Жидкостная хроматография при высоких давлениях - Энгельгардт Х.
Скачать (прямая ссылка):
Влияние структуры пор силикагеля на хроматографическое разделение показано на рис. VI.3. Разделение олигофеииленов проводилось при идентичных условиях (к-гептан, 20%-ная относительная влажность) на силикагелях с различной пористой структурой [16]. Удельная поверхность силикагелей уменьшалась от 250 м2/г (Si 100) до 6 м2/г (Si 4000). Оптимальное разделение достигнуто на силикагеле с удельной поверхностью 50 м2/г. Абсолютное удерживание зависит от величины удельной поверхности, и если структура поверхности не меняется, то относительное удерживание не должно зависеть от удельной поверхности. При меньших диаметрах пор (< 60 А) уже даже для относительно небольших молекул может наблюдаться эффект исключения.
Гидроксильные группы на поверхности (силанольная группа) могут располагаться либо в виде отдельно стоящих групп, либо соседние группы могут образовывать между собой водородную связь. Адсорбция воды сопровождается образованием водородных связей. При термической обработке при температурах ниже 150°С удаляется только физически адсорбированная вода. Когда температура превысит 200°С, происходит поверхностная реакция. При температурах 300 — 500°С Происходит конденсация соседних гидроксильных групп с выделением воды и образованием силоксановых групп. При еще более высоких температурах отщепляются отдельно стоящие, так называемые свободные гидроксильные группы. Поступающие в продажу прогретые при высоких температурах силикагели не содержат гидроксильных групп и потому для адсорбционной хроматографии не пригодны. Силикагель, дегидроксилнро-ванный при высоких температурах, гидрофобен [4] и не обладает никакой селективностью по отношению к адсорбции полярных молекул. Вода, добавляемая к высушенному, частично дегидроксилировайному силикагелю, адсорбируется только физически. При комнатной температуре регидратации силанольных групп почти не происходит.
Результаты определения числа гидроксильных групп иа единицу поверхности очень сильно зависят от свойств силикагеля и метода определения [2]. Оптимальным значением, вероятно, является 5 ОН-групп на 100 А2, что отвечает примерно 8 мкмоль ОН/м2 поверхности. Адсорбция ненасыщеиных и полярных молекул на силикагеле происходит почти исключительно на этих поверхностных гидроксильных группах.
Путем химического модифицирования поверхностных силанольных групп получают гидрофобную неподвижную фазу со свойствами обращенной фазы. Получая производные путем введения функциональных групп, соответствую-
Адсорбционная хроматография
109
2-
Si 1000
-4
2Л s Si 4000
CL j
I t, мин
О 1 t. мин
Рис. VI.3. Влияние пористой структуры силикагеля на разделение олиго-фениленов (фирма Merck 75-36) [16].
Неподвижные фазы: лихросфер Si 100, Si 500, Si 1000, Si 4000, 4,% 10 мкм; колонка: 20 смх3 мм (внутр.); элюент: н-гептан (20%-ная относительная влажность; fa 5 мл/мин: Ар = 125 атм. Проба: / - бензол; 2 ~ дифенил; 3 — л*-терфенил; 4 - .м-кватерфеиил; 5 - .и-квинквифенил; б — .«-сесквнфенил.
щим образом меняют свойства и селективность силикагелей [5 — 7] (см. разд. V. Б).
Поскольку поверхность силикагелей проявляет слабые кислотные свойства, то соединения с основными свойствами, особенно если элюент полярный, удерживаются сильнее, чем кислые и нейтральные вещества. Продажные силикагели часто нейтрализуют, добавляя к ним основания. В полярных средах, особенно в воде, кислотная реакция поверхности силикагеля может привести к нарушениям, однако изменение веществ при хроматографировании на силикагелях наблюдается редко [8].
110
Глава VI
2. Окись алюминия
Окись алюминия, пригодную для хроматографии, получают, удаляя воду из байерита и активируя его затем при 200 — 500°С. Полученная кристаллическая окись алюминия (у-А1203) в процессе нагревания (900—1000°С) переходит в высокотемпературные формы, которые при 1100°С все переходят в а-окисъ алюминия. Последняя не обладает уже никакой хроматографической активностью («полностью сожженная» А1203).
Удельная поверхность окиси алюминия составляет 100 — 200 м2/г при удельном объеме пор 0,2-0,3 мл/г, а средний диаметр пор равен 100 - 200 А. У окиси алюминия, полученной при более высокой температуре, удельная поверхность меньше (70-90 м2/г).
Механизм адсорбции на окиси алюминия сложнее, чем на силикагеле. Наряду с образованием водородных связей с поверхностными гидроксильными группами или атомами кислорода возможно взаимодействие основных (обогащенных электронами) молекул с льюисовскими кислотными центрами на атомах алюминия. Адсорбция на льюисовских кислотных центрах частично необратима. При адсорбции воды эта активность исчезает.
Высокоактивные кислотные льюисовские центры вызывают разложение чувствительных веществ в процессе их разделения. Чтобы подавить активность этих центров, к окиси алюминия добавляют 1 — 3% воды [9]. Разложение пробы на окиси алюминия могут также вызывать кислотные или основные поверхностные реакции. В окиси алюминия, полученной из байерита, сохраняется некоторое остаточное количество байерита в форме алюмината натрия; pH водных суспензий такой окиси алюминия равен девяти, и поэтому ее называют «основной». В полярных средах, особенно в воде, поверхностные центры алюмината натрия могут действовать как катионообменные центры, что может приводить к необратимой адсорбции катионных соединений, например к разложению чувствительных к щелочам соединений. При обработке основной окиси алюминия сильными кислотами, например соляной, протекает следующая реакция:
