Реферат: Хроматографический анализ различных классов веществ

Вода

Размытие 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.

Спирты

Особенностью 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 кетоны

Наиболее 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 соединения

Детальное 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 соединения

Основные 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 соединения

При 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.