Практикум по агрохимии - 2-е изд. - Минеев В.Г.
ISBN 5-211-04265-4
Скачать (прямая ссылка):
Наиболее широко применяемые виды хроматографии: жидкостная (ионообменная, распределительная, высокоэффективная жидкостная) и газовая.
В данном практикуме изложены методы, проводимые с использованием высокоэффективной газовой хроматографии, для определения биологической активности почвы: активности денитрификации, несимби-отической азотфиксации, определения скорости эмиссии CO2 в почве.
Подвижной фазой в газовой хроматографии является инертный газ (азот, гелий, водород). Пробу подают в виде паров, неподвижной фазой служит либо твердое вещество (газотвердофазная и газоадсорбционная хроматография), либо жидкость, нанесенная на твердый носитель (газожидкостная и газораспределительная хроматография). В аналитической химии чаще используют газораспределительную хроматографию.
В качестве носителей используют кизельгур (диатомит) - разновидность гидратированного силикагеля. Часто его обрабатывают реагентами, которые переводят группы Si - ОН в группы Si-O- Si(CH3)3. что повышает инертность носителя по отношению к растворителям (способ силанизации). Таковыми являются, например, носители «хромо-сорб W» и «газохром Q». Носитель помещают в спиральные и капиллярные колонки. Спиральные колонки имеют диаметр 2 - б мм и длину до 20 м (поэтому их сгибают в спирали). Капиллярные колонки имеют диаметр 0,2 - 0,5 мм и длину до 10 см.
56
На кизельгур наносят неподвижную фазу, которую подбирают эмпирически для каждого разделения. Можно выделить три типа неподвижных фаз: неполярные (например, сквалан), умеренно полярные (например, динонилфталан). полярные (например, диметилформамид). Полярность неподвижной фазы должна быть близка к полярности анализируемой пробы. Например, неполярные пентан, бутан и пропан хорошо разделяются на сквалане. Иногда в качестве подвижной фазы используют органическое соединение, ковалентно связанное с носителем (химически связанные фазы). Такие фазы менее чувствительны к повышению температуры. Пробу (жидкую пробу) вводят шприцем, а газы - с помощью крана. Объем пробы мал: 0,01 - 50 мкл. Жидкие и твердые пробы перед введением в колонку должны быть переведены в парообразное состояние. Затем продувают инертный газ-носитель (часто под давлением, метод высокоэффективной газовой хроматографии). Выходящие из колонки компоненты можно детектировать различными способами и получать хроматограммы в виде пиков.
В основе количественного анализа лежит зависимость высоты пика h и его площади 5 от количества вещества. Для узких пиков предпочтительнее измерение И, для широких размытых - 5. Площадь пика измеряют разными способами, например графически [площадь треугольника (рис. 16 б)] или планиметром. В современных хроматографах имеется специальное устройство (электрический или электронный интегратор), измеряющее площадь пиков.
Для определения концентрации обычно используют метод градуировочного графика: строят графики зависимости h(s) от с для каждого компонента смеси.
Для непрерывной регистрации концентрации компонентов, выходящих из колонки, используют специальное устройство - детектор. Для регистрации можно использовать измерение любого аналитического сигнала, идущего от подвижной фазы и связанного с природой и количеством компонентов смеси.
В жидкостной хроматографии используют такие аналитические сигналы, как светопоглощение выходящего раствора (фотометрические детекторы), показатель преломления (рефрактометрические детекторы), потенциал и электрическая проводимость (электрохимические детекторы).
В газовой хроматографии применяют детекторы, действие которых основано либо на зависимости аналитического сигнала от концентрации компонента, либо на зависимости сигнала от скорости движения компонента. К первой группе относятся детекторы по теплопроводности и детекторы электронного захвата (ДЭЗ), ко второй - пламенно-ионизационный детектор (ПИД) и пламенно-фотометрический детектор.
57
Фотометрические детекторы. Излучение от источника (видимое или УФ) разделяется на два потока. Один из них проходит через кювету, в которую подается элюат, другой проходит через кювету сравнения. Затем оба потока попадают на два фотоэлемента. Для обработки информации в хроматограф включают компьютер. В некоторых случаях поток элюата перед подачей в кювету постоянно смешивают с раствором реагента, получая окрашенный или флуоресцирующий раствор, далее поступающий в кювету детектора.
Пламенно-ионизационный детектор. Действие этих высокочувствительных детекторов основано на возникновении ионов при сгорании органических соединений-газов. Ионы объединяют в направленный пучок и измеряют получившийся ток ионизации. Для сгорания в элюат вводят водород. ПИД особенно полезен при анализе фосфор-органических соединений.
Для проведения хроматографических анализов используют газовые хроматографы различных моделей. Так, определение биологической активности почвы проводят на газовых хроматографах (типа Chrom-41 с пламенно-ионизационным детектором), а при проведении поточных анализов используют автоматизированные системы (например, установка HP 7686 StepStation, рис. 17).
