|
|
| Хроматографический анализ различных классов веществ |
|
/b>Особенности хроматографичеокого анализа кислородсодержащих соединений вытекают из особенностей строения их молекул. Поскольку в большинстве случаев кислородсодержащие соединения сильно полярны, особое внимание следует обращать на подготовку твердого носителя. Так как обычно анализируемые смеси кислородсодержащих соединений состоят из веществ различной структуры, для их разделения чаще всего используют полярные неподвижные фазы. Для этой цели применяют также пористые полимеры.ВодаРазмытие пика воды вследствие высокой полярности ее молекул приводит к наложению этого пика на пики других компонентов анализируемой смеси и затрудняет количественные определения. Кроме того, при использовании в качестве детектора катарометра, а в. качестве газа-носителя -- азота или воздуха пик воды записывается,по одну сторону от нулевой линии, а пики других веществ -- по другую.Если нет необходимости в непосредственном определении содержания воды, то целесообразно применять пламенно-ионизационный детектор (так,.в частности, анализируют сточные воды промышленных предприятий). При этом хорошие результаты получаются при использовании водяного пара в качестве элюента. Следует иметь в виду, что вопреки многочисленным указаниям, имеющимся в литературе, пламенно-ионизационный детектор нельзя считать совершенно нечувствительным к воде. Используя соответствующие приемы, с помощью этого детектора можно определить даже малые концентрации воды.Обычно воду определяют либо непосредственно (используя полярные неподвижные жидкости или адсорбент типа угольных молекулярных сит), либо после химических превращений. Так, Найт и Вайс [246] в качестве реактора установили перед колонкой U-образную трубку длиной 0,3 м, заполненную измельченным (0,6--0,85 мм) карбидом кальция. В результате взаимодействия воды с карбидом кальция образуется ацетилен, который, отделяясь в колонке от других компонентов анализируемой смеси, регистрируется пламенно-ионизационным детектором (предел обнаружения может достигать 3-10~4%). Карбидом кальция можно заполнять и начальную секцию колонки. В литературе описаны и другие реакционно-хроматографические методики определения воды. По-видимому, непосредственное определение воды (при условии достаточной чувствительности катарометра) более надежно. Чаще всего используют колонки с пористыми полимерами (порапаком Q, полисорбом-1). На колонке с порапаком Q вода элюируется перед пропаном, на колонке с угольным молекулярным ситом -- перед метаном.СпиртыОсобенностью хроматографического разделения низших жирных спиртов на колонках с полярными неподвижными фазами является инверсия порядка элюирования метанола, этанола, изопропанола и изобутанола. Так, для разделения смеси спиртов C1--С5 использовали колонку с 27% триэтаноламина на хромосорбе. Температура опыта составляла 84 °С, расход гелия 90 см3/мин. На колонках с графитированной сажей или неполярными пористыми полимерами инверсии порядка элюирования не наблюдается. Спирты до С2о разделяли на колонке с силиконовым эластомером при программировании температуры от 50 до 300 °С. Смесь парафинов и спиртов до С2о также разделяли при программировании температуры от 55 до 250 °С (длина колонки 1,5 м, сорбент -- 0,5% карбовакса 20 М на стеклянных шариках).Хорошие результаты при разделении спиртов получаются на колонках с жидкими кристаллами. Так, с помощью 2-циан-5-фенилпиримидина достигается разделение изоамиловых спиртов (оптически активной и неактивной форм). Смесь нормальных и изоспиртов разделяется на колонках с метоксиэтокси-азоксибензолом и другими азоксиэфирами.Альдегиды и кетоныНаиболее сложная задача -- определение формальдегида в водных растворах и газовой фазе. Для этой цели успешно используют полярные пористые полимеры (полисорб N, хромосорбы 105 и 107). Селективностью к карбонильным соединениям обладают фторированные силоксаны, которые можно использовать для отделения альдегидов и ке-тонов от спиртов.Кислоты и эфиры. Жирные кислоты можно определить либо непосредственно, либо в виде эфиров. В первом случае следует предотвращать образование водородных связей между разделяемыми веществами и твердым носителем, обусловливающих асимметрию пиков.