продолжительность ГЖХ измеряется минутами, т. е. очень мала вследствие быстрого установления равновесия между стационарной и подвижной фазами, что позволяет использовать высокие скорости газа-носителя. Газовая хроматография дает возможность разделять соединения с практически одинаковыми температурами кипения за счет использования селективных стационарных фаз. Для газохроматографического процесса характерный параметр — время удерживания, т. е. время от момента ввода пробы до выхода максимума пика. При контроле температуры термостата и скорости потока воспроизводимость времени удерживания около 1%, а поэтому оно может использоваться для идентификации каждого пика. Несколько соединений могут иметь одинаковые или близкие значения времени удерживания, однако каждое соединение имеет только одно определенное время удерживания. В ряде случаев оно не зависит от присутствия других компонентов, например, при анализе водных растворов ряд авторов наблюдали значительное изменение времени удерживания компонентов, элюируемых после высокополярного соединения, присутствующего в смеси в большой концентрации.