Справочник химика 21

Химия и химическая технология

Статьи Рисунки Таблицы О сайте English

Межмолекулярные взаимодействия и селективность неподвижной фазы

    Как было отмечено выше, в газожидкостной хроматографии разделение обусловлено селективным взаимодействием между веш,еством и неподвижной жидкой фазой. Все веш,ества при этом проходят один и тот же путь и пребывают одинаковое время в газовой фазе, но разное — в жидкой. На молекулярном уровне в растворе происходят межмолекулярные взаимодействия, среди которых различные дисперсионные, индукционные, ориентационные и донорно-акцепторные, включая водородную связь и другие сильные взаимодействия. Общие представления об особенностях проявления этих сил приведены в табл. П.7. [c.102]


    Решение задачи оптимизации использования молекулярных взаимодействий компонентов смеси путем выбора соответствующей неподвижной фазы (адсорбента или жидкости, молекулярного сита) может быть найдено лишь на основе теории межмолекулярных взаимодействий в газах и жидкостях и между газами и жидкостями и твердым адсорбентом. Эта теория основывается на результатах изучения геометрии и химической природы молекул газа, молекул жидкости и поверхности твердого тела. Она представляет собою молекулярную теорию, поскольку ее задачей в области хроматографии является объяснение связи с молекулярными параметрами и вычисление термодинамических констант адсорбционного или распределительного равновесия (например, констант Генри для нулевых проб), определяющих селективность. Отсюда ясно значение молекулярно-статистических расчетов для развития молекулярных теорий адсорбции или растворения п их приложений к хроматографии, поскольку именно статистическая термодинамика указывает правильную количественную связь констант термодинамического равновесия с нотенциальпыми функциями межмолекуляриого взаимодействия. Однако по мере усложнения адсорбционной системы использование статистической термодинамики для количественных расчетов удерн иваемых объемов встречает затруднения, особенно в случае специфических взаимодействий и неоднородных поверхностей. Вместе с тем увеличение энергии и характеристичности взаимодействия влечет за собой возможность получения новой важной информации о специфическом молекулярном взаимодействии при использовании комплекса спектроскопических методов. Это помогает наполнить даваемые хроматографическими и термодинамическими исследованиями полуэмпи-рические и феноменологические связи между различными параметрами эвристическим содер/канием в смысле возможного приближения к молекулярным основам взаимодействия и селективности. Сюда относится,, в частности, использование регулирования специфхмеских взаимодействий, в частности электростатических взаимодействий динольных и квад-рупольных молекул с поверхностями ионных кристаллов и с поверхностными функциональными группами, использование и регулирование водородной связи и вообще взаимодействий донорно-акценторного типа и процессов комплексообразования. [c.34]


    Селективность сорбента нлн жидкой фазы нео()ходима для разделения данной конкретной смеси и обеспечивается надлежащим выбором нх, который делается на основе анализа природы сил межмолекулярного взаимодействия между молекулами неподвижной фазы и разделяемых веществ, а также на основе чисто эмпирических проб разделения на колонках одних и тех же размеров, но с разными сорбентами. Выбирают тот сорбент, который дает на хроматограмме наибольшее количество пиков с наиболее равномерным распределением их по времени и обеспечивает подходящее время аналнза. [c.128]

    Повышение давления до значительных величин порядка сотен атмосфер, а в отдельных случаях даже до нескольких атмосфер вызывает дополнительный эффект, связанный с межмолекулярным взаимодействием анализируемых веществ с газом-носителем. В этом случае газ-носитель перестает играть роль только лишь переносчика вещества и, следовательно, его природа начинает оказывать воздействие на коэффициент Генри и величину удерживаемого объема. Таким образом, повышая давление, можно подобрать такие условия опыта, которые увеличат селективность неподвижной фазы за счет изменения коэффициента Генри. [c.56]

