ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Методика измерения показателен избирательности неподвижной фазы из "Неподвижные фазы в газожидкостной хроматографии" Для получения воспроизводимых характеристик удерживания необходимо подбирать такие условия, при которых величины удерживания не зависят от величины пробы (в крайнем случае для внутрилабораторного сравнения — контролируемый размер пробы). В нелинейной хроматографии общая картина зависимости объема удерживания от размера пробы (высота пика) может быть представлена графиком рис. 6. При небольших пробах зависимость объема удерживания от высоты пика определяется кривизной изотермы адсорбции, при больших — кривизной изотермы растворения. В области средних концентраций раствора наступает компенсация эффектов, связанных с кривизной изотерм растворения и адсорбции эта область кажущегося отсутствия зависимости объема удерживания от высоты пика может достигать 5—6 порядков изменения его высоты или же иметь минимум. Чем идеальнее система, тем больше эта область. Следовательно, для получения воспроизводимых величин удерживания целесообразно работать в области минимума зависимости объема удерживания от высоты пика. Если же по каким-либо причинам (малый объем пробы, низкие концентрации исследуемого вещества) не удается работать в этой области, следует использовать линейную зависимость объема удер-,живания от обратной величины логарифма высоты пика [6], по которой вычисляют величину удерживания при фиксированной высоте пика. [c.53] Следующим фактором, необходимым для получения воспроизводимых величин удерживания, является правильный выбор количества неподвижной фазы в хроматографической колонке. [c.53] Зависимость удельного объема удерживания сорбата от количества неполярной (сквалан) и очень полярной (оксидипроиио-нитрил) неподвижной фазы одинакова. После нанесения на носитель первых порций неподвижной фазы адсорбция на его поверхности резко падает вследствие блокирования активных центров молекулами неподвижной фазы в результате кажущийся удельный объем удерживания снижается. По мере заполнения пор носителя неподвижной фазой поверхность раздела газ — жидкость уменьшается, что влечет за собой соответствующее снижение удельного объема удерживания. Одновременно увеличивается доля капиллярной жидкости поскольку коэффициент распределения жидкость — газ для адсорбированного слоя жидкости ниже, чем для капиллярной жидкости, то увеличение доли капиллярной жидкости равносильно росту экспериментально измеряемого удельного объема удерживания. Таким образом, зависимость удельного объема удерживания от количества неподвижной фазы на носителе проходит через минимум. Только при содержании неподвижной фазы на носителе, большем 25% от массы сорбента, удельный объем удерживания не зависит от количества неподвижной фазы на носителе. [c.54] Это уравнение можно использовать лишь при содержании неподвижной фазы на носителе, большем 25% от массы сорбента. Учитывая технические трудности работы с большими количествами неподвижной фазы на носителе и малую точность измерения количества неподвижной фазы в колонке, нецелесообразно характеризовать избирательность неподвижной фазы экстраполированными по последнему уравнению величинами. [c.54] Конечно, если изучается термодинамика равновесия газ — жидкость, то подобная экстраполяция служит необходимым элементом эксперимента, однако аналитика-хроматографиста больше интересует та избирательность сорбента, которая наблюдается в реальных условиях, когда на величины удерживания влияет весь комплекс сорбционных процессов. И с этой точки зрения избирательность неподвижной фазы необходимо определять как экспериментальную величину при каких-то наперед заданных условиях эксперимента. Следовательно, целесообразнее регламентировать условия проведения эксперимента по определению избирательности неподвижной фазы, чем получать некие теоретические величины. С этой точки зрения необходимо при изучении избирательности неподвижной фазы применять наименее активный и наиболее гомогенный носитель, а количество неподвижной фазы на диатомитовом белом носителе типа хроматона и хромосорба должно составлять 10—15% от массы сорбента, что приходится на минимум зависимости удельного объема удерживания от количества неподвижной фазы. Хотя в таких условиях определенный вклад в объем удерживания приходится на ряд адсорбционных процессов, однако данные удерживания сравнительно мало (в пределах 5—7% изменения количества неподвижной фазы в колонке) зависят от содержания неподвижной фазы на сорбенте, а избирательность реальной колонки может быть