3.3.2. Хроматография

Хроматография – один из наиболее мощных методов качественного и количественного состава газовых смесей, сточных и природных вод и т.п., базирующийся на закономерностях адсорбции.

Метод газовой хроматографии (ГХ). Газовый хроматограф состоит из колонки с адсорбентом, через которую проходит газ-носитель, устройства для ввода проб (изначально это могут быть жидкие вещества, но быстро испаряющиеся при высоких темпеатурах), детектора, самописца, интегратора.

Рассмотрим механизм разделения газа на индивидуальные вещества в хроматографической колонке. Введем понятие константы адсорбции , равной отношению числа адсорбированных молекул к числу молекул в газовой фазе. Эта константа пропорциональна константе Генри (K_г).

Пусть газ-носитель проходит колонку за t₀ секунд. За какое время t_R пройдет колонку и попадет в детектор вещество с константой адсорбции ? Очевидно, что в каждый момент времени на одну движущуюся молекулу этого вещества приходитсянедвижущихся (адсорбированных). Иными словами, у каждой молекулы этого вещества на одну секунду движения приходитсясекунд простоя, поэтомуt_R = t₀(1+ ).

Итак, вещества с разными попадают в детектор через разное время. Это и есть хроматографическое разделение смеси на хроматографические пики.

Время выхода (t_R) характеризует природу вещества, а площадь хроматографического пика – концентрацию данного вещества в смеси.

Наиболее распространенный детектор в ГХ – катарометр, принцип действия которого основан на разнице в сопротивлении (проводимости) нагретой металлической проволоки, обдуваемой либо чистым газом-носителем, либо смесью газа-носителя с другим веществом. Чувствительность такого детектора 10^-9 %).

Подробное рассмотрение зависимости t_R от качественного состава газовой смеси на примере углеводородов приводится в курсе лекций по физической химии. С помощью современных хроматографов можно идентифицировать в образце бензина несколько сотен индивидуальных соединений и по соотношению их концентраций определить, где этот бензин был произведен.

С хроматографическим методом анализа Вы еще встретитесь в курсе аналитической химии.