Газовая хроматография

Это физический способ разделения смесей летучих соединений, основанный на распределении веществ между двумя фазами.

Одна из фаз неподвижна и обладает большой поверхностью, другая, подвижная фаза — инертный газ (газ-носитель), протекающий через колонку с неподвижной фазой. Исследуемый газ или жидкость в виде паров смесь вводят в газ-носитель. Каждый компонент разделяемой смеси движется со своей скоростью. Для контроля потока газа-носителя на выходе из колонки помещают детектор, т.е. прибор, сигнал которого зависит от состава потока газа. Действие детектора основано на измерении одного из физических параметров разделяемых газообразных компонентов. Например, есть детекторы, измеряющие теплопроводность, электропроводность, плотность, показатель преломления света и др. Применяют плазменно-ионизационные, фотоионизационные, акустические, масс-спектрометрические, термохимические и другие детекторы.

Рис. 14. Схема пламенно-ионизационного детектора: 1 – ввод водорода; 2 – ввод газа из хроматографической колонки; 3 – ввод воздуха; 4 – катод; 5 – горелка; 6 – собирающий электрод; 7 – вывод продуктов горения в атмосферу

Показания детектора регистрируют во времени, образуется хроматограмма, состоящая из ряда пиков, каждый пик соответствует одному из компонентов анализируемой смеси. Площадь, занимаемая пиками, служит мерой для определения количества (концентрации) данного компонента.

Время от момента ввода пробы в колонку до момента регистрации максимума пика называется временем удерживания (tR). В оптимальных условиях оно не зависит от количества введенной пробы и с учетом геометрических параметров колонки определяется строением того или иного соединения, т. е. является качественной характеристикой компонентов. Количественное содержание компонента характеризуется величиной пика, точнее его площадью. Подсчет площади пика обычно осуществляют автоматически с помощью прибора интегратора, который фиксирует и время удерживания, и площадь пика. Современная аппаратура позволяет сразу получать компьютерную распечатку с указанием содержания всех компонентов разделяемой смеси.

Газоадсорбционная хроматография — вариант газовой хроматографии, характеризующийся применением твердой неподвижной фазы (силикагель, активный уголь и др.) и инертного газа-носителя. Разделение определяется адсорбционными свойствами наполнителя колонки по отношению к разделяемым соединениям. По выходе из колонки газ исследуют при помощи детектора.

Газожидкостная хроматография. Неподвижная фаза представляет собой нелетучую жидкость (силиконовое масло, высшие алифатические углеводороды и др.), нанесенную в виде тонкой пленки на твердый инертный носитель (измельченное стекло, керамика, полимер и др.). В колонке поддерживается постоянная высокая температура (изотермическая хроматография). Жидкая или газообразная проба анализируемого вещества испаряется в камере перед колонкой и пары увлекаются потоком инертного газа в колонку. Разные компоненты анализируемой смеси вследствие различной растворимости в жидкой фазе движутся по колонке вместе с инертным газом с разной скоростью и в разное время появляются на выходе из колонки. Далее поток газа проходит через детектор, отмечающий появление примеси в газе-носителе. Показания детектора регистрируют во времени, образуется хроматограмма, состоящая из ряда пиков, каждый пик соответствует одному из компонентов анализируемой смеси. Площадь, занимаемая пиками, служит мерой для определения количества (концентрации) данного компонента.

Можно вводить в пробу известное количество стандартного раствора некоторого летучего вещества и строить график зависимости отношения площадей пиков определяемого и стандартного веществ от отношения масс обоих веществ (метод внутреннего стандарта). Сумму площадей всех пиков принимают за 100% и вычисляют содержание отдельных компонентов (метод нормализации).