Хроматограф

Хроматограф

Хроматограф (др.-греч. χρῶμα — цвет и γράφω — писать) – устройство, относящееся к измерительной технике, и предназначенное для измерения компонентного состава газа.

Классификация

По типу используемого элюента (газа-носителя) хроматографы принято разделять на:

• газовые, в которых в качестве элюента используется газ, при этом, как правило, инертный, в основном водород, гелий, азот и аргон
• жидкостные, в которых носителем является жидкость, при этом наиболее часто используются органические растворители, а вода и водные растворы используются в некоторых особых видах хроматографии, например, в гель-фильтрующей.

Конструктивные и функциональные элементы: Основным конструктивным элементом хроматографов являются колонки, представляющие из себя трубки, заполненные неподвижной фазой, по которым во время анализа передвигается подвижная фаза и исследуемый образец. Именно в колонке происходит разделение компонентов исследуемой смеси. Колонка характеризуется несколькими основными параметрами, такими как эффективность, селективность и ёмкость. Эффективность при этом является основной мерой расширения пика вещества при его движении вдоль колонки и тесно связана с числом так называемых теоретических тарелок, воображаемых участков по длине колонки, для каждого из которых как бы достигается термодинамическое равновесие фаз. Кроме того, на неё влияют такие факторы, как вихревая диффузия, продольная молекулярная диффузия и сопротивление массопереносу. Как правило, число теоретических тарелок в современных капиллярных колонках достаточно велико и достигает нескольких десятков тысяч. При правильном подборе селективности неподвижной фазы в подавляющем большинстве случаев это позволяет разделить все индивидуальные компоненты любой, даже самой сложной, смеси.

Селективность определяется как разница в степени удерживания веществ разной природы на неподвижной фазе. Обычно её выражают через относительное удерживание пары критически важных компонентов пробы (отношение их приведённых времён удерживания). Если это отношение больше 1, то пики могут быть разделены. Селективность колонки зависит от характера взаимодействия определяемого вещества и неподвижной фазы. Эти взаимодействия могут быть как неполярными дисперсионными, как силы Ван-дер-Ваальса, так и полярными специфическими, обычными примерами которых могут служить диполи и водородные связи. Вторым важнейшим элементом хроматографа является детектор, то есть устройство, способное реагировать на изменение концентрации определяемого вещества. Детекторы условно делятся на универсальные и селективные. К универсальным типам детекторов относится детектор по теплопроводности, ДТП, устаревшим и не рекомендованным названием которого является катарометр. Принцип действия этого прибора основан на изменении температуры нагретой нити при обдувании её пробами газа с разной теплопроводностью. Пламенно-ионизационный детектор определяет селективным способом углеводороды. Принцип его действия основывается на изменении силы тока в плазме водородно-кислородного пламени в процессе попадания в неё горючих соединений углерода. Данный детектор может определять излучение молекул или атомов вещества при попадании их в плазму водородно-кислородного пламени. В термоионном детекторе используется небольшой керамический шарик с таблеткой из соли щелочного металла (сульфат рубидия или бромид цезия), нагреваемый до высокой температуры. Этот детектор используется для селективного определения азота и фосфора.