Лабораториялық жұмыс №2

Ерiтiлген газдардың жеке құрамының ең маңызды саралау әдiсi газ және сұйықты хроматография болып табылады.

Хроматографиялық талдау 1903 жылдан белгiлi, орыс ботанигi М.С. Цвет (сары және жасыл) жапырақтардың хлорофилінің пигменттерiнiң бөлiнуiн сорғыштар арқылы iске асырды. Хроматографиялық талдаулардың аппаратурасыменде, откізу әдісіменде ерекше түрлері көп тараған.

Хроматографиялық әдiстiң мәнi – қоспадағы компоненттердің бөлінуі екі фаза арқылы жүреді - жылжымайтын және жылжымалы, және де жылжымымалы фаза жылжымайтын фаза арқылы өтеді. Жылжымайтын фаза қатты немесе сұйық, ал жылжымалы фаза - сұйық немесе ар түрлі газдардан тұрады. Хроматографияның (сорғыш) қатты жылжымайтын фазасының қолдану жағдайы адсорбциондық болып табылады. Егер жылжымалы фаза газды болса, онда ол адсобрциондық газды хроматография (ГАХ), ал егер жылжымалы фаза сұйық түрінде болса, онда ол адсорбциондық сұйық хроматография (ЖАХ) болып табылады. Адсорбциондық хроматографияның негізіне адсорбенттің катты бетіндегі әртүрлі адсорбциялы бөлінетін заттар жатады. Сорғыштар (адсорбент) ретінде цеолиттерді, силикагелді, алюминий оксидін, белсендірілген көмір, графиттелген күйені, полимерлік және басқа да материалдарды, яғни кеуекті заттарды қолданады. Сорғыштарды (адсорбент) пайдаланғанда оның зерттеу әдісіне және құрамына және қасиеттеріне тәуелді болады. Талданатын қоспа сорғыштың қабаты арқылы отеді, содан кейін (еріткіштермен) еріткіштің сіңіріп алған компоненттерінің (десорбцияны) ығыстыруымен өткізеді.

Сонымен бiрге содан соң заттар бастапқыда де сорбциялап ең аз iске аспай қалады көп нығырақ адсорбцияланған және компоненттер сорғышпен араластыруға нық алып қалған, және нық адсорбцияланған компоненттер соңғы кезекте.

ЖАХ (САХ) әдісін талдау кезінде десорбент ретінде нормальды алкандарды (С₆, С₇), бензолды, этанолды, ацетон, хлороформ және басқада заттар, сонымен қатар олардың қоспаларын пайдаланады.

ГАХ әдісімен талдауда қоспадағы компоненттер адсорбентке сұйық – еріткіштің көмегімен емес, газдың көмегімен, яғни газ-сорғыштың көмегімен сіңеді. Негізінде газ –сорғыш ретінде азот, гелий, аргон, сутекті қолданады. Сұйық хроматография негiзінде сұйық қоспаны (жылжымайтын фаза) айырып, компоненттерді жұтуы жатады, ерігіштегі айырмашылығы, коэффиценттердің мәндеріндегі екі фаза – екеуі де сұйық немесе сұйықпен және газ болуы. Жылжымалы фазаның агрегаттық күйiне байланысты газды сұйықты (ГЖХ) және сұйық сұйықты (ЖЖХ) хроматография деп бөлінеді.

Көмірсутек газдардың құрамындағы жеке компоненттерді анықтау және идентификациялауда газды-сұйықтық (ГСХ) хроматография әдісін қолданады. ГЖХ әдісін басқа әдістермен салыстырғанда маңызды болып келетін артықшылығы:

жоғары универсалды, яғни компоненттерді бөлгенде, жылжымайтын фазаның сұйық сапада қолдана алатын заттардың тандау мумкіндігі;

жоғары айырғыш қабiлеттiлiгі;

конценрациясы өте төмен заттарды анықтыйтын жоғары сезгіштік әдісі;

аз уақыт ішінде салыстырмалы талдау жасау;

талдаудағы қажетті жоғары дәлділігі;

талдау жасау үшін сынаманың аз көлемі жеткілікті.

Хроматографиялық талдаулар хроматографтың арнайы құралдарында өткiзіледi. Хроматограф келесi негiзгi түйiндерден тұрады: хроматографиялық баған (колонка), детектор, жылдамдық ағымдағы есептеуіш (реттеуіш), құрылым зерттелетiн үлгiнiң сынағының енгiзуi және тасығыш газ үшiн. Хроматографиялық бағандарда қоспалардың компоненттерге бөлiну процесi жүреді. Бағандар сапталған және капиллярлы болады. Сапталған бағандар ұзындығы бірнеше метрге жететін және диаметрі 4-8мм, спираль оралған металлдық (кейде шыны) түтіктерден тұрады. ГАХ жағдайында бағананы ұсақталған қатты адсорбенттермен толтырады. Ал ГЖХ жағдайында жылжымайтын сұйық фазадағы кеуекті қатты тасығышпен (носитель) (ұнтақ түрінде) толтырылады. Тасығыш ретінде – отқа төзімді кірпіш, топырақ, үлкен қуысты шыны және тағы баска, ал жылжымайтын фаза ретінде – азұшқышты сұйықтық колданылады. Селективті және селективсіз сұйық фазаларға бөліну. Селективсіз фазада заттардың бөлінуі олардың химия табиғатынан тек кайнау температурасына сәйкес тәуелсіз болады. Полярлық емес немесе аз полярлық сұйықтарды мұндай фазалар ретiнде қолданады. Қабiлеттiлiктi таңдаулы фазалар сайлау әртүрлi класстарды көмiрсутектер ұстап қалуға ие болады. Бұл әртүрлi полярлық заттар.

Сапталған бағандардан басқа капиллярлы колонкаларда болады, ол ұзындығы бірнеше ондаған, кейде жүздеген метрден (50-80м) және диаметрі 0,25-0,35мм болып келетін метталды капиллярдан кұралады. Жылжымайтын сұйық фазаны бағандар бұл капиллярдың iшкi қабырғаларына тiкелей келтiредi.

Капилляр лы бағандардың ұзын болуы сапталған бағандарға карағанда тиімді болып келеді. Қылтүтік (капилляр) бағандарының ұзындығы 200 м-ге жету тиімділігінде 10⁶ теориялық тәрелкелер жете алады.

Талдау жасауға арналған қоспаны хроматографтан шприц арқылы немесе арнайы өлшеуіш кұралымен, содан соң газ тасығышпен алады да, бағанаға жібереді. Қоспадағы компоненттер бағанада қозғала жылжымайтын сұйық фазаға байланысты олардың ерігіштігі және ұшқыштығына байланысты жеке аймақтар құрастыра жіктеледі.

Қоспа компоненттері әр түрлі уақыт аралығында колонкада шығады және колонкадан шығып детекторға түседі.

Детекторлар қоспа компоненттердiң әрқайсыларының саннын бекiтуi үшiн арналған. Детектордың әрекет ету қағидасы әр түрлi бола алады.

Кең тараған детекторға газ тасығыштың жылу өткізгіштің және қоспа компонентерінің оның қоспасындағы өлшемдері әр түрлі болуы. Бұл детекторды катарометр деп атайды. Катарометрдің корпусында екі камера болады, ось бойынша платинды немесе вольфрамды сымдардан созылған бірдей қашықтықта болады. Олардың тармақтары тұрақты ток мост Уинстонның схемасына өтеді. (сур.1). Детектордың екі камерасы тек газ тасығыштан өтіп жатқанда, әрбір сымнан жылулық бірдей жылдамдықпен, сымның температурасы, және де олар бірдей аракашықтықта болады (R₁=R₂). Мост Уистон тепе-теңдікте болады, А және В нүктелер аралықтарында потенциалдық айырмашылығы жоқ. Егер бір камера газ тасығышпен бірге талданып жатқан қоспа компонентіне түссе, газ тасығыштың жылу өткізгіштігінен басқа жылу өткізгіштің жылу беру температурасы өзгереді, сондықтан сымның температурасы және оның кедергісі де өзгереді. Нәтежиесінде Мосттың арасындағы тепе-теңдік бұзылады және А және В нүкте арасында әр түрлі потенциал пайда болады. Ол күшиеді де, диаграммаға көлемі белгіленген пик енгізіледі де, регистрирующее кұрылғыға отеді. Белгілі уақыт өткеннен кейін бағанадан келесі компонент шығады, яғни диаграммада екінші пик және тағы баска. Пиктің ауданы қоспадағы компоненттердің санына байланысты.

Сезгiшiрек детекторлар бұл иондаған – жалынды - ДИП болып табылады - (2-шi сурет). Олардың жұмысының қағидасы. Әдетте газ ток өткізбейді, бірақ, егер жалынның әсерінен немесе газда иондар мен электрондар шығарылса ол ток өткізгіш болып келеді. Детектордп сутектің жануы себебінен жалын пайда болады. Жалын қоспадағы компонентке туссе, оқтаулы бөлшектер пайда болады, және 200 В кернеу апаратын электродтар арасында ток өтеді. Соңында кушейіп, региструющее кұрылғыға келіп түседі.

Детектордың тағы басқа түрлерi бар болады.

Сурет 1 Катарометр схемасы

Сурет 2 Ионды-жалынды детектор

Бакылау сурақтары

1. Хроматографиялық әдістің мәні?

2. ГАХ пен ГЖХ айырмашылыгы

3. Десорбция кезінде қоспа компоненттерінің бөлінуі?

4Селективті сұйық фаза дегеніміз не?