    Термодинамическая трактовка полярности и селективности неподвижных фаз. По современным представлениям, развиваемым Р. В. Головней и сотр., классификацию неподвижных жидких фаз и адсорбентов по полярности следует проводить на основе строгой термодинамической оценки способности сорбента к различным видам межмолекулярных взаимодействий (неспецифических, обусловливаемых физическими силами, и специфических взаимодействий химической природы, включая и возможное образование водородной связи). Согласно [861 неправомерно использовать термин полярность безотносительно конкретной [c.272]

    Особенность метода газотвердофазной (газоадсорбщюнной) фомато-графии (ГАХ) в том, что в качестве неподвижной фазы применяют адсорбенты с высокой удельной поверхностью (10—1000 м т" ), и распределение веществ между неподвижной и подвижной фазами определяется процессом адсорбции. Адсорбция молекул из газовой фазы, т. е. концентрирование их на поверхности раздела твердой и газообразной фаз, происходит за счет межмолекулярных взаимодействий (дисперсионных, ориентационных, индукционных), имеющих электростатическую природу. Возможно образование водородной связи, причем вклад этого вида взаимодействия в удерживаемые объемы значительно уменьшается с ростом температуры. Комплек-сообразование для селективного разделения веществ в ГАХ используют редко. [c.296]

    Поскольку отношение давлений насыщенного пара сорбатов pi/Pi определяется только природой последних и температурой опыта , природа неподвижной фазы определяет лишь второе слагаемое правой части уравнения (11,58), т. е. логарифм отношения коэффициентов активности сорбатов в растворе неподвижной жидкости. Эта величина и определяется рассмотренными выше видами межмолекулярных взаимодействий. Из уравнений (1,97), (11,6), (П,7) (11,9) и (11,58) видно, что величина ан в значительной степени определяет значения коэффициента селективности Кс и степени разделения К. [c.82]

    Эфиры карбоновых и фосфорных кислот содержат в карбоксильных или фосфатных группах атомы кислорода, способные к образованию водородной связи. Поэтому при применении эфирных неподвижных фаз наблюдаются сравнительно высокие величины удерживания для анализируемых веществ, содержащих подвижный водород. Например, удельный удерживаемый объем пропанола на диоктилсебацинате примерно такой же, как и на 1,2,3-трис(2-цианэтокси) пропане, хотя последний гораздо более полярен. Но так как взаимодействие этих неподвижных фаз с такими анализируемыми веществами определя- ется почти исключительно водородными связями, значительно более сильными, чем Другие межмолекулярные силы разд. 1.1.1), этот факт вполне закономерен [79]. По этой же причине малы различия в величинах удерживания спирта, измеренных на диоктилсебацинате, динонилфталате, дибутилфта-лате и трикрезилфосфате. Неподвижные фазы, являющиеся сложными эфирами, обладают средней растворяющей способностью по отношению к алканам, простым и сложным эфирам, кетонам, меркаптанам и тиоэфирам. Благодаря их электроноакцепторным свойствам наблюдается также сильное взаимодействие с донорами электронов, например с олефинами, ароматическими углеводородами и гетероциклическими соединениями. Селективность отделения алкенов и ароматических углеводородов от алканов возрастает в последовательности се-бацинат/адипат — фталат — тетрахлорфталат — фосфат — ацетат — бутандиолсукцинат — диэтиленгликольсукцинат — эти-ленгликольсукцинат (см. табл. УП1.16). Вообще можно заключить, что и по отношению к другим гомологическим рядам селективность не особенно сильно выражена вследствие одновременного присутствия арильных и алкильных 1 рупп, обусловливающих растворимость углеводородов, и карбоксильных или фосфатных групп, способствующих растворению кислород- [c.149]


    Классификационная теория Киселева дает теоретическое истолкование практическому опыту, накопленному в тонкослойной хроматографии по подбору селективных разделительных систем, и на этой основе позволяет оптимизировать их состав. Ограничимся одним примером, связанным с раздвоением ДНФ-аминокислот, представляющих сложные органические соединения с группировками I, II и III типов. Для их разделения используется система, состоящая из водного аммиака на силикагеле (неподвижная фаза) и смеси пиридина, толуола и этиленхлоргидрина (подвижная фаза). Неподвижную фазу можно отнести к ослабленному II типу (силанольный протонизированный водород, инактивированный водородными связями с водой и аммиаком). Также ясна роль компонентов в подвижной фазе толуол играет роль растворителя пиридин, обладающий неподеленной парой электронов на азоте, конкурирует на силикагеле с ДНФ-аминокислотами, а молекулы этиленхлоргидрина выполняют как бы буферные функции, образуя специфические связи с ДНФ-аминокислотами при переносе их в подвижную фазу и вступая в межмолекулярное взаимодействие друг с другом при переносе ДНФ-аминокислот в неподвижную фазу. Все это создает весьма тонкие эффекты, позволяющие разделять очень близкие вещества. Подобные представления дают возможность сделать два предсказания коэффициент распределения Кр ДНФ-аминокислот будет расти, и, следовательно, Rf уменьшится при повышении содержания аммиака в неподвижной фазе и увеличении концентрации пиридина в подвижной фазе. Эти предсказания соответствуют экспериментальным фактам (см. рис. 6). [c.208]

    Неароматические углеводороды, будучи неполярными, являются очень хорошими растворителями для всех анализируемых веществ углеводородного типа. На этих неподвижных фазах алканы обладают максимальными (по сравнению с другими неподвижными фазами с сопоставимыми значениями вязкости) удельными удерживаемыми объемами, которые значительно больше, чем можно было бы ожидать из давления пара чистых веществ. Взаимодействие таких фаз как с неполярными, так и с поляризуемыми или полярными анализируемыми веществами определяется исключительно или преимущественно дисперсионными силами. Поэтому спирты, например, элюируются значительно быстрее из колонок с углеводородными фазами, чем из сопоставимых колонок с полярными фазами. Кроме того, межмолекулярные силы, вызывающие ассоциацию спиртов, не-действуют при малой концентрации спирта в неподвижной фазе, так что удельные удерживаемые объемы на практике даже меньше, чем это следовало бы из температур кипения. Углеводороды в качестве неподвижных фаз особенно пригодны для отделения первичных, вторичных и третичных спиртов от других органических соединений, и прежде всего от кислородсодержащих веществ. По данным автора, это относится также к отделению перфторированных углеводородов от нефтори-рованных или частично фторированных углеводородов. Разделение углеводородов на неподвижных фазах этой группы происходит, как правило, в соответствии с их температурами кипения. В этом смысле обсуждаемые фазы неселективны по отношению к углеводородным соединениям или обладают лишь небольшой селективностью. [c.125]

    Важным существенным преимуществом использования адсорбции в молекулярной хроматографии по сравнению с растворением в неподвижной жидкой фазе является, как было отмечено во введении, одностороннее воздействие поля молекулярных сил адсорбента на молекулы разделяемых компонентов [1, 2]. Кроме того, поскольку атомы или ионы в твердых адсорбентах связаны короткими химическими связями, концентрация на поверхности адсорбентов силовых центров, участвующих в межмо-лекулярном взаимодействии с молекулами компонентов, сравнительно высока. Так, на базисной грани графита она составляет 38 атомов углерода на 1 нм . То же относится к неорганическим солям и непористым или макропористым оксидам. При достаточной однородности поверхности это приводит к усилению межмолекулярных взаимодействий адсорбат —адсорбент и позволяет достичь большой селективности разделения. Высокая термостойкость многих неорганических адсорбентов обеспечивает отсутствие фона в детекторах, вызываемого летучестью или термической деструкцией неподвижной жидкой фазы в газожидкостной колонне, и позволяет использовать наивысшую чувствительность детектора при высоких температурах колонны. Однако высокая поверхностная концентрация силовых центров у таких адсорбентов, благодаря значительной энергии адсорбции, не позволяет хроматографировать вещества с большой молекулярной массой даже при самых высоких температурах (400— 450°С). В таких случаях следует снижать концентрацию силовых центров на поверхности адсорбента. [c.15]

    Показано, что наблюдаемое в последнее время развитие адсорбционной хроматографии является следствием развития теории межмолекулярных взаимодействий и методов направленного синтеза адсорбентов с регулируемой структурой и химией поверхности. Обоснован выбор неподвижной фазы и элюента на основе качественной и количественной связи определяющих селективность констант термодинамического равновесия с характеристиками межмолекулярного взаимодействия. [c.295]

    Взаимодействие этпх фаз как с неполярными, так и с поляризуемыми или полярными анализируемыми веществами определяется исключительно или преимущественно дисперсионными силами. Таким образом, например, спирты выходят значительно раньше, чем при применении соответствующих полярных неподвижных фаз. Кроме того, межмолекулярные силы, вызывающие ассоциацию спиртов, не проявляются при малых концентрациях спиртов в неподвижной фазе, так что удельные объемы удерживания оказываются даже еще меньше, чем это соответствует температурам кипения. Для отделения первичных, вторичных и третичных спиртов алканового ряда от других органических соединений, прежде всего кислородсодержащих, углеводороды представляют собой особенно селективные неподвижные фазы. По исследованиям автора, это относится также к отделению перфторированных углеродных соединений от частично фторированных или нефторированных углеводородов. Для разделения углеводородов друг от друга рассматриваемые в этой группе неподвижные фазы обладают небольшой или вовсе не обладают селективностью таким образом, компоненты выходят, как правило, в порядке увеличения их температур кипения. [c.190]

    Выбор неподвижной фазы тесно связан с классификацией неподвижных фаз. Классификация неподвижных фаз помогает ориентироваться в их свойствах при выборе неподвижной фазы для конкретной задачи разделения. В различное время предложено несколько классификаций неподвижных фаз, за основу которых принимается несколько различных понятий селективность неподвижных фаз, связанная с характеристиками удерживания разделяемых компонентов разделение неподвижных фаз по природе и распределению функциональных групп, а следовательно, и характеру межмолекулярных взаимодействий с разделяемыми вещ,ествамн различные методы оценки условной по- [c.6]

    Известно более 1000 неподнижных фаз, нашедших применение в газовой хроматографии. Стремление резко ограничить число применяемых неподвижных фаз неправомерно, поскольку именно возможность реализации различного типа межмолекулярных взаимодействий — сильная сторона газожидкостной хроматографии. Применение нашло около 100 достаточно часто используемых неподвижных фаз, из которых 20 используют примерно в 60—70% всех хроматографических анализов. Применение капиллярных хроматографических колонок с их высокой эффективностью в какой-то мере дало возможность снизить требования к селектин-ности и сделать эти 20 фаз достаточными примерно для 80% разделений. Однако всегда найдутся задачи, для кбторых селективность каких-либо неподвижных фаз является уникальной. [c.102]

    Поскольку отношение давлений насыш,еиного пара сорбатов P ilP i определяется только природой последних и температурой опыта, природа неподвижной фазы влияет лишь на второе слагаемое правой части уравнения (2.37), т. е. логарифмы отношения коэффициентов активности сорбатов в растворе неподвижной жидкости. Эта величина и определяется рассмотренными выше видами межмолекулярных взаимодействий. Из уравнений (1.97), (1.108), (1.110) и (2.37) видно, что от величины Оя в значительной степени зависят значения коэффициенто15 селективности Кс и степень разделения R. [c.82]

    Когда а= 1, разрешение равно нулю [уравнение (1.9)] вне зависимости от ч.исла теоретических тарелок в колонке. В этом случае разделение возможно при условии, что два компонента имеют некоторое различие в термодинамическом распределении. Даже при таких низких значениях а, как 1,01, используя определенные х1роматографические методы, можно достигнуть разделения. Кроме того, как видно из характера функции а уравнения (1.9), небольшие изменения в а могут приводить к большим изменениям в величинах особенно когда а приближается к 1. Так, при изменении а от 1,1 до 1,2 (10%) разрешение примерно удваивается, так как в уравнение (1.9) входит член (ос—1). Селективность связана с различием во взаимодействии двух компонентов в подвижной и стационарной фазах. Чем лучше будут исследованы силы межмолекулярного взаимодействия, тем яснее будет понята селективность. В качестве простого примера рассмотрим разделение кетона и спирта. Если для разделения применяется ЖЖХ и в качестве неподвижной фазы используется электронодонорный растворитель, то в отличие от кетона спирт будет задерживаться растворителем, так как он образует водородные связи с растворителем. Разделение в таком случае упрощается, и для проведения его требуется всего несколько теоретических тарелок. [c.18]

