МИНИСТЕРСТВО  ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ВОЛЖСКИЙ  ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ  ИНСТИТУТ

ВОЛГГТУ 

КАФЕДРА ВХТ 
 
 
 
 
 
 
 
 

РЕФЕРАТ ПО ФХМА 
 
 

ГАЗО-ЖИДКОСТНАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ 
 
 

                                                                     Выполнил: студент 

                                                                      группы ВХТ-283с

                                                                      Кейбал Н.А.

                                                                     Проверил: преподаватель

                                                                      Зорина Г.И. 
 
 
 

Волжский 2002 

СОДЕРЖАНИЕ 

   ВВЕДЕНИЕ                                                                                   3 

1.НОСИТЕЛИ                                                                                   5 

2.КАПИЛЛЯРНЫЕ  КОЛОНКИ                                                     7 

3.ВВОД  ОБРАЗЦА                                                                           8 

4.ПРИМЕНЕНИЕ  ГАЗО-ЖИДКОСТНОЙ

   ХРОМАТОГРАФИИ                                                                    9 

   СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ                                                           12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ВВЕДЕНИЕ 

Хроматографией  называется процесс разделения веществ, основанный на их различной способности к миграции в пористой среде; миграция происходит за счёт движения одной из фаз, называемой подвижной фазой.

Этот  метод получил широкое применение в аналитической практике, и был  предложен в 1903 г. русским учёным М.С.Цветом.

Метод основан на избирательном поглощении (адсорбции) отдельных компонентов анализируемой смеси различными адсорбентами. Адсорбентами называют твёрдые тела, на поверхности которых происходит поглощение адсорбируемого вещества.

Сущность  хроматографического метода анализа  кратко заключаются в следующем. Раствор смеси веществ, подлежащих разделению, пропускают через стеклянную трубку (адсорбционную колонку), заполненную адсорбентом.

Вследствие  различной адсорбируемости и  скорости передвижения отдельных веществ, находящихся в анализируемом растворе, компоненты смеси удерживаются на различной высоте столба адсорбента в виде отдельных зон (слоёв). Вещества, обладающие большей способностью адсорбироваться, поглощаются в верхней части адсорбционной колонки, хуже адсорбируемые- располагаются ниже. Вещества, не способные адсорбироваться данным адсорбентом, проходят через колонку, не задерживаясь, и собираются в фильтрате.

Преимущество  хроматографического метода анализа  состоит в том, что в ряде случаев  он применим тогда, когда другие методы разделения смеси оказываются непригодными. При помощи этого метода можно разделить малые количества вещества с очень близкими химическими свойствами. Хроматографический метод прост в выполнении, и поэтому всё более широко используется для разделения самых разнообразных смесей неорганических и органических веществ.

В существующих видах хроматографического анализа  используются явления адсорбции, распределения  анализируемых веществ между  двумя несмешивающимися жидкостями, ионного обмена и образования  осадков.

В зависимости  от того, какое из указанных явлений  превалирует в процессе разделения анализируемой смеси на составные  компоненты, различают четыре вида хроматографического метода анализа: адсорбционную, распределительную, ионообменную и осадочную хроматографию.

Распределительная хроматография  основана на использовании различия коэффициентов распределения (сорбируемости) отдельных компонентов анализируемой смеси между двумя несмешивающимися жидкостями. Одна из жидкостей (неподвижная) находится в порах пористого вещества (носителя), а вторая (подвижная) представляет собой другой растворитель, не смешивающийся с первым. Этот растворитель пропускают через колонку с небольшой скоростью.

Особым  видом распределительной хроматографии  является газо-жидкостная хроматография, широко применяемая в последнее время в различных областях науки и промышленности. Её используют для разделения газов и паров жидкостей. В качестве неподвижной фазы используют различные малолетучие растворители, а в качестве подвижной фазы- газообразный азот, водород, гелий, двуокись углерода и т.п. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

1.НОСИТЕЛИ 

В газо-жидкостной хроматографии используются приборы  такого же типа, как в газо-адсорбционной  хроматографии. Установки различаются  только твёрдыми носителями.

В установке  для газо-жидкостной хроматографии твёрдый пористый носитель покрыт тонким слоем обычно нелетучей и химически инертной жидкой фазы. Неравномерное распределение жидкой фазы по пповерхности носителя вызывает некоторые нежелательные явления. Обработка носителей газообразным диметилхлорсиланом перед нанесением неподвижной фазы позволяет свести влияние этих нежелательных факторов к минимуму.

В качестве неподвижной фазы используют многие жидкости. В общем случае возможность  эффективного разделения смеси газов  определяется выбором подходящей неподвижной фазы. Перечислим требования, предъявляемые к неподвижной жидкой фазе.

