Газожидкостная хроматография

Круг определяемых веществ существенно больше. Это связано с большим разнообразием жидких неподвижных фаз, что облегчает выбор фазы для селективного анализа. Следует отметить, что линейность изотермы сорбции наблюдается в более широкой области концентраций, что позволяет работать с большими пробами, и изготавливать легко воспроизводимые по эффективности колонки.

Механизм распределения компонентов между газом-носителем и неподвижной жидкой фазой основан на растворении их в жидкой фазе. Селективность зависит от двух факторов: упругости пара определяемого вещества и его коэффициента активности в жидкой фазе. Эти параметры связывает закон Рауля.

Где p_i - упругость пара вещества над раствором;

γ - коэффициенту активности вещества;

N_i - молярная доля вещества в растворе;

Р° - давление паров чистого вещества при данной температуре.

Поскольку концентрация i-го компонента в равновесной паровой фазе определяется его парциальным давлением, можно принять, что p_i ~ c_m, a

N_i ~ c_s. Тогда

а коэффициент селективности

Чем ниже температура кипения вещества (чем больше P0i), тем слабее удерживается оно в хроматографической колонке. Если же температуры кипения веществ одинаковы, то для их разделения используют различия во взаимодействии с неподвижной жидкой фазой: чем сильнее взаимодействие, тем меньше коэффициент активности и больше удерживание.

Таким образом, возможность разделения компонентов определяется, с одной стороны, отношением давлений их насыщенных паров, которые зависят от температуры). С другой — их сродством к неподвижной фазе (отношение коэффициентов активности).

На различиях в давлении насыщенных паров основано разделение близких по химическим свойствам веществ, например членов одного гомологического ряда. Если же температуры кипения веществ близки, то их разделение возможно только на основе различного сродства к ним неподвижной фазы. В этом случае, возможно разделить даже компоненты азеотропных смесей, не разделимые простой перегонкой.

Блок схему газового хроматографа можно представить следующим образом.

Рисунок 2. Устройство газового хроматографа, где

1-баллон с газом носителем.

2-Блок подготовки газа.

3-Устройство ввода пробы.

4-Испаритель.

5-Колонка.

6-Детектор.

7-Регистрирующее устройство.

- термостат.

Инертный газ из баллона с газом носителем (1) поступает в блок подготовки газов (2). Долее располагается устройство ввода пробы (3) (микрошприц или петля). Затем проба поступает в испаритель (4), где вещество из жидкой фазы (конденсир. фазы) превращается в пар и с потоком газа-носителя смесь веществ уносится в колонку (5). После разделения в колонке на компоненты, последние поступают в детектор (6). К детектору присоединено регистрирующее устройство (7) (происходит регистрация сигнала; самописец, ЭВМ). Испаритель, колонка и детектор помещены в термостат.

Основные требования, предъявляемые к газам – носителям. В качестве газов-носителей применяют химически инертные газы — гелий, аргон, азот, диоксид углерода или водород. Выбор газа-носителя во многом зависит от способа детектирования. Газ-носитель должен быть тщательно обезвожен, для чего его обычно предварительно пропускают через молекулярные сита. Для получения воспроизводимых результатов скорость потока газа следует поддерживать постоянной. В баллоне газ-носитель находится под большим давлением, порядка 50 атм. Блок подготовки газа снижает давление до 1 – 2атм, с помощью редуктора и газ предварительно очищается, если необходимо.

Дозирование и ввод пробы осуществляется с помощью медицинского или микрошприца или дозирующей петли (3). Пробы вводятся через селиконовую самоуплотняющуюся резиновую мембрану в испаритель (4) – специальное устройство для испарения пробы. В испарителе жидкая фаза(если такая имеется) переходит в паровую фазу, которая затем потоком газа носителя переносится в колонку. Проба должна испаряться практически мгновенно, иначе пики на хроматограмме расширяются. Поэтому дозирующее устройство хроматографа снабжено нагревателем, что позволяет поддерживать температуру дозатора примерно на 50 °С выше, чем температура колонки.

Температура колонок определяется, главным образом, летучестью пробы и может изменяться в пределах от температуры кипения жидкого азота - (-196°С) до 350°С. Испаритель, колонку и детектор термостатируют. Сигнал с детектора подается на регистрирующее устройство – самописец, ЭВМ.