Основные теоретические подходы
В задачу теории хроматографии входит установление законов движения и размывания хроматографических зон. Чаще всего для этого используют следующие подходы:
§ теорию теоретических тарелок;
§ кинетическую теорию.
Теория теоретических тарелок строится на предположении, что колонка разбита на небольшие участки – тарелки. Это узкие слои колонки, в которых устанавливается равновесие распределения вещества между подвижной и неподвижной фазами.
Кинетическая теория связывает эффективность разделения с процессами диффузии вещества в колонке за счёт движения потока газа-носителя. Вещество при движении вдоль колонки находится то в подвижной фазе, то в неподвижной, т. е. процесс хроматографирования носит ступенчатый характер. От времени, проводимого веществом в обеих фазах, зависит скорость его продвижения по колонке.
Хроматограмма представляет собой зависимость сигнала прибора от времени. Типичная хроматограмма приведена на рис. 66.
|
|
|
|
|
|
|
t
Рис. 66. Хроматограмма смеси трёх веществ
Каждый пик на хроматограмме характеризуется двумя основными параметрами (рис. 63):
1. Время удерживания (tR) – это время от момента ввода анализируемой пробы до момента регистрации максимума хроматографического пика. Оно зависит от природы вещества и является качественной характеристикой.
2. Высота (h) или площадь (S) пика
S = ½ ω × h. (4)
Высота и площадь пика зависят от количества вещества и являются количественными характеристиками.
Время удерживания складывается из двух составляющих – времени пребывания веществ в подвижной фазе (tm) и времени пребывания в неподвижной фазе (ts):
Принципиальная схема газового хроматографа и назначение основных узлов
Блок-схема газового хроматографа представлена на рис. 67. Блок подготовки газов 2 служит для регулировки и поддержания постоянного расхода газа-носителя поступающего из баллона 1.
Устройство для ввода пробы3 позволяет вводить в поток газа-носителя непосредственно перед колонкой определённое количество анализируемой смеси в газообразном состоянии. Оно включает испаритель и дозирующее устройство.
Поток газа-носителя вносит анализируемую пробу в колонку5, где осуществляется разделение смеси на отдельные составляющие компоненты.
Рис. 67. Блок-схема газового хроматографа:
1 – баллон с газом-носителем; 2 – блок подготовки газов; 3 – устройство для ввода пробы; 4 – термостат; 5 – хроматографическая колонка; 6 – детектор;
7 – усилитель; 8 – регистратор
Последние в смеси с газом-носителем подаются в детектор 6, который преобразует соответствующие изменения физических или физико-химических свойств смеси компонент – газ-носитель по сравнению с чистым газом-носителем в электрический сигнал. Детектор с соответствующим блоком питания составляет систему детектирования.
|
|
Требуемые температурные режимы испарителя, колонки и детектора достигаются помещением их в соответствующие термостаты 4, управляемые терморегулятором. Если необходимо повышать температуру колонки в процессе анализа, используют программатор температуры. Термостаты и терморегулятор с программатором составляют систему термостатирования, в которую также входит устройство для измерения температуры.
Сигнал детектора, преобразованный усилителем 7, записывается в виде хроматограммы регистратором 8.
Часто в схему включают электронный интегратор или компьютер для обработки данных.