Газожидкостная хроматография

Газожидкостная хроматография является одним из эффективных методов при проведении скрининга. Основным условием использования этого метода является летучесть соединений при температуре испарителя. Во многих методиках рекомендуется переводить исследуемые вещества в легколетучие соединения путем их дериватизации. В таких случаях метод ГЖХ является универсальным способом для проведения скрининга.

Газожидкостная хроматография – это один из видов распределительной хроматографии. Разделение веществ происходит в специальных колонках, заполненных твердым носителем, представляющим собой пористый материал природного или синтетического происхождения (пемза, кизельгур, полисорб, целит и др.). Зернистый носитель набивается в колонку – трубку малого диметра длиной от нескольких сантиметров до нескольких метров. Колонки изготавливают из нержавеющей стали, меди, алюминия, стекла и других материалов. Твердый носитель имеет тонкий слой неподвижной фазы.

Неподвижная жидкая фаза может быть неполярной - апиезоны (L, M, N, SE-30, OV-1, OV-101). Это углеводороды и полимеры, в основном, диметил- и триметилсилана:

 

 

Неподвижная фаза может быть полярной и чаще всего представлена полиэтиленгликолем с массой 20 000 – карбовакс-20М, фенилметилсиланом OV-17, цианоэтилсиланом XE-60 и др. Подвижной фазой является инертный газ, чаще всего азот или гелий. Принцип устройства газожидкостного хроматографа приведен на рис. 15.

 

 

Исследуемый объект вносят в дозатор (3) в количестве нескольких микролитров с помощью микрошприца. Вещества переносятся газом-носителем (1) в колонку (5). На колонке происходит разделение компонентов смеси. Разделение смеси зависит от величины коэффициентов распределения веществ между подвижной и неподвижной фазами и от эффективности колонки. Эффективность колонки выражается числом теоретических тарелок. Под «теоретическими тарелками» понимают количество теоретических ступеней, на которых устанавливается равновесие между подвижной и неподвижными фазами. Чем больше таких ступеней на единицу длины колонки, тем лучше происходит разделение веществ.

 

Из колонки разделенные вещества поступают в детектор (6). Детектор – часть прибора, которая регистрирует интенсивность определенных свойств бинарных смесей (компонент + газ-носитель). Изменение интенсивности сигнала детектора свидетельствует об изменении состава газовой смеси. Детекторы могут быть настроены на измерение интенсивности различных физико-химических свойств системы (плотности, теплопроводности, теплоты сгорания, ионизации и т.д.), которые преобразуются в электрический сигнал детектора, регистрируемый самописцем (7).

Пламенно-ионизационный детектор (ПИД).

 

Принцип действия основан на измерении тока, возникающего при ионизации молекул органических веществ в пламени водорода. При горении чистого водорода ионы почти не образуются, поэтому электропроводность водородного пламени очень низка. Органические вещества, сгорающие в пламени водорода, образуют ионы или радикалы. Появление заряженных частиц обуславливает электропроводность пламени. Увеличение электропроводности повышает силу ионного тока, которая отображается на хроматограмме в виде пика. Чувствительность ПИД – 10^-910^-12 г.

На кривой разделения каждому пику свойственны следующие параметры. Высота пика (2) – это расстояние от вершины пика до его основания (3). Площадь пика (4) – площадь, заключенная между контуром пика и его основанием. Основание пика (3) – отрезок нулевой линии (1) между крайними точками пика.

Качественной характеристикой в газожидкостной хроматографии считаются:

· Время удерживания вещества. Это время от момента введения смеси веществ в дозатор до момента вычерчивания максимума пика самописцем. При постоянных условиях анализа характерно для данного вещества.

· Относительное время удерживания. Это отношение времени удерживания исследуемого вещества к времени удерживания стандарта.

· Объем удерживания. Эту величину получают путем умножения времени удерживания на объемную скорость газа-носителя. Это общий объем подвижной фазы, необходимый для удаления данного вещества из колонки.

· Относительный объем удерживания. Его определяют в присутствии стандартного вещества путем деления найденного времени удерживания компонентов на время удерживания стандартного вещества после вычитания времени удерживания инертного газа-носителя из обоих значений времени удерживания.

· Удельный удерживаемый объем. Это объем удерживания на 1 г неподвижной жидкой фазы. Эта величина является константой, подобной точке кипения, и более надежна для идентификации.

· Индекс удерживания (I). Индекс удерживания предложен Ковачем в 1958 г. Он основан на логарифмической шкале, в которой нормальные парафины имеют значения индексов удерживания, в 100 раз превышающее число атомов углерода в их молекуле. Величины I/100 рассматривают как число атомов углерода в н-парафине, который определялся бы с интересующим веществом. Индекс удерживания – более воспроизводимая характеристика для вещества, чем относительный объем удерживания. Он пропорционален логарифму удельного объема удерживания.

В основе идентификации веществ с помощью ГЖХ – сравнение индекса удерживания неизвестного вещества с индексом удерживания известного соединения.