Качественный и количественный анализ.

Определение качественного состава смеси проводится путем сопоставления времени удерживания данного компонента и эталона - вещества известной структуры. Совпадение времени удерживания эталона и определяемого компонента может указывать на их идентичность. Эталон чаще всего добавляется в исследуемую смесь (метод метки). При этом число пиков на хроматограмме не должно изменяться, а интенсивность пика одного из компонентов должна увеличиваться.

Качественное исследование анализируемых соединений основывается на следующем:

1) измерении абсолютных или относительных параметров удерживания (удерживаемых объемов или времен удерживания) на различных неподвижных фазах;

2) сопоставлении сигналов (откликов) детекторов различного принципа действия (универсальных и избирательно реагирующих на представителей отдельных классов химических соединений);

3) детектировании исследуемых соединений с помощью плотномера или масс-спектрометра, объединенного с газовым хроматографом, с целью определения молекулярной массы, а в последнем случае — и молекулярной структуры выходящих из колонки компонентов;

4) проведении химических реакций в аналитической хроматографической колонке или в специальных микрореакторах, примыкающих к ней, одновременно и параллельно процессу разделения, с целью получения из анализируемых веществ характерных производных или соединений с характерной окраской, продуктов пиролитического расщепления и т. п.

Определение количественного состава смеси основано на допущении того, что интенсивность пика каждого компонента пропорциональна его содержанию в смеси. В качестве меры интенсивности принимается площадь пиков S. Обычно для этого умножают его высоту h на ширину w, измеренную на полувысоте пика: S = hw.

Наиболее часто встречаются следующие типовые задачи количественного газохроматографического анализа.

1. Определение содержания одного, нескольких или всех компонентов в многокомпонентной смеси (например, для оценки выхода целевого продукта или характеристики степени чистоты индивидуального вещества).

2. Определение суммарного содержания группы из нескольких компонентов, объединяемых каким-либо общим признаком, относительно присутствующих в смеси остальных соединений — так называемое определение группового состава (например, определение общего содержания ароматических углеводородов или парафинов и нафтенов).

3. Определение содержания малых (или микро-) примесей в индивидуальных химических соединениях и в различных средах (например, количественный анализ микропримесей вредных для здоровья человека веществ в атмосферном воздухе).

Успешное решение всех этих и ряда других задач, т. е. достижение высокой точности и воспроизводимости количественных результатов, возможно лишь при правильном выборе аппаратуры, условий проведения анализа и рационального метода количественной расшифровки хроматограмм, а также при исключении или сведении к минимуму возможных погрешностей на каждой отдельной стадии выполнения эксперимента.

Детекторы.

Хроматографические детекторы обеспечивают:

· фиксацию разделённых на хроматографической колонке веществ

· количественную оценку в целях расчёта состава разделяемой смеси

· возможность идентификации компонентов по показаниям детектора

Для газовой хроматографии предложено большое число детекторов— около 50. Однако широкое распространение получили только некоторые из них. Полный комплект современного универсального хроматографа включает не более 4—6 детекторов. Наибольшее распространение в силу своей универсальности, превосходных характеристик и высоких эксплуатационных качеств получили ионизационно-пламенный детектор и катарометр, входящие в состав почти всех хроматографов. Кроме того, в последнее время всё больше проявляется тенденция использования высокоселективных детекторов, позволяющих определять в сложных смесях только интересующие соединения. К ним в первую очередь относятся детекторы электронного захвата, термоионный и пламенно-фотометрический, использование которых упрощает отделение интересующих веществ от сопутствующих, повышает чувствительность, значительно сокращает время анализа и объем пробы исследуемой смеси. Такие достоинства селективных детекторов являются основной причиной их широкого применения при анализе сложных смесей биологического или природного происхождения и загрязнения окружающей среды.

Хроматографический детектор представляет собой устройство, предназначенное для обнаружения и количественного определения выходящих из колонки в потоке газа-носителя компонентов анализируемой смеси. Регистрация вещества осуществляется за счет преобразования в электрический сигнал изменений химических, физических или физико-химических свойств газового потока, выходящего из хроматографической колонки. Детекторы подразделяются на интегральные и дифференциальные.

Интегральный детектор.

Регистрирует изменение во времени суммарного количества выходящих из колонки компонентов, например их общий объем или количество титрующего раствора, израсходованного на нейтрализацию анализируемых веществ. Хроматограмма (рис. 10, а) представляет собой ряд ступеней, высота h каждой из которых пропорциональна количеству данного компонента разделенной смеси, прошедшего через детектор за время (t₂ — t₁). Из-за низкой чувствительности, большой инерционности и недостаточной универсальности эти детекторы имеют весьма ограниченное применение и в дальнейшем не рассматриваются.

Рис.10. Интегральная (а) и дифференциальная (б) хроматограммы: h – высота ступени и S – площадь пика, пропорциональные количеству компонента элюированного из колонки за интервал времени (t₂ — t₁).