Химия - Хроматограф

Пример хроматографа. В центре — охлаждаемый бокс с колонкой и насосами для принудительного прокачивания мобильной фазы. Справа коллектор фракций с многочисленными гнездами для пробирок. Элюат поступает сюда из колонки по тонкой трубке, проходя по пути через оптический детектор. Слева монитор компьютера, на котором отражается ход хроматографии.

Обычно хроматографы делят на две большие группы — газовые и жидкостные, по типу используемого элюента. В газовых хроматографах элюентом выступает газ, в жидкостной хроматографии носителем является жидкость.

Колонки

Основным конструктивным элементом хроматографов являются колонки — трубки, заполненные неподвижной фазой, по которым во время выполнения анализа движется подвижная фаза и исследуемый образец. Именно в колонке происходит разделение компонентов исследуемой смеси.

Колонка характеризуется несколькими параметрами: эффективностью, селективностью и ёмкостью.

Эффективность является мерой расширения пика вещества при его движении вдоль колонки и тесно связана с числом теоретических тарелок — воображаемых участков по длине колонки, в каждом из которых как бы достигается термодинамическое равновесие фаз. Кроме того, на неё влияют такие факторы, как вихревая диффузия, продольная молекулярная диффузия и сопротивление массопереносу. Как правило, число теоретических тарелок в современных капиллярных колонках очень велико — несколько десятков тысяч. Это позволяет, при правильном подборе селективности неподвижной фазы, в подавляющем большинстве случае разделить все индивидуальные компоненты любой, даже самой сложной, смеси.

Селективность определяется как разница в степени удерживания веществ разной природы на неподвижной фазе. Обычно её выражают через относительное удерживание пары критически важных компонентов пробы. Если это отношение больше 1, то пики могут быть разделены. Селективность колонки зависит от характера взаимодействия определяемого вещества и неподвижной фазы. Эти взаимодействия могут быть как неполярными дисперсионными, так и полярными специфическими.

Ёмкость колонки связана с её физическими размерами и определяет максимальный объём пробы, который можно ввести в колонку без её «перегрузки», то есть без отклонения пиков от гауссовой формы. Соответственно, ёмкость набивных колонок значительно больше, чем капиллярных.

Набивные колонки

Набивными англ. packed column колонками в газовой хроматографии традиционно называют колонки большого диаметра, которые можно изготовить самостоятельно, заполняя их заранее приготовленным адсорбентом.

Капиллярные колонки

Также полые капиллярные колонки или открытые капиллярные колонки. Эти колонки изготавливаются из капилляров, то есть трубок очень малого диаметра, 0,32 мм, 0,25 мм и 0,1 мм). Чем меньше диаметр колонки, тем меньше размытие пиков в результате диффузии и, соответственно, тем выше эффективность. Это позволяет снизить время анализа и улучшить разделение компонентов. Кривая Ван-Деемтера для колонок малого диаметра тоже более благоприятна и позволяет варьировать скорость газа-носителя в более широких пределах без катастрофической потери эффективности.