1. Она должна обладать очень низким давлением пара при рабочей температуре (менее 0,1 мм. рт. ст.); в противном случае количество жидкостей на носителе будет постоянно уменьшатся.
2. Она должна оставаться в жидком состоянии во всем диапазоне температуры, в котором работаем колонка.
3. Она должна термически стойкой.
4. Она должна быть инертной по отношению к растворенным в ней веществам; если же при растворении происходит химическая реакция, то эта реакция должна быть быстрой и обратимой.
5. Она должна обладать достаточной  растворяющей способностью по отношению к определяемым компонентам газовой смеси.

Некоторые неподвижные фазы очень избирательны. Так, специфической неподвижной фазой на олефины является раствор нитрата серебра в полиэтиленгликоле; при взаимодействии такого раствора с олефинами образуются малопрочные продукты. Три-о-тимотид, растворенный в тритолилфосфате, избирательно задерживает органические соединения с прямыми цепями в присутствии разветвленных соединений.

Для высокотемпературных  опытов с успехом используют расплавленные  смеси солей, например эвтетическую смесь, состоящую из NaNO₃, KNO₃, LiNO₃.

Эффективность работы колонки не зависит от соотношения твёрдого носителя и жидкой неподвижной фазы, однако предельно возможное количество жидкости стараются не использовать. Обычно твёрдая фаза содержит от 5 до 25% (масс.) жидкости. Для равномерного нанесения жидкой фазы на твёрдый носитель её смешивают с легколетучим растворителем, например с эфиром. Затем для удаления растворителя смесь нагревают, после чего аккуратно заполняют колонку, стараясь избежать образования пустот. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

2.КАПИЛЛЯРНЫЕ  КОЛОНКИ 

Прекрасное  разделение смесей достигается в капиллярных колонках, внутренние стенки которых покрыты тонким слоем неподвижной фазы. Используемые колонки имеют длину от 6 до 100 м и диаметр от 0,02 до 0,1 см. такие колонки обычно изготавливают из нержавеющей стали, меди, нейлона или стекла. Существует несколько способов нанесения внутреннего покрытия колонок. По одному из способов, около 1% длины колонки заполняют 10%-ным раствором неподвижной фазы в летучем растворителе, например в эфире. Затем продувают жидкость через капилляр и удаляют избыток растворителя в струе газа.

Считается, что капиллярные колонки позволяют  проводить разделение более полно  за меньшее время и при меньшей  температуре, чем колонки с твёрдым  носителем. С другой стороны, при  использовании капиллярных колонок  накладывается ряд ограничений. Так, поскольку количество неподвижной фазы, которое удерживается на стенках колонки, мало, масса образца должна быть менее 1 мкг. Такие колонки удобно использовать в сочетании с делителем потока. В этом случае образец вводят в поток газа-носителя при помощи микрошприца, а затем при помощи делителя направляют в колонку небольшую часть газа-носителя, содержащего соответственно часть анализируемого образца.

Высокие требования, предъявляемые к отбору пробы, детектору и регистрирующему  устройству, затрудняют широкое использование капиллярных колонок. Этот метод применяется главным образом в тех случаях, когда необходимо провести тщательное разделение очень сложных смесей, а также ускорить анализ, который при работе с обычными колонками занимает много времени. 
 
 
 
 

3.ВВОД  ОБРАЗЦА 

В то время  как состав содержимого колонки  определяет её способность по отношению  к хроматографическому разделению, факторами, определяющими аналитическую  значимость методики, являются техника  ввода образца и обнаружение  разделяемых компонентов.

Теоретическое рассмотрение идеального хроматографического  процесса показывает, что образец  должен быть компактным и его следует  вводить на первую теоретическую  тарелку. Исходный образец может  быть газообразным, жидким или твёрдым, однако после введения его в колонку необходимо передать ей такое количество теплоты, которое позволяет перевести весь образец в газообразное состояние. Размер образца определяется ёмкостью колонки и чувствительностью детектора.

Газообразный  или жидкий образец можно впрыскивать при помощи шприца во входное отверстие в верхней части колонки; делают это при помощи быстрого, но плавного движения поршня. Труднее вводить твёрдый образец; такой образец запаивают в стеклянную ампулу, которую вводят в нагретый инжектор, а затем разбивают. Другой способ основан на растворении образца в легколетучем растворителе и впрыскивании раствора при помощи шприца.

Роль  детектора заключается в измерении  состава газа, выходящего из колонки. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

4.ПРИМЕНЕНИЕ  ГАЗО-ЖИДКОСТНОЙ  ХРОМАТОГРАФИИ

Благодаря быстроте, простоте и универсальности  анализа, а также сравнительно невысокой  стоимости оборудования, газо-жидкостная хроматография получила чрезвычайно  широкое распространение.

Регистрирующее  устройство хроматографа позволяет  получать три характеристики – время удерживания, размер пика и его форму. Анализ этих трёх характеристик даёт информацию о качественном и количественном составе смеси, а также даёт возможность получать термодинамические данные о взаимодействии между интересующим нас компонентом и растворителем.

Газовый хроматограф даёт химику исключительную возможность разделять компоненты очень сложных смесей, что используется для их качественного анализа. Однако идентификация выделенных компонентов  зависит от изобретательности и  возможностей аналитика.

Близость  величин, характеризующих удерживание  компонента образца и известного вещества случаев однозначно идентифицировать этот компонент. К сожалению, такой  способ требует большого терпения и  очень разнообразного запаса чистых стандартных реактивов.

Другой  способ основан на оценке относительных  удерживаемых объёмов разделяемых  компонентов и сравнении полученных данных с табличными значениями, приведёнными в литературе. Идентификация облегчается, когда известен тип соединения; в  этом случае требуется просмотреть небольшое количество данных.

Количественный  анализ смеси может быть, в принципе, основан на измерении площадей элюентных  пиков. Площадь записанного пика можно определить при помощи планиметра, путём взвешивания вырезанного  из бумаги пика или геометрически при помощи триангуляции. Ещё один способ основан на использовании электронного интегратора, в который в процессе хроматографирования подаётся сигнал детектора.

Измеренные  площади позволяют определить концентрации компонентов; для этого используют калибровочные кривые, предварительно построенные при помощи образцов с известными содержаниями компонентов. Калибровочная кривая не обязательно является линейной. Отклонение от линейной зависимости может быть связано с трудностями, обусловленными необходимостью аккуратного введения малых объёмов стандартных образцов. Константа пропорциональности между площадью и концентрацией меняется от соединения к соединению, поэтому необходимо строить калибровочную кривую для каждого компонента.

Несмотря на указанные ограничения, метод газо-жидкостной хроматографии даёт более точные результаты по сравнению с другими методами. Кроме того, цель анализа часто состоит только в нахождении относительного содержания компонентов смеси.

Газо-жидкостная хроматография применяется настолько широко, что нельзя не указать хотя бы на некоторые из многочисленных практических приложений этого метода.

1. Анализ нефтей и продуктов их переработки. Типичными примерами являются анализ смесей газообразных углеводородов, определение соотношения разветвлённых и нормальных парафинов, анализ бензина, воска и продуктов их окисления; изучение серо- и азотсодержащих продуктов крекиинга.
2. Анализ растворителей для лаков и летучих компонентов красок.
3. Биохимический и клинический анализ, в том числе анализ жирных кислот и стероидов.
4. Изучение состава природных продуктов.
5. Выделение и идентификация следовых количеств различных компонентов в пищевых продуктах, в том числе компонентов, придающих продуктам вкус, цвет и запах.
6. Определение ароматных эссенций в косметических продуктах и изучение природы других компонентов этих продуктов.
7. Анализ гербицидов, пестицидов, удобрений и других материалов, которые представляют интерес для химиков, работающих в сельском хозяйстве.
8. Анализ различных промышленных продуктов, например пластмасс, продуктов переработки каменного угля, алкогольных напитков, резиновых изделий, мыл и синтетических моющих средств.
9. Определение термодинамических характеристик реакций в системе газ – жидкость, таких, как коэффициенты активности, теплоты смешения и т.д.
10. Разделение неорганических веществ.

Число используемых методик разделения неорганических соединений сравнительно невелико; это  связано с низкой летучестью большинства  неорганических веществ. Для анализа  таких веществ их переводят в летучие соединения или используют в качестве неподвижной фазы расплавленные смеси солей.

Газовая хроматография может быть использована только для разделения газов и  летучих веществ. Использование  колонок с более высокой температурой реакций образования летучих производных и пиролиза позволяет постоянно расширять области применения метода. Однако существует большое число соединений, которые нельзя перевести в газообразное состояние без разложения. Такие соединения лучше разделять при помощи других хроматографических методов. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ

1. КРЕШКОВ А.П. Основы аналитической химии. Теоретические  основы. Качественный анализ.М. Химия, 1970-472с.
2. ПИККЕРИНГ У.Ф. Современная аналитическая химия. Пер. с англ. М., Химия, 1977-560с.
3. ЛЯЛИКОВ Ю.С. Физико-химические методы анализа.М. Химия, 1973-536с.
4. АЛЕСКОВСКИЙ В.Б. Физико-химические методы анализа. Практическое руководство.Л. Химия, 1971-424с.