5.2 Тонкослойная хроматография (метод тсх).

В тонкослойной хроматографии твердый порошкообразный сорбент наносят тонким слоем на пластинку, а жидкая подвижная фаза движется вдоль этого слоя лишь в плоскости, т.е. в двухмерном пространстве. В отличие от колоночной хроматографии, метод ТСХ характеризуется малой продолжительностью анализа, большой эффективностью разделения и возможностью анализировать весьма малые количества вещества. К достоинствам относится также простота проведения эксперимента. Этот метод универсален и не применяется только тогда, когда носителем является газ. Удаления компонентов анализируемой смеси со слоя сорбента в методе ТСХ не требуется.

5.3 Бумажная хроматография.

В жидкостно-жидкостной распределительной хроматографии получил распространение метод анализа на специально обработанной бумаге. Неподвижная фаза (например, жидкая) покрывает тонким слоем волокна бумаги, а перемещение подвижной жидкой фазы осуществляется вдоль слоя под действием капиллярных сил. Разделение компонентов происходит за счет различия их коэффициентов распределения относительно двух фаз, что обуславливает разную скорость перемещения отдельных зон и их обособление.

6. По цели проведения хроматографического процесса.

По цели проведения выделяют такие виды хроматографии, как:

• аналитическую – качественный и количественный анализ состава;

• препаративную – получения веществ в чистом виде, концентрирование и отделение микропримесей;

• промышленную (производственную) – для автоматического управления процессом, при этом целевой продукт из колонки поступает на датчик или последующую ступень технологического процесса;

• для научных целей – исследование кинетики и катализа химических процессов, а также как один из элементов комбинированных установок по изучению состава, структуры и химических свойств веществ.

9.1. Газовая хроматография

Газовая хроматография это метод разделения летучих соединений. Ее используют при анализе нефтяных и рудничных газов, воздуха, продукции основной химии и промышленности органического синтеза, нефти и продукты ее переработки, многочисленных металлоорганических соединений и т.д. Широкое применение газовой хроматографии на практике вызвано тем, что с ее помощью можно идентифицировать отдельные компоненты сложных газовых смесей, при этом на выполнение анализа не требуется больших затрат времени. Метод достаточно универсальный и точный.

Подвижной фазой в газовой хроматографии служит инертный газ (носитель), в качестве которого используют водород, гелий, азот, аргон или углекислый газ. Газ-носитель должен быть химически инертным и не взаимодействовать с разделяемыми веществами и неподвижной фазой. В зависимости от агрегатного состояния неподвижной фазы различают газо-адсорбционную и газожидкостную хроматографию.

9.1.1. Газо-адсорбционная хроматография

В газо-адсорбционной хроматографии разделение компонентов производится с помощью подвижной газовой фазы, проходящей вместе с анализируемой смесью над твердым сорбентом. В качестве сорбента используют силикагель, молекулярные сита, пористые полимеры и т.д.

В процессе хроматографирования вещество подвижной фазы непрерывно вступает в контакт с новыми участками сорбента, частично сорбируясь на нем, а сорбированная фаза вновь контактирует со свежими порциями носителя и частично десорбируется. При постоянной температуре адсорбция увеличивается с ростом концентрации раствора или давления газа. Зависимость количества поглощенного вещества от концентрации раствора или давления газа при постоянной температуре называют изотермой адсорбции.

Рисунок 9.7. Вид изотерм адсорбции на твердом сорбенте.

1 – по уравнению Лэнгмюра; 2 и 3 – реальный вид изотерм адсорбции

Типичная изотерма адсорбции приведена на рисунке 9.7. (кривая 1).

Математически эта зависимость может быть выражена уравнением Лэнгмюра.

n = , (9.1)

где n – равновесное количество (моль) адсорбированного вещества;

– максимально возможное количество (моль) вещества, адсорбированное на данном сорбенте; b – постоянная (сродство к сорбенту), характеризующее адсорбционную активность системы сорбент – компонент; с – молярная концентрация вещества.

По Лэнгмюру на поверхности твердого тела имеется некоторое число мест с минимальной энергией, расположенных через определенные интервалы по всей поверхности, на которых могут адсорбироваться молекулы из раствора или газа. В области небольших концентраций изотерма адсорбции линейна, так как при bc<<1 знаменатель становится равным единице и уравнение (9.1) переходит в форму, соответствующую уравнению линейной адсорбции Генри:

n = bc = Гс ……(9.2)

Область линейной адсорбции иногда называют областью Генри, а Г – коэффициентом Генри.

При высокой концентрации вещества bc>>1 и уравнение (9.1) принимает вид:

n = (9.3)

и характеризует насыщение поверхности сорбента веществом. Изотерма адсорбции в области насыщения выходит практически на прямую, параллельную оси абсцисс.

Реальная зависимость количества адсорбированного вещества n от концентрации раствора или давления газа может существенно отличаться от вида кривой 1 (рисунок 9.7.). Изотерма адсорбции может быть, например, вогнутой (рисунок 9.7 – кривая 3) или S-образной (рисунок 9.6 – кривая 2). Это отклонение от уравнения Лэнгмюра может быть вызвано образованием на поверхности адсорбента не моно-, а полимолекулярного слоя, а также тем, что поверхность реальных твердых тел неоднородна. Несмотря на некоторые существенные ограничения, применимость уравнений (9.1) и (9.2) в теории хроматографических процессов остается довольно широкой.

Количество адсорбированного вещества определяется не только его концентрацией, но и сродством к адсорбенту (b). При адсорбции нескольких веществ проявление сродства особенно заметно, так как при этом возможно вытеснение одних сорбированных веществ другими, обладающими большим сродством независимо от концентрации в смеси. Сродство одного и того же вещества на разных сорбентах неодинаково.