Фармацевтическая

359
Температурный режим 
хроматографического процесса может быть раз-
личным. 
При 
изотермической 
хроматографии для каждой разделяемой смеси су-
ществует определенная оптимальная температура. Если компоненты сильно 
удерживаются на данной колонке, выходят из нее очень медленно или иногда 
не выходят совсем, то смесь веществ трудно разделить при постоянной темпе-
ратуре. Поэтому используют 
программирование температуры, 
чаще линей-
ное, которое представляет собой повышение температуры колонки во время 
анализа с целью ускорения и обеспечения большей гибкости анализа. При этом 
сначала через колонку проходят более летучие, затем по мере повышения тем-
пературы — менее летучие соединения, что приводит к более полному и четко-
му разделению веществ. Управление температурным режимом колонки осуще-
ствляется соответствующим блоком или соответствующей программой в ком-
пьютере. 
Детекторы 
Выходящий из колонки газ-носитель вместе с разделенными компонен-
тами поступает в измерительную ячейку детектора. 
Можно без преувеличения сказать, что возможности хроматографа в ос-
новном определяются характеристиками используемого в нем детектора, кото-
рый является наиболее ответственным узлом. 
Детектор предназначен для обнаружения изменений в составе газа, про-
шедшего через колонку. Работа его основана на измерении таких физических и 
физико-химических свойств подвижной фазы и определяемых веществ, кото-
рые зависят от количества и природы веществ. Эти свойства детектор преобра-
зует в электрический сигнал, который затем регистрируется самопишущим уст-
ройством. Обычно детектор устанавливается на выходе хроматографической 
колонки, при этом возможны схемы, когда к одной колонке подсоединяются 
несколько детекторов и, наоборот, с несколькими колонками соединяется один 
детектор. 
Необходимо поддерживать температуру детектора и соединений между 
ним и колонкой достаточно высокой, чтобы исключить конденсацию анализи-
руемых веществ жидкой фазы. 
Для газовой хроматографии предложено около 20 типов детекторов, од-
нако полный комплект современного универсального хроматографа включает 
не более 4–6 детекторов. 
Типы детекторов для ГЖХ: 
1) катарометр (по теплопроводности); 
2) детектор по плотности газов; 
3) термохимический детектор (по теплоте сгорания); 
4) пламенно-ионизационный детектор (ПИД); 
5) термоионный детектор (ТИД); 
6) электро-захватный детектор (ЭЗД); 
7) фотоионизационный детектор (ФИД); 
8) масс-спектрометрический детектор. 
349

360
Наибольшее распространение в силу универсальности, превосходных ха-
рактеристик и высоких эксплуатационных качеств получили 
детектор по теп-
лопроводности (катарометр) 
и
пламенно-ионизационный детектор
. Они 
входят в состав почти всех хроматографов. 
Определённые группы веществ, детектирующие определённым видом де-
текторов (табл. 54). 
Таблица
 54 
Детекторы, применяемые в ГЖХ 
Название 
детектора 
Селективность 
Группа определяемых 
соединений 
Минимально 
детектируемое 
количество 
вещества 
Катарометр 
Универсальный 
Разные соединения 
10
–4
%об. 
Детектор 
по плотности газов 
Универсальный 
Разные соединения 
10
–2
%об. 
Термохимический 
детектор 
Селективный 
Горючие вещества 
0,1% 
ПИД 
Универсальный 
Горючие органические 
вещества 
10 пг/с 
ТИД 
Селективный 
Азот- и фосфоро-
органические вещества 
1 пг/с 
5 пг/с 
ЭЗД 
Селективный 
Галогенсодержащие 
вещества 
0,2 пг/с 
ФИД 
Универсальный 
Разные вещества 
0,2 мкг/с 
Масс-спектрометр 
Универсальный 
Разные вещества 
1 нг в режиме 
сканирования; 
1 пг в режиме масс-
фрагментирования 
Для анализа сложных смесей удобны 
селективные детекторы
.
Они 
имеют повышенную чувствительность к веществам определенного класса. 
К ним относится 
электронозахватный детектор
ионизационного типа, чувст-
вительный к соединениям, содержащим галогены, серу, свинец и др. 
В значительной мере благодаря появлению этого детектора удалось обнару-
жить повсеместное распределение пестицидов в окружающей среде. 
Пламен-
но-фотометрический детектор
чувствителен к ароматическим углеводородам, 
соединениям, содержащим серу, хелаты металлов. 
Использование селективных детекторов упрощает отделение интересую-
щих веществ от сопутствующих, повышает чувствительность, значительно со-
кращает время анализа и объем пробы исследуемой смеси. 
В хроматографах чаще используются 
дифференциальные детекторы
. 
Они измеряют мгновенную концентрацию или массовую скорость вещества в 
потоке газа-носителя во времени. 
Электрический сигнал детектора непосредственно или через усилитель 
поступает на регистрирующий прибор. Для регистрации сигнала в большинстве 
350

