Влияние скорости газа-носителя на эффективность колонки

Эффективность хроматографического разделения зависит от линейной скорости газа-носителя. Эта зависимость описывается уравнением Ван-Димтера:

Н = А + B/u + C∙u, (7)

где Н - высота эквивалентной теоретической тарелки,

u - линейная скорость газа-носителя,

А - член, учитывающий влияние продольной молекулярной диффузии,

В - член, учитывающий влияние процесса омывания зерен адсорбента,

С - коэффициент, учитывающей кинетику массообмена между газом и неподвижной фазой.

При малых скоростях потока размы­вание пиков, затрудняющее разделение, происходит главным об­разом за счет продольной диффузии, при больших скоростях за счет процессов массообмена. Зависимость Н от u представляет кривую с максимумом величины Н, следовательно, имеется некоторая оптимальная скорость газа, при которой значение Н становится наименьшим, т.е. эффективность колонки наибольшей. При этой скорости влияние как продольной диффузии, так и ки­нетики массообмена для данной колонки минимально.

Поэтому прежде, чем приступить к хроматографическим измерениям, подбирают с помощью уравнения Ван-Димтера оптималь­ную для данной колонки и компонентов скорость газа-носителя.

 

Лекция 10

 

Качественный и количественный хроматографический анализы

Проведение качественного и количественного хроматографического анализа связано с обработкой проявительной хроматографии.

Качественный анализ основан на сравнении времен удерживания или удерживаемых объемов известных соединений с соответствующими характеристиками, полученными для анализируемых неизвестных веществ.

Когда рабочие условия поддерживаются постоянными на одной и той же колонке, время удерживания является характеристикой соединения. Чтобы исключить влияние некоторых колебаний условий анализа, можно применять относительное удерживание, которое определяется как отношение исправленного удерживаемого объема компонента к соответствующему показателю стандартного соединения. В качестве стандартов рекомендуют н-бутан, изооктан, бензол, ксилол, нафталин.

На относительное удерживание не влияет длина колонки и количество жидкой фазы на носителе, но оно зависит от температуры и природы неподвижной фазы. Последнее обстоятельство – влияние природы неподвижной фазы на время удерживания –широко используется в качественном анализе.

Установлено, что если определить удерживаемые объемы нескольких органических соединений на двух колонках с жидкой фазой разной полярности, то для каждого гомологического ряда соединений получится прямая линия, угловой коэффициент которой будет характерным для определенной функциональной группы. На практике часто применяют график относительных удерживаемых объемов на двух колонках – полярной и неполярной. Наклон прямой является величиной, характеристической для функциональных групп данного гомологического ряда.

При идентификации органических веществ, содержащих одну и ту же функциональную группу, используют и полулогарифмическую зависимость. Если в хроматограф вводится смесь, содержащая несколько членов одного гомологического ряда, то lg t времени удерживания компонентов пропорционален некоторым свойствам, возрастающим в пределах гомологического ряда. Поэтому идентификация членов гомологического ряда может быть проведена на основании графиков зависимости lg t времени удерживания от числа атомов углерода, числа метильных групп, температуры кипения и т.д.

Преимуществом метода является то, что для установления наклона прямой и таким образом, для идентификации других членов гомологического ряда требуется 2-3 соединения.

Количественный анализ

Количественный анализ основан на пропорциональности между количеством вещества в пробе и высотой или площадью соответствующего хроматографического пика. Наиболее критическим этапом с точки зрения внесения погрешности является определение площади хроматографического пика. Существует несколько способов связывания характеристик пика с количеством введенного вещества.

Абсолютная калибровка

Получают хроматограммы известных количеств извест­ных соединений и строят калибровочный график, на одной из осей которого откладывают площади пиков, а на другой — вес введенной пробы (рис. 48). Затем на хроматографическую колонку подают точное количество смеси неизвестного состава и площадь пика интересующего соединения сравни­вают с площадью пика стандарта.

Содержание компонента, %

Рис. 1. График абсолютной калибровки.

 

Процентное содержание стандарта в исследуемой смеси можно определить либо по калибровочному графику, либо рассчитать по формуле:

% В = S_В/К,

где К — тангенс угла наклона прямой, полученной на ка­либровочном графике. Наряду с площадями в расчетах мо­гут быть также использованы высоты пиков.

Недостатками описанного калибровочного метода явля­ется необходимость ввода точных количеств пробы, а так­же то, что сам процесс калибровки отнимает много времени.

Кроме того, повышаются требования к детектору, чувстви­тельность которого должна оставаться постоянной от опыта к опыту для того, чтобы можно было проводить сравнение полученных результатов с калибровочным графиком.

 

Внутренняя стандартизация

Этот метод известен также под названием относительной, или косвенной, калибровки. Хроматографируют специаль­но приготовленные смеси с известным весовым соотноше­нием анализируемого вещества и стандарта. Измеряют пло­щади пиков. Затем строят график зависимости отношения площадей пиков от величины весового соотношения компо­нента и стандарта в смеси (рис. 49).

0 2 4 6 8 10 12

Вес компонента / Вес стандарта

Рис. 2. График относительной калибровки

При анализе смеси неизвестного состава к ней добавляют точное количество внутреннего стандарта и хроматографируют. Измеряют отношение площадей пиков и по калибро­вочному графику определяют весовое отношение интересу­ющего вещества к стандарту. Для определения количества какого-либо компонента смеси остается провести лишь не­большой расчет, так как количество добавленного стандар­та известно.

К = q_комп./q_ст.

Пример. К неизвестной смеси добавлено 5 мл раствора, содер­жащего вещество-стандарт в концентрации 100 мкг/мл. После хроматографирования этой смеси величина отношения площадей пиков составила 8. Поэтому, как видно из графика, приведенного на рис. 2, весовое отношение равно 7. Зная, что концентрация стандарта равна 100 мкг/мл, получим концентрацию компонента: 7 • 100 мкг/мл. Так как мы добавили 5 мл раствора стандарта, то общее количество неизвестного равно 5 (мл) • 700 (мкг/мл) = 3500 мкг или 3,5 мг.

Достоинствами этого метода калибровки является то, что нет необходимости вводить точные количества пробы и знать коэффициенты чувствительности детектора или иметь их постоянными, так как любое изменение чувстви­тельности не окажет влияния на величину отношения пло­щадей. Основной недостаток этого метода связан с тем, что обычно трудно найти стандарт, который не мешал бы опре­делению интересующего вещества.

Внутренний стандарт должен удовлетворять следующим требованиям:

а). проявляться на хроматограмме в виде пика, хорошо отделенного от остальных пиков;

б). отстоять на хроматограмме недалеко от веществ, представляющих интерес;

в). иметь концентрацию, близкую к концентрации исследуемого компонента;

г). иметь строение, близкое к строению исследуемого компонента.

 

⇐ Предыдущая12

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: