Ионообменная и ионная хроматография. Газовая хроматография. Жидкостно-жидкостная хроматография

Газовая хроматография объединяет все хроматографические методы анализа, в которых подвижной фазой является газ По характеру взаимодействия между сорбентом и разделяемыми веществами этот метод относится к распределению нейтральных моле­кул между фазой сорбента и газовой фазой и может реализоваться либо в распределении их между твердой и газовой фазой, основанном на адсорбции веществ на поверхности твердого носителя (газоадсорбционная хроматография ГАХ), либо в распределении между жидкой и газовой фазами, основанном на растворении газообразных веществ в тонком слое жидкой пленки -неподвижной фазы, нанесенной на пористый инерт­ный носитель (газожидкостная хроматография ГЖX) В настоящее время газовая хроматография является одним из наиболее распространенных и популярных методов анализа Успехи газовой хроматографии связаны с ее большими преимуществами по сравне­нию с другими методами. Высокая разделительная способность, позволяющая разделять на отдельные компоненты и анализировать очень сложные смеси. Универсальность метода газовой хроматографии: с его помощью разделяют и анализируют различные смеси, начиная от самых низкокипящих газов и до смесей жидких и твердых веществ. При этом должно выпол­няться одно условие — разделяемые вещества должны быть летучими и не разлагаться при переводе в паро­образное состояние Высокая чувствительность. Быстрота анализа: продолжительность разде­ления в большинстве случаев не превышает 5—15 мин. Легкость аппаратурного оформления Малые количества анализируемой пробы, обычно составляю­щие несколько десятых долей миллиграмма. Высокая точность анализа. Погрешность измерения, состав­ляющая 5% (отн.), легко достигается на любой аппара­туре В настоящее время газохроматографические методы анализа широко используются в химической и нефтехимической промышленности, где они приме­няются не только для научно-исследовательских работ и заводского контроля, в -качестве датчиков со­става технологических потоков в системах автомати­ческого управления многотоннажными процессами. В последние годы области применения этих методов интенсивно расширяется: их успешно используют в своих работах медики, биологи, работники сельского хозяйства, геологи, фармацевты, работники пищевой промышленности, металлурги и специалисты многих других отраслей народного хозяйства

Ионообменная хроматография основала на обратимом обмене содержащихся в растворе ионов электролита на подвижные ионы, входящие в состав ионообменного вещества (ионита) В ионообменной хроматографии разделение осуществляется за счет различного сродства к сорбенту, в результате чего они перемещаются по колонке с различной скоростью. В результате разделения получается хроматограма – закономерное распределение вещ-в по зонам в соответствии с их сорбируемостью. Поглощенные вещ-ва извлекают из колонки пропусканием ч/з неё элюента. Разделение при помощи элюирования рас­творами электролитов облегчается тем, что элементы разной валент­ности обладают различным сродством к иониту. Сорбируемость ионов возрастает по мере увеличения степени окисления элемента. Приблизительную закономерность сорбируемости ионов с одинако­вой степенью окисления можно представить в виде сорбционных рядов Сs > Rb >К > NН4+ > Li, Ва2+ > Sг2+ > Са2+; Zn2+ > Сu2+ > Ni2+ > Со2+ и т. д.

Ионитами называют твердые органические или неорганические вещества практически нерастворимые в воде и органических растворителях, содержащие активные (ионогенные) группы с подвижными ионами, способными обмениваться на ноны электролитов при контакте с их растворам Применяемые в ионооб­менной хроматографии иониты могут быть органическими или неор­ганическими веществами. Наиболее часто используемыми неоргани­ческими ионитами являются «окись алюминия для хроматографии», пермутиты (искусственные алюмосиликаты), фосфат циркония и др. В качестве органических ионитов применяют целлюлозу, сульфоуголь и синтетические ионообменные полимеры. В настоящее время широкое применение в аналитической химии находят синтетические иониты. Иониты делятся на три основные группы: катиониты, аниониты и амфолиты (амфотерные иониты), Катионитами называют полимеры, способные обменивать свои подвижные положительно заряженное ионы на катионы электролитов в растворе

Ионная хр-графия - это приборный вариант ионообменной хр-ии. Автоматизирован не только процесс хроматографии, но и процесс определения количества компонентов пробы, т.е. это комбинированный метод.

Ионный хроматограф помимо обычных узлов - резервуа­ров дли элюента, разделяющей колонки, крана для ввода пробы, кондуктометрического детектора и самописца снабжен взаимозаменяемыми подавляющими колонками (компенсационными). Все соединительные трубки, ко­лонки, краны выполнены из химически инертных мате­риалов. Это позволяет работать с сильнокислотными и сильноосновными элюентами. Для непрерывного контро­ля состава элюата, вытекающего из колонки, в жидкост­ной хроматографии обычно используют дифференциаль­ные рефрактометры, УФ, спектрофотометрические, люминесцентные и кондуктометрические детекторы.

1 - насос; 2 -кран для ввода пробы; 3 анионообменник (или катнонообменник); 4 -катионообмеиннк (или анио­нообменник); 5 -кондуктометрическая ячейка; б - самопи­сец, регистрирующий электрическую проводимость соединения, Они обладают высокой способностью к ионному обмену и химической стойкостью.

В ИХ используют поверхностномодифицированные сорбенты, позволяющие увеличить скорость процесса за счет отсутствия диффузии ионов в объем частиц ионита.

Метод распределительной, или жидкостно-жидкостной, хроматографии основан на распределении вещества между двумя несмешивающимися жидкостями, подобно тому, как это происходит в многократной ступенчатой экстракции. Жидкую неподвижную фазу наносят на пористый достаточно инертный сорбент, как в газожидкостной хроматографии и заполняют им разделительную колонку. При пропускании жидкой под­вижной фазы через колонку смесь разделяется на компоненты главным образом за счет их различной растворимости в жид­кой неподвижной фазе и в основном по тем же механизмам, что и в газожидкостной хроматографии. Обычно раствори­мость компонентов пробы в подвижной и неподвижной жид­ких фазах, обладающих разной полярностью, сильно различа­ется. Если растворимость пробы выше в неподвижной фазе, время удерживания компонентов значительно возрастает, если растворимость выше в подвижной фазе, то время удерживания может быть близким к tт — времени удерживания несорби­руемого компонента. Чтобы добиться разделения, в подвиж­ную фазу, насыщенную неподвижной, включают третий ком­понент, снижающий различие в полярности подвижной и неподвижной фаз, например к смеси из неполярного (гексан) и полярного (вода) растворителей прибавляют спирт.