361
случаев используют самопишущие потенциометры (милливольтметры). Перо 
регистратора записывает сигнал на движущейся диаграммной ленте или на эк-
ране монитора компьютера в виде 
хроматограммы
. 
Каждое вещество на хроматограмме образует кривую, которую называют 
пиком
, при этом количество каждого компонента пропорционально его площа-
ди 
S
. При хорошо подобранных условиях разделения количество пиков на хро-
матограмме соответствует числу компонентов смеси. Обычно на оси абсцисс 
регистрируют время (с, мин), а на оси ординат — сигнал детектора (мВ или А). 
Действие 
детектора по теплопроводности 
основано на изменении теп-
лопроводности газа-носителя в присутствии других веществ. 
Катарометр представляет собой массивный металлический блок, в цилин-
дрические отверстия (камеры) которого помещены чувствительные элемен-
ты — металлические спирали из тончайшей проволоки (Pt, W, Ni) или полупро-
водниковые сопротивления, закрепленные в кронштейне. Камеры детектора че-
рез входной и выходной каналы продуваются газом-носителем. Чувствитель-
ные элементы нагреваются постоянным током до температуры, значительно 
превышающей температуру блока (например, на 100
°
С). Если весь блок греется 
до 150
°
С, то спирали катарометра до 250
°
С. 
Для получения дифференциального сигнала через измерительную камеру 
катарометра проходит газ, выходящий из хроматографической колонки, а через 
сравнительную камеру — чистый газ-носитель. Измерительная, и сравнитель-
ная ячейки детектора включены по мостовой схеме таким образом, что разба-
ланс моста наступает только в период прохождения через измерительную ячей-
ку детектора газа-носителя с разделенными компонентами. При этом нагретые 
чувствительные элементы в сравнительной и измерительной камерах обдува-
ются вначале потоком газа-носителя, и их сопротивление приобретает опреде-
ленное одинаковое значение. При прохождении через детектор бинарной смеси, 
состоящей из газа-носителя и определяемого компонента с отличающейся от 
чистого газа-носителя теплопроводностью, в измерительной ячейке нарушается 
теплообмен. При изменении условий теплообмена изменяется температура чув-
ствительного элемента и, как следствие, его сопротивление, что влечет за собой 
разбаланс моста. Различие сопротивлений чувствительных элементов является 
функцией мгновенной концентрации компонентов в газовом потоке. 
При соблюдении определенных условий с применением детектора по те-
плопроводности достигается высокая точность количественного анализа. 
На детекторной крышке устанавливаются два или четыре детектора по 
теплопроводности, работающие по дифференциальной схеме, и их суммарный 
сигнал равен разности напряжений. 
Наибольшей чувствительностью обладает 
пламенно-ионизационный 
детектор
. Предел обнаружения при использовании ПИД составляет до 10 г, 
т. е. чувствительность его в 1000 раз выше, чем чувствительность детектора по 
теплопроводности. Анализируемыми веществами являются органические со-
единения, галогенопроизводные, карбонильные, ди- и трисульфиды, нитрилы. 
Поскольку сигнал этого детектора не зависит от скорости потока, он пригоден 
для количественных аналитических измерений. 
351