    Повышение эффективности хроматографического разделения в значительной мере связано с оптимизированным по различным параметрам колонны приближением к термодинамической селективности. Поэтому весьма важна оптимизация выбора неподвижной фазы (адсорбента, растворителя) и элюента на основе качественной и по возможности количественной связи определяюш их селективность констант термодинамического равновесия с характеристиками межмолекулярного взаимодействия газовых и жидких растворов с адсорбентами. В простейших случаях неспецифического взаимодействия для этого используются молекулярно-статисти-ческие выражения удерживаемых объемов (констант адсорбционного равновесия) газов и паров через атом-атомные потенциальные функции взаимодействия атомов молекулы с атомами твердого тела в соответствующих валентных состояниях этих атомов. В статье приводятся результаты молекулярно-статистических расчетов удерживаемых объемов для ряда углеводородов на графитированной термической саже и в цеолитах. Дается оценка энергии специфического молекулярного взаимодействия при адсорбции, в частности энергии водородной связи, и рассматривается качественная связь селективности разделения с соотношением вкладов специфических и неспецифических взаимодействий в общую энергию адсорбции и с температурой. С этой точки зрения рассматриваются возможности использования в хроматографии атомных, молекулярных и ионных кристаллов, гидроксилированных и дегидроксилированных поверхностей окислов, модифицирующих монослоев и полимеров. Рассматриваются также некоторые возможности адсорбционной жидкостной молекулярной хроматографии с использованием соответствующего подбора геометрии и химии поверхности адсорбента, молекулярного поля (состава) элюента и температуры колонны. Приводятся примеры перехода от адсорбционных к ситовым гель-фильтрационным разделениям полимеров на микропористых кремнеземах. [c.33]

    Высокая температура кипения большинства СОС [99] обусловливает необходимость применения высокотемператур,ных непводижных фаз, а повышенная реакционная способность [93] производных свинца существенно ограничивает их выбор. Поэтому применение жидких фаз для разделения СОС требует тщательной проверки и осторожности во избежание реакций перераспределения. Этим объясняется использование в основном неполярных или слабо полярных растворителей в качестве неподвижных фаз — апиезоны. Ь и М [9, 95, 115—119], силиконы 5Е-30,, 5Е-52, 5Е-96, 0У-17, ОУ-101 [4, 9, 95, 113, 114, 120]. Значительно реже применялись полярные и сильно полярные неподвижные фазы — полиэтиленгликоли 400, 1500 и 20М, полипропиленгликоль 400, полиэтиленгликольсукцинат [91, 95, 115], и трис(цианэгокси)пропан [121—129], СОС имеют широкий интервал в тёмпературах кипения, поэтому для их полного ГХ-разделения желательно применять неселективные разделяющие растворители, так как селективные растворители вступают в специфические межмолекулярные взаимодействия с анализируемыми компонентами, что способствует ускорению разложения этих соединений [93]. Как правило, для разделения СОС используют сорбенты с небольшим процентом неподвижной фазы (5—10%), что позволяет уменьшить рабочую температуру и предотвратить разложение, ускорить анализ и увеличить продолжительность использования сорбента [98]. Для ГХ анализа СОС в основном применяют наиболее инертные диатомитовы е носители, такие как хромосорбы Р [c.18]


Смотреть страницы где упоминается термин Межмолекулярные взаимодействия и селективность неподвижной фазы: [c.190]    [c.284]    [c.284]    [c.80]   
Смотреть главы в:

Качественный газохроматографический анализ -> Межмолекулярные взаимодействия и селективность неподвижной фазы




ПОИСК





Смотрите так же термины и статьи:

Взаимодействие межмолекулярное

Межмолекулярные

Селективность неподвижных фаз

Фаза неподвижная



© 2025 chem21.info Реклама на сайте