практически использована в аналитической химии без излишних теоретических аппроксимаций. Поэтому рекомендуется параметры избирательности неподвижной фазы определять экспериментально в экстремальных областях в минимуме зависимости удельного объема удерживания от количества неподвижной фазы на носителе и в минимуме зависимости объема удерживания от размера пробы. [c.55] Практика показывает, что для колонок длиннее 1 м удельный объем удерживания практически не зависит от длины колонки. Этот показатель определяет минимально возможную длину колонки, на которой можно измерять параметры избирательности неподвижной фазы. [c.56] Судя по литературным данным, диаметр колонки не влияет на относительные объемы удерживания и на другие параметры избирательности неподвижной фазы. [c.56] Значительно большее влияние на избирательность неподвижной фазы оказывают химические изменения, ироисходяшие в газохроматографической колонке. Наибольшее число опубликованных данных по этому вопросу относится к сквалану. Например показано [24], что длительный нагрев колонки со скваланом при 80 °С (основной ВТП для сквалана составляет 120— 140 °С) приводит к возрастанию в неподвижной фазе количества легких углеводородов от 6,1 до 14,7%. Это вызывает изменение относительного удерживания углеводородов в пределах от 1 до 2,5%. [c.57] При использовании неполярных и малополярных неподвижных фаз наиболее опасно окисление этих вешеств с образованием продуктов, которые модифицируют границу раздела жидкость— твердый носитель с соответствующими изменениями разделительной способности колонки. Например, [25] после пропускания кислорода через колонку со скваланом при 100°С индексы Ковача полярных сорбатов уменьшаются почти на 40 ед. Если ио условиям эксперимента в колонку вводят определенное количество кислорода, целесообразно к неподвижным фазам добавлять антиоксиданты. [c.57] Если применяют полимерные неподвижные фазы неоднородного состава, например полиэтиленгликоли, определенное влияние на избирательность этих неподвижных фаз оказывает соотношение в них полимеров с различной молекулярной массой [26, 27]. Для таких неподвижных фаз индексы Ковача изменялись в пределах от 0,4 до 0,8 ед., что вполне сравнимо с ошибкой эксперимента. [c.57] Подобные же эффекты наблюдаются и для насадочных колонок, причем в зависимости от активности компонентов разделяемых смесей избирательность колонки может изменяться под влиянием накапливаемых в сорбенте примесей. Следовательно, для сохранения избирательности свежеприготовленной колонки газ-носитель не должен содержать окислителей, а стенки капиллярной колонки должны быть каталитически не активны. [c.58] Для вычисления мертвого объема используют времена удер-ясивания трех членов гомологического ряда н-парафинов, времена удерживания этих компонентов должны быть достаточно велики. При использовании н-парафинов от н-пентана до н-гептана ошибка вычисления мертвого объема составляет около 0,5 ед. индекса Ковача. [c.59] Наиболее целесообразно измерять газовый объем системы, используя инертные газы. Для того чтобы пламенно-ионизационный детектор фиксировал время удерживания инертного газа, необходимо создать определенный фон паров неподвижной фазы или сорбата, на котором время удерживания инертного газа наблюдают по вершине отрицательного пика на фоне паров органического вещества. Удобнее всего создать условия, при которых фон паров неподвижной фазы отмечается детектором. Для этого необходимо использовать максимальную чувствительность системы и, если даже при этих условиях пары неподвижной фазы не фиксируются, следует повышать температуру колонки до тех пор, пока детектор не отреагирует на фон паров. Можно для определения времени выхода несорбирующегося газа ввести в колонку большую пробу медленно выходящего из нее органического соединения и на фоне размытого пика этого вещества наблюдать отрицательный пик инертного газа. Необходимо учитывать, что время удерживания несорбирующегося газа сравнительно мало зависит от температуры колонки и поэтому эту величину можно экстраполировать от более высоких температур к низким. [c.59] Время удерживания исследуемого и стандартного соединений необходимо определять с помощью секундомера или по показаниям электронных интеграторов, позволяющих измерять время с ошибкой не хуже 0,2 с. Если время удерживания измеряется вручную, реакция оператора составляет от 0,1 до 0,3 с при измерении выхода пика при помощи интегратора эта ошибка учитывается только для момента ввода пробы. При работе на колонке со скваланом ошибка измерения времени удерживания с помощью компьютера в 5—7 раз ниже ошибки для ручного измерения [30], однако при работе с полярными неподвижными фазами заметной разницы в ошибках измерения сравниваемыми методами не отмечалось. Ошибка определения времени удерживания вершины пика при использовании компьютера достигает 0,005%. [c.59] Если для фиксирования времени удерживания используют электронный интегратор, требования к эффективности колонки не очень велики однако при ручном процессе необходимо использовать колонку эффективностью не менее 500 т. т., в противном случае размытая вершина пика не позволяет точно отметить точку перегиба. [c.59] Однако как бы ни была совершенна схема поддержания постоянного газового потока и поддержания температуры колонки, определенные колебания этих параметров неизбежны хотя бы в силу принципа работы регуляторов. Для учета всех этих колебаний можно использовать компьютер, который вносит необходимые поправки на изменения параметров опыта [35, 36]. Например, среднее относительное отклонение величин удерживания при их определении с компьютером составляет 0,02%. в то время как при ручном обсчете данных и обычной электронной регулировке параметров ошибка возрастает до 0,43%. [c.60] При определении относительного удерживания как характеристики избирательности неподвижной фазы необходимо уделить большое внимание выбору стандартного соединения. Если время выхода стандартного соединения составляет более 5 мин и проводится не менее трех параллельных измерений этого параметра, ошибкой измерения времени выхода стандарта для практических целей можно пренебречь. Стандартное соединение желательно вводить индивидуально до и после эксперимента это удобно, если стандартное соединение плохо разделяется с компонентами анализируемой смеси. Кроме того, хроматограф должен иметь соответствующие высокие показатели постоянства поддержания температуры колонки и расхода газа-носителя. Имеются указания [37], что введение стандартного соединения в состав анализируемой смеси повышает на 20—50% надежность получаемых относительных величин удерживания. [c.60] Поскольку для оценки избирательности неподвижной фазы часто используют критерии Роршнайдера и Мак-Рейнольдса, следует кратко остановиться на ошибке определения этих величин на основе индексов Ковача. Как указывалось выше, для неполярных и малополярных неподвижных фаз индексы удерживания полярных сорбатов заметно зависят от адсорбции полярных сорбатов на границе раздела неподвижная фаза — твердый носитель. Для полярных неподвижных фаз индексы Ковача в большой степени определяются адсорбцией н-парафинов на поверхности полярной неподвижной фазы и поэтому полученные в этих условиях индексы удерживания также не могут считаться воспроизводимыми надежными величинами. Таким образом, индексы Ковача могут быть использованы для характеристики тех систем, свойства которых приближаются к идеальным умеренно полярные неподвижные фазы и такой же природы сорбаты. К сожалению, использование для вычисления индекса Ковача полярного сорбата и неполярного стандартного соединения (н-парафин) не позволяет ни для одной системы реализовать эти требования поэтому с точки зрения воспроизводимости и надежности результатов индексы Ковача нецелесообразно использовать для характеристики избирательности неподвижной фазы. Вариации количества неподвижной фазы на носителе, природы носителя, способов его модификации изменяют количественное выражение полярности неподвижной фазы и поэтому приведенные ниже значения подобной полярности следует рассматривать как ориентировочные. Их можно сравнивать лишь в тех случаях, когда исследование проведено в одной лаборатории при сходных условиях эксперимента. [c.61] Если лее оценивать избирательность неподвижной фазы по относительному удерживанию, у исследователя появляется возможность выбрать подходящий стандарт, адсорбцией которого на границах раздела фаз можно пренебречь. Среди таких веществ наиболее целесообразно выбрать ароматические углеводороды, которые удерживаются в достаточной степени как на неполярных, так и на полярных неподвижных фазах. В зависимости от времен удерживания исследуемых веществ можно использовать следующие ароматические углеводороды в качестве стандартов бензол, о-ксилол, нафталин, антрацен, пирен, бензпирен. Этот набор перекрывает практически всю шкалу удерживания органических соединений в ГЖХ. При необходимости можно пересчитать относительное удерживание от одного стандарта к другому и таким путем проводить исследования с так называемыми промежуточными стандартами, которые выходят из колонки в приемлемое для экспериментатора время. [c.61] Вернуться к основной статье