362
Действие ПИД основано на изменении электропроводности пламени во-
дородной горелки при прохождении через нее газовой смеси, выходящей из ко-
лонки. Образующиеся при сгорании анализируемой пробы ионы собираются на 
заряженном электроде, и возникающий в результате ток измеряют с помощью 
электромагнитного усилителя. 
ПИД представляет собой камеру, в которой поддерживается водородное 
пламя, являющееся источником ионизации. В камеру вводятся необходимые 
для поддержания пламени водород и воздух: водород подается в детектор 
в смеси с газом-носителем через канал горелки, а воздух через другой канал. 
Горелка является одним из электродов, она изолирована от корпуса детектора и 
соединена с источником стабилизированного напряжения. Второй электрод 
(электрод-коллектор) расположен над горелкой и имеет цилиндрическую фор-
му. На электроды подается напряжение 90–300 В. 
Водород и воздух являются вспомогательными газами. Известно, что при 
обычных условиях газы не проводят ток. Под действием пламени или радиоак-
тивного излучения в газе образуются ионы, радикалы или свободные электро-
ны. Даже при очень небольшой концентрации этих частиц газы становятся про-
водниками электрического тока. 
В пламени чистого водорода число ионов мало, сопротивление межэлек-
тродного газового пространства очень велико, вследствие чего ток детектора 
очень мал. При внесении с газом-носителем из колонки анализируемых органи-
ческих веществ число ионов резко увеличивается. Под действием напряжения 
на электродах движение заряженных частиц упорядочивается, возникает ион-
ный ток, вызывающий во внешней цепи появление тока. 
На детекторной крышке устанавливаются два ПИД, работающие по диф-
ференциальной схеме так, что суммарный сигнал равен разности ионных токов. 
Другую группу образуют 
интегральные детекторы
. Они указывают 
суммарное количество анализируемого вещества, выделяющегося из колонки за 
время от начала измерения. При этом получается ступенчатая хроматограмма. 
Детекторы этого типа отмечают общее число разделяемых компонентов. Пре-
имуществом интегральных детекторов перед детекторами других типов являет-
ся их простота, линейная зависимость показаний от количества вещества. Су-
щественным недостатком интегральных детекторов является низкая чувстви-
тельность и значительная инерционность. Поэтому в настоящее время их при-
меняют крайне редко. 
Температурный режим 
Для соблюдения точности измерений необходимо всегда указывать тем-
пературу испарителя, колонки и детектора. В связи с тем, что каждый из этих 
блоков имеет различное назначение, желательно, чтобы регулирование их про-
водилось раздельно. В связи с этим у хроматографов имеются соответствующие 
блоки управления или компьютерные программы. 
352

363
Температура испарителя 
должна быть достаточно высокой для того, 
чтобы обеспечить большую скорость испарения, и достаточно низкой, чтобы ис-
ключить термическую деструкцию или изменение анализируемых соединений. 
Температура колонки 
должна быть высокой для того, чтобы время ана-
лиза было небольшим, и в то же время достаточно низкой, чтобы обеспечива-
лось требуемое разделение. 
Температура детектора. 
Влияние температуры на характер работы де-
тектора в значительной степени зависит от типа детектора. Однако общим пра-
вилом является необходимость поддержания температуры детектора и соеди-
нений между ним и колонкой достаточно высокой, чтобы исключить конденса-
цию анализируемых веществ жидкой фазы. Следует, однако, учесть, что чувст-
вительность многих детекторов (например, катарометров) уменьшается с уве-
личением температуры, поэтому оптимальная температура лишь незначительно 
превышает температуру кипения наиболее высококипящего компонента. 
Стабильность и связанная с ней максимальная чувствительность детекто-
ра по теплопроводности зависят от стабильности регулятора температуры де-
тектора. 
Хроматографические параметры 
В идеале ГЖХ-хроматограмма должна выглядеть так, как показано на ри-
сунке 324. 
Рис. 324.
Изображение идеальной ГЖХ-хроматограммы 
Средством выражения результатов хроматографического разделения сме-
си веществ служат параметры хроматографической кривой — параметры удер-
живания. 
Время удерживания (

жүктеу/скачать 66,35 Mb.

Достарыңызбен бөлісу: