Рисунок 2.2. Распределительная хроматография с привитой фазой

Среди химически модифицированных силикагелей наибольшее распространение получили фазы с восемью (С8) и восемнадцатью (С18 или октадецилсилильный силикагель) атомами углерода. Также в ОФ ВЭЖХ применяются силикагели Фенил (R= – (CH2)3Ph) и Циано (R= – (СH2)3CN). Строение поверхности силикагеля с «привитыми» октильными (С8) группами показано на рис. 2.3 [15].

Рисунок 2.3. Строение поверхности силикагеля с «привитыми» октильными (С8) группами

Основной характеристикой обращенно-фазного адсорбента на основе силикагеля является массовая доля углерода. Эта величина отражает гидрофобность неподвижной фазы и, таким образом, и ее адсорбционную способность. Массовая доля углерода стандартной С8 фазы составляет величину порядка 12%; стандатной С18 фазы – 16–20%.

ОФ ВЭЖХ как метод анализа обладает рядом преимуществ по сравнению с другими методами ВЭЖХ:

- в настоящее время разработаны и внедрены в производство сорбенты для этого метода, имеющие привитые алкилсилильные группы разной длины (от С2 до С32 с прямой алкильной цепью, фенильной и дифенильной группами);

- растворители, используемые в обращенно-фазных разделениях, относительно легко растворяют практически все важнейшие группы веществ, находящихся в организме человека, биологических объектах, используемых в виде лекарственных препаратов, пестицидов, гербицидов широко используемых в органической химии, нефтехимии, биоорганической химии;

- сорбенты в ОФ ВЭЖХ быстро приходят в равновесие с новыми растворителями и при изменении состава растворителя, что позволяет переходить от одной методики к другой с использованием одной и той же колонки. Сорбенты дают возможность использовать растворители в широком диапазоне свойств, а также добавки разных типов (соли, кислоты и основания, органические модификаторы);

- загрязненный сорбент в колонке может быть промыт и приведен снова в рабочее состояние при прокачивании через колонку растворителей, удаляющих загрязнения.

Для оценки селективности сорбента и эффективности колонки в целом используют основные параметры хроматографического разделения.

2.2 Основные параметры хроматографического разделения

Основными хроматографическими параметрами, характеризующими поведение вещества в колонке, являются время удерживания компонента смеси и удерживаемый объем. Время от момента ввода анализируемой пробы до регистрации максимума пика называют временем удерживания (элюирования) tR. Время удерживания складывается из двух составляющих - времени пребывания вещества в подвижной t0 и неподвижной ts фазах [13]:

tR.= t0 + ts. (2.1)

Значение t0 фактически равно времени прохождения через колонку адсорбируемого компонента. Значение tR не зависит от количества пробы, но зависит от природы вещества и сорбента, а также упаковки сорбента и может меняться от колонки к колонке. Поэтому для характеристики истинной удерживающей способности следует ввести исправленное время удерживания t′R [13]:

t′R = tR - t0. (2.2)

Для характеристики удерживания часто используют понятие удерживаемого объема VR - объем подвижной фазы, который нужно пропустить через колонку с определенной скоростью, чтобы элюировать вещество [13]:

VR = tRF, (2.3)

где F – объемная скорость потока подвижной фазы, см3с-1.

Объем для вымывания несорбируемого компонента (мертвый объем) выражается через t0: V0 = t0F, и включает в себя объем колонки, не занятый сорбентом, объем коммуникаций от устройства ввода пробы до колонки и от колонки до детектора. Исправленный удерживаемый объем V′R соответственно равен [13]:

V′R = VR - V0. (2.4)

При постоянных условиях хроматографирования (скорость потока, давление, температура, состав фаз) значения tR и VR строго воспроизводимы и могут быть использованы для идентификации веществ.

Любой процесс распределения вещества между двумя фазами характеризуют коэффициентом распределения D. Величина D отношением cs/c0, где ст и с0 – концентрации вещества в подвижной и неподвижной фазах соответственно. Коэффициент распределения связан с хроматографическими параметрами.

Характеристикой удерживания является также коэффициент емкости k', определяемый как отношение массы вещества в неподвижной фазе к массе вещества в подвижной фазе: k' = mн/mп. Коэффициент емкости показывает, во сколько раз вещество дольше находится в неподвижной фазе, чем в подвижной. Величину k' вычисляют из экспериментальных данных по формуле [13]:

(2.5)

Важнейшим параметром хроматографического разделения является эффективность хроматографической колонки, количественной мерой которой служат высота Н, эквивалентная теоретической тарелке, и число теоретических тарелок N.

Теоретическая тарелка – это гипотетическая зона, высота которой соответствует достижению равновесия между двумя фазами. Чем больше теоретических тарелок в колонке, т.е. чем большее число раз устанавливается равновесие, тем эффективнее колонка. Число теоретических тарелок легко рассчитать непосредственно из хроматограммы, сравнивая ширину пика w и время пребывания tR компонента в колонке [13]:

(2.6)

Определив N и зная длину колонки L, легко вычислить Н:

(2.7)

Эффективность хроматографической колонки также характеризует симметричность соответствующего пика: чем более симметричен пик, тем более эффективной является колонка. Численно симметричность выражают через коэффициент симметрии KS, который может быть определен по формуле [13]:

, (2.8)

где b0.05 – ширина пика на одной двадцатой высоты пика; А – расстояние между перпендикуляром, опущенным из максимума пика, и передней границей пика на одной двадцатой высоты пика.

Для оценки воспроизводимости хроматографического анализа используют относительное стандартное отклонение (RSD), характеризующее рассеяние результатов в выборочной совокупности [13]:

, (2.9)

где n – количество параллельных хроматограмм; х - содержание компонента в пробе, определенное путем расчета площади или высоты соответствующего пика на хроматограмме; – среднее значение содержания компонента, рассчитанное на основании данных параллельных хроматограмм; s2 – дисперсия полученных результатов.

Результаты хроматографического анализа считаются вероятными, если выполняются условия пригодности хроматографической системы [19]:

- число теоретических тарелок, рассчитанное по соответствующему пику, должно быть не менее требуемого значения;