ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ № 2

Хроматография является одним из наиболее универсальных методов анализа состава газообразных и жидких продуктов, чем объясняется ее широкое распространение практически во всех отраслях пищевой промышленности, как в лабораторных, так и в производственных условиях. Хроматографические методы применяются для определения практически всех компонентов, содержащихся в газообразных и жидких продуктах, но особенно эффективны они при измерении содержания малых и очень малых (микро- и нанограммовых) количеств анализируемых веществ, содержащихся в пищевых продуктах в виде микропримесей или остаточных элементов, например, пестицидов, переходящих в них из сельскохозяйственного сырья, и их метаболитов, высших спиртов и эфиров в ликероводочных изделиях и т.п.

Наряду с широкими аналитическими возможностями хроматография характеризуется сравнительно простым аппаратурным оформлением и обслуживанием. Как правило, хроматографические анализаторы являются унифицированными приборами, предназначенными для анализа группы многокомпонентных газовых смесей и жидкостей.

Хроматограф представляет собой анализатор газов и жидкостей, предназначенный для определения их состава в зависимости от способности входящих в них компонентов поглощаться сорбирующими веществами. Вещества, находящиеся в газовой или жидкостной смеси, образуют определенный сорбционный ряд вида А>Б>В…, выражающий относительное сорбционное сродство его членов к сорбенту. Каждый из членов сорбционного ряда, обладая большим сорбционным сродством, чем последующий, вытесняет его из соединения и в свою очередь вытесняется последующим.

Таким образом, хроматография представляет собой физико-химический метод разделения сложных смесей газов или жидкостей, при котором разделяемые компоненты распределяются между двумя фазами, одной и которых является движущийся поток анализируемого газа или жидкости (подвижная фаза), а второй – неподвижный сорбент с развитой поверхностью (неподвижная фаза), через которую движется анализируемый поток.

В хроматографическом анализаторе газов и жидкостей анализируемое вещество с помощью устройства ввода пробы поступает в хроматограф, где оно подхватывается подвижной фазой, подающейся от источника подвижной фазы, и вводится в хроматографическую разделительную колонку. Колонка заполнена сорбентом, являющимся неподвижной фазой, через который протекает подвижная фаза. При этом осуществляется перенос анализируемого вещества вдоль сорбента, в результате чего происходит разделение смеси на отдельные компоненты. На выходе колонки разделенные фракции анализируемых веществ поступают в детектор, сигнал от которого регистрируется и представляется наблюдателю с помощью измерительного устройства.

По типу используемых подвижных и неподвижных фаз хроматография классифицируется следующим образом, представленным в таблице 1

Таблица 1

Газовые хроматографы предназначены для анализа сложных газовых смесей.

В качестве подвижной фазы в газовой хроматографии чаще всего используют чистые инертные газы, которые обеспечивают перемещение анализируемой смеси вдоль слоя сорбента. При этом они должны образовывать совершенную смесь с разделяемым веществом, отвечать требованиям работы соответствующих детекторов и не вступать ни в какие реакции с анализируемыми веществами. В качестве таких газов применяются азот, водород, гелий, аргон, диоксид углерода, воздух (хорошо очищенный и высушенный в специальных устройствах), реже – кислород. Все эти газы, кроме гелия, используются в сжатом виде.

В качестве сорбентов в газовой хроматографии широко используются полярные и неполярные сорбенты. Наиболее распространенными полярными сорбентами являются силикагель и алюмогель, неполярным – активный уголь. Также широко используются природные и искусственные силикаты и цеолиты. После обезвоживания они хорошо адсорбируют газ и пары.

В газожидкостной хроматографии неподвижной фазой служит жидкость, удерживаемая на носителях (твердой фазе), обладающих достаточно большой поверхностью и не реагирующих с ней даже при повышенных температурах. В качестве жидкой фазы широко используются сложные эфиры органических кислот, полиэтиленгликоль, а также растительные и животные масла, хорошо поглощающие ароматические углеводороды и другие компоненты. В качестве же твердой фазы, на которой удерживается жидкая фаза, применяются природные и искусственные силикаты с гранулами размером 0,1-0,25 мм, имеющие большую поверхность микропор. Последние и заполняются жидкой неподвижной фазой.

Жидкостные хроматографы предназначены для хроматографического (сорбционного) разделения веществ, находящихся в жидкой фазе, на их составляющие компоненты.

В качестве подвижной фазы, называемой в жидкостной хроматографии растворителем, используются жидкости, отвечающие следующим требованиям: обладают достаточной растворяющей способностью; не взаимодействуют с материалом колонки и с неподвижной фазой; обеспечивают совместимость растворителя и детектора.

Известно большое число растворителей, применяемых в качестве подвижной фазы в жидкостных хроматографах, которые подбираются, как правило, для анализа различных веществ эмпирически. Достаточно широко используются в качестве растворителей различные спирты и эфиры (этиленгликоль, метанол, этанол, пентан, уксусная кислота, пиридин, диоксан, бензол, диэтиловый эфир и многие другие). Растворители, как правило, хранятся в специальных резервуарах из нержавеющей стали или тефлона, снабженных некоторыми дополнительными устройствами для дегазации, обезвоживания, поддержания необходимой температуры и др.

В качестве подвижной фазы в жидкостной хроматографии используются твердые сорбенты или жидкие, наносимые на поверхностно-пористые насадки (носители). В качестве твердых сорбентов широко применяются такие полярные сорбенты, как силикагель, окись алюминия или другие неорганические вещества, а также активный уголь, являющийся наиболее распространенным неполярным сорбентом.

В качестве неподвижной фазы в жидкостно-жидкостной хроматографии используются жидкие адсорбенты, наносимые на твердое непроницаемое ядро – твердый носитель. В качестве таких твердых носителей применяются зерна силикагеля, ионообменных смол, поверхностно-травленных диатомитов, пористых стекол и др. с диаметром частиц сферической формы около 40 мкм. В качестве жидких неподвижных фаз, наносимых на носитель, широко применяются углеводородные полимеры, некоторые амины (например, этилендиамин), хлороформ, триэтиленгликоль и др. Обычно для разделения полярных веществ используют полярные неподвижные фазы и относительно неполярные подвижные фазы, причем этот выбор осуществляется главным образом эмпирически.

ПРАКТИЧНЕ ЗАНЯТТЯ № 2