Полярные и неполярные соединения

Интересно отметить, что при разделении на неполярных неподвижных фазах полярные соединения элюируются раньше парафинов с такими же температурами кипения. На различии «антиполярности» компонентов анализируемой смеси основано разделение различных типов кислородсодержащих соединений. Именно благодаря этому удается разделить спирты и альдегиды и дополнить принцип «подобное растворяет подобное» словами: «а противоположное разделяет». Такой эффект связан со сравнительно малой сорбционной емкостью неполярных неподвижных фаз по отношению к полярным сорбатам. Если в чистом состоянии сравнительно низкое давление пара полярных соединений обусловлено ассоциацией молекул в жидкости, то в разбавленном растворе неполярной неподвижной фазы (когда взаимодействием между молекулами сорбата можно пренебречь), поскольку здесь действуют лишь дисперсионные силы сорбат — растворитель, парциальное давление сорбата резко возрастает, что ведет к уменьшению времени удерживания. Так, на колонке с н-гептадеканом пик этиленгликоля, имеющего температуру кипения 197,2 °С, регистрируется между пиками н-гексана и н-гептана, кипящих соответственно при 68,7 и 98,4 °С (такие анализы следует проводить при очень малых пробах, поскольку имеется опасность получения асимметричных пиков).

Разумеется, для селективного отделения соединений с функциональными группами от неполярных соединений (например, насыщенных углеводородов) используют колонки с различными полярными неподвижными фазами, причем наибольшей селективностью обладают цианэтилированные производные, вступающие с сорбатами в различные виды молекулярных взаимодействий, включая донорно-акцепторное, диполь-дипольное, водородную связь. Селективное удерживание ненасыщенных углеводородов и их производных (по сравнению с насыщенными) полярными неподвижными фазами обусловлено действием индукционных сил (хотя имеется также и донорно-акцепторное взаимодействие). Это же относится и к удерживанию ароматических углеводородов. Интересным примером влияния индукционных сил на разделение сорбатов является хроматографический анализ смеси тнофена и диэтилсульфида на колонке с трикрезилфосфатом. Температура кипения и дипольный момент диэтилсульфида больше, чем тиофена, однако вследствие сильной поляризации молекул тиофена, имеющих ароматический характер, он элюируется после диэтилсульфида. Естественно, что на колонке с неполярной неподвижной фазой наблюдается обратный порядок выхода компонентов.

Образование водородной связи

Особенно сильное влияние на качество разделения сорбатов оказывает способность к образованию водородной связи. Так, свойство глицерина образовывать сильную водородную связь с водой позволяет использовать его для разделения смесей, содержащих воду. Разделение первичных, вторичных и третичных аминов на полиэтиленоксиде объясняется различной способностью аминов образовывать водородные связи с неподвижной фазой. Например, третичные амины совсем не образуют водородных связей с полиэтиленоксидом, поэтому удерживаемые объемы третичных аминов минимальны. Доля водородной связи в общей энергии взаимодействия веществ уменьшается по мере роста их молекулярной массы. Поэтому, например, при разделении спиртов на колонках с диглицерином, полиэтиленгликолями, полиэфирной смолой этанол может элюироваться перед метанолом (изомерные спирты С3 и даже С4 могут элюироваться еще раньше)*. Фторзамещенные силоксаны обеспечивают преимущественное удерживание сорбатов с карбонильными группами (альдегидов и кетонов) по сравнению с сорбатами, имеющими карбоксильные группы.

При хроматографическом разделении смесей можно использовать также неподвижные фазы, образующие с разделяемыми компонентами комплексные соединения различной стабильности. Так, при разделении непредельных углеводородов широко используют растворы нитрата серебра, а для разделения аминов — соли жирных кислот. Для селективного разделения ароматических изомеров распространение нашли вещества, находящиеся (в определенном интервале температур) в жидкокристаллическом состоянии. Так, л,п'-метоксиэтоксиазоксибензол обеспечивает отношение приведенных времен удерживания пара- и лгега-ксилолов до 1,13.

Рассмотрим основные количественные закономерности селективного разделения веществ методом газожидкостной хроматографии. В зависимости от объекта исследования селективность можно рассматривать в трех аспектах: 1) селективность как способность к разделению каких-либо двух компонентов, например близко-кипящих изомеров; 2) селективность как способность к разделению компонентов одного гомологического ряда; 3) селективность как способность к разделению компонентов двух или нескольких гомологических рядов.

Список используемой литературы

1. «Введение в хроматографию» Айвазов Б.В., 2001г.

2. «Справочник по аналитической химии» Лурье Ю.Ю., 2002г.

3. «Высокоэффективные хроматографические процессы» Руденко Б.А. Руденко Г.И., 2003г.

4. «Хроматография» Винарский В.А., 2004г.