Еще Джеймс и Мартин для разделения кислот до Q2 использовали силиконовое масло DC-550 на кизельгуре с добавкой стеариновой кислоты. Гривняк, работая с капиллярными колонками из нержавеющей стали, добавлял к неподвижной жидкости фосфорную кислоту. Это позволило получить симметричные пики свободных жирных кислот и фенолов; в первом случае неподвижной жидкостью служил трикрезил-фосфат, во втором -- дидецилфталат.Один из методов этерификации кислот описан Герке и Го-эрлицем. В колбу помещают 25 см3 дистиллированной воды и 500 мг кислот или их калиевых солей. Кислоты титруют водным раствором едкого кали в присутствии фенолфталеина. Колбу нагревают на водяной бане; для растворения солей в колбу добавляют этиловый спирт и затем нитрат серебра. После удаления воды (в вакууме) в колбу добавляют 0,5 г песка и раствор 0,5 мл метилиодида в 5 мл лентана. Содержимое колбы перемешивают магнитной мешалкой 30 мин и выдерживают в атмосфере инертного газа 8 ч. Для проведения этерификации можно использовать также диазометан, 2,2-диметоксипропан или метиловый спирт.Детальные исследования удерживания моно- и дикарбоновых жирных кислот и их метиловых эфиров проводили на колонках с различными неподвижными фазами (атшезоном L, карбоваксом 20М, тритоном Х-305). При этом выявлены закономерности, связанные с четно-нечетным эффектом.Насадочные и капиллярные колонки с метоксиэтокси-азоксибензолом азоксифенетолом использовали для анализа смесей различных жирных кислот, их эфиров и других кислородсодержащих соединений. Метиловые эфиры ароматических кислот разделялись на колонках с жидкокристаллическим бис-фенетидилтерефталевым альдегидом.В литературе описаны хроматографические методы определения различных высококипящих кислородных соединений в биологических объектах, причем наибольшее значение, по-видимому, имеет анализ стероидов, который после предварительной подготовки (гидролиз, этерификация и т.д.) осуществляется на колонках с силиконами при 200--275 °С. Обычно стероиды анализируют в виде триметилсилиловых эфиров, получаемых путем реакции с бис-триметилсилилацетамидом, бис-триметилсилилтрифторацетамидом или с другими подобными реагентами.Азотосодержащие соединенияДетальное рассмотрение методов хроматографического анализа азотсодержащих соединений, главным образом содержащих аминные группы, дано в монографии.При анализе азотсодержащих соединений следует обращать особое внимание на подготовку твердого носителя. Для разделения используют как неполярные (апиезон, сквалан и др.) и слабополярные (силиконы различного строения), так и полярные неподвижные фазы (полиэтиленгликоли и др.).Широко распространен анализ аминосоединений в виде производных (триметилсилильных эфиров, ацетамидов, трифтор-ацетамидов, оснований Шиффа и др.).При разделении аммиака и аминов были использованы смеси полярных жидкостей (тетрагидроксиэтилэтилендиамина и тетраэтиленпентамина). Порядок элюирования следующий: триметиламин, аммиак, диметиламин, метиламин, этиламин, триэтиламин, я-пропиламин, ди-я-яропиламин. Этот порядок обусловлен образованием сильных водородных связей между сорбентом и низшими первичными и вторичными аминами.Оксиды азота в смеси с азотом и оксидами углерода определяли Марвилле и Траншан, использовавшие колонку длиной 3,5 м, заполненную силикагелем, при 0°С и --30 °С. Благодаря предварительному выдерживанию адсорбента при 600 °С в течение 4 ч и разделению при низких температурах были получены практически симметричные пики. Для анализа оксидов азота используют также.пористые полимеры.Серосодержащие соединенияОсновные особенности и конкретные методики анализа сернистых соединений детально описаны в литературе. Эти методики применяют главным образом для исследования серосодержащих соединений в нефтяном газе, нефти и продуктах их переработки. При анализе низкомолекулярных серосодержащих соединений наряду с катарометром используют высокочувствительные детекторы, из которых наиболее популярен пламенно-фотометрический (основанный на измерении хемилю-минесценции образующихся при сгорании серосодержащих соединений групп S2). Он обеспечивает нижний предел обнаружения 10~6--10~7% и является селективным к сере. Кроме того, селективность к сере показывают микрокулонометрический, электронозахватный и электрокондуктомет-рический детекторы. В качестве сорбентов обычно используют полярные неподвижные фазы, нанесенные на тщательно дезактивированный твердый носитель или пористые полимеры. Сводка данных по удерживанию большого числа серосодержащих соединений на капиллярных колонках приведена в работе. Эти данные служили для идентификации компонентов, обусловливающих запах пищевых продуктов.Галогенсодержащие соединенияПри анализе галогенсодержащих соединений следует учитывать возможность коррозии аппаратуры. Поэтому дозатор, детектор и другие части прибора изготовляют из некорродирующегося материала, часто из стекла. Необходимо также предотвратить взаимодействие хлОра, хлороводорода или других разделяемых веществ с твердым носителем и нитью катарометра.Для анализа смеси хлора, хлороводорода, хлорциаяа и других соединений использовали стеклянные колонки и катарометр с платиновыми нитями, покрытыми слоем стекла, неподвижные фазы -- 5% политрифтор-монохлорэтилена и хлорированного дифенила на галопорте. Предусмотрена тщательная осушка газа-носителя (водорода) для предотвращения образования раствора хлороводородной кислоты.Основным селективным детектором для анализа галогенсодержащих соединений является электронозахватный. Газовую хроматографию широко используют для анализа хлорированных пестицидов, в частности для определения их содержания в окружающей среде. Наряду с электронозахватным применяют микрокулонометрический детектор. Фосфоросодержащие соединенияХроматографические методы анализа соединений фосфора описаны в обзорах. Повышенная реакционная способность многих фосфорных соединений вызывает необходимость тщательного подбора материала аппаратуры, а также твердых носителей и детектирующих систем. Рекомендуется использовать стеклянные колонки (хотя для анализа ряда систем применяли колонки из нержавеющей стали). Из детекторов используют катарометр, пламенно-ионизационный детектор, а также детекторы, имеющие повышенную чувствительность к фосфору, -- электронозахватный, термоионный, микрокулонометри-ческий и пламенно-фотометрический. Катарометры (даже изготовленные из боросиликатного стекла с танталовыми нитями) и горелки пламенно-ионизационного детектора с кварцевым наконечником обычно приходится периодически очищать от продуктов превращения анализируемых веществ путем промывки растворителями.При работе с микрокулонометрическим детектором необходимо предварительное гидрирование фосфорных соединений до фосфина (в кварцевой печи), далее фосфин титруют в ячейке с серебряными электродами. Поскольку одновременно происходит гидрирование серы и хлора, для обеспечения селективности по фосфору между печью и детектором устанавливают патрон с оксидом алюминия или силикагелем.Из органических соединений фосфора анализировали смеси фосфинов, фосфитов, фосфатов, фосфонатов и фосфонитов, основными неподвижными фазами при этом являлись силиконы, апиезоны, в некоторых случаях -- полиэфиры. Лучшие результаты при анализе указанных групп соединений были получены на колонке с силиконом.Большое значение имеет хроматографический анализ фосфорсодержащих пестицидов, особенно их остатков в биологических объектах. Для анализа обычно используют термоионный детектор. Для определения остаточных пестицидов в экстрактах, полученных из лука, салата и других продуктов, был применен пламенно-фотометрический детектор. При попадании в пламя горелки соединений серы или фосфора пламя несколько удлиняется, излучаемый пучок света через зеркало, фильтр и фотоумножитель преобразуется в соответствующий сигнал. В обычных условиях фотоэмиссия экранируется соответствующим цилиндром и, таким образом, свет попадает на фотоумножитель только при удлинении пламени. Для анализа соединений фосфора используют фильтр с максимумом пропускания 526 нм, а при анализе серосодержащих соединений -- с максимумом пропускания 394 нм. Рекомендуется система, включающая три параллельно работающие микрогорелки, которые могут служить для детектирования фосфора, серы, а также для обычного пламенно-ионизационного детектирования остальных веществ.Другие соединенияВыдающиеся успехи, достигнутые в области применения газовой хроматографии для анализа углеводородов и их производных, послужили стимулом для использования этого метода в химии элементорганических и неорганических веществ. Выше уже указывалось на перспективность использования электроно-захватного детектора для определения алкилсвинца в бензинах. Существует несколько методик анализа смесей тетраметил-, триметилэтил-, диметилдиэтил-, метилтриэтил- и тетраэтилпро-изводных свинца. Одна из трудностей, возникающих при проведении такого анализа, связана с присутствием в стандартных антидетонаторах галогенсодержащих соединений. Для их удаления одну из секций колонки заполняют сорбентом, в состав которого входит нитрат серебра. Так, в работе использовали колонку диаметром 6мм, состоящую из двух секций: первая длиной 3м с 10% 1,2,3-трис-р-цианэтоксипропана на обработанном гексаметилдисилазаном хромосорбе W и вторая секция длиной 0,15 м с 20% раствора нитрата серебра в карбо-ваксе 400 на обработанном 8% КОН хромосорбе W. Хромато-грамма, полученная при 72 °С и расходе азота 27 см3/мин, приведена на рис. 7.10. Продолжительность анализа составляла около 10 мин.В работах использовали пламенно-фотометрический детектор (измерение термоэмиссии при длине волны 406 нм); нижний предел обнаружения составлял 5-10~3% (масс.) (чувствительность в 800 раз выше, чем к углеводородам).Авторы работы детально рассмотрели возможности прямого хроматографичеокого анализа нестабильных и реакци-онноспособных соединений (легко подвергающихся гидролизу, окислению, термическим и каталитическим превращениям). Выработаны рекомендации по подбору сорбентов, их дезактивации, установлены требования к чистоте газов-носителей (влажности, содержанию кислорода), материалу аппаратуры и системам детектирования, а также к максимальной продолжительности элюирования. Это послужило основой для разработки конкретных методик определения агрессивных неорганических газов (галогенов, хлороводорода, фторидов серы, урана и т. д.), хлор-. силанов и органохлорсиланов, гидридов бора и других элементов, бор- и алюминийалкилоов, а также органических пероксидов и гидропероксидов.Детально разработаны методы анализа летучих хелатов металлов (комплексов с ацетилацетоном, три- и гексафторацетил-ацетоном и т. д.). Одним из таких методов, в частности, определяли бериллий, хром и.алюминий. Предел обнаружения для электронозахватного детектора по хрому составлял 2-10-9мг.Некоторые исследователи определяли гидриды различных элементов с использованием химических реакций. Применение пламенно-фотометрического и других высокочувствительных детекторов позволяет использовать газовую хроматографию для анализа гидридов высокой степени чистоты (предел обнаружения 10~5--10-6%).Представляет интерес использование в качестве неподвижных фаз (для анализа хлоридов различных металлов) расплавов неорганических солей, что позволяет проводить разделение при высоких температурах, не опасаясь испарения фазы.Анализ сплавов различных металлов проводили при температурах до 1350 °С на специальном приборе с диафрагменным детектором.В заключение стоит, что если давление пара анализируемых веществ настолько ничтожно, что анализ даже при использовании очень слабых адсорбентов или малых количеств непо-двизкной жидкости невозможен, то можно использовать либо высокие давления, либо пиролитическую хроматографию, либо, наконец, обращенную хроматографию, когда исследуемая смесь служит неподвижной фазой, и определяют элюционные характеристики эталонных сорбатов. Эти методы применяют при исследовании полимеров, нефтяных остатков и других веществ. Разумеется, весьма эффективным методом исследования таких объектов является жидкостная хроматография. Список используемой литературы1. «Хроматография» Винарский В. А., 2004г.2. «Химия» Никольский А.Б., Суворов А.В., 2001г.3. «Автоматический хроматографический анализ» Гуревич А.Л., Русинов Л.А., Сягаев Н.А., 2001г.
Страницы: 1, 2
|
|
|
|
© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент. |
|
|
