Выбор и описание метода проведения эксперимента

Целью курсовой работы является экспериментальное исследование зависимости свойств сорбентов на основе силикагеля от пористости структуры и химической природы поверхности («привитой фазы») методом обращено-фазной высокоэффективной жидкостной хроматографии (далее по тексту ОФ ВЭЖХ).

ОФ ВЭЖХ - вариант распределительной хроматографии, в котором используют сорбент с привитыми неполярными (как правило, длинными алкильными или алкилсилильными) группами и полярный растворитель.

При проведении анализов методом ОФ ВЭЖХ хроматографическую колонку промывают подвижной фазой, обладающей меньшей сорбируемостью, чем любое из разделяемых веществ. При этом подвижную фазу, вводимую в слой неподвижной фазы, называют элюентом, а подвижную фазу, выходящую из колонки и содержащую разделенные компоненты, - элюатом. После промывания в колонку вводят разделяемые вещества, растворенные в элюенте, и продолжают непрерывно пропускать элюент (процесс элюирования). Разделяемые вещества перемещаются вдоль колонки с разными скоростями в соответствии с их сорбируемостью. Если скорости перемещения компонентов достаточно различаются, то на выходе из колонки сначала вместе с элюатом появляется наименее сорбируемый компонент, затем следующий компонент и т.д. Хроматограмма, полученная таким образом, представляет собой несколько пиков, имеющих форму гауссовой кривой (рис. 2.1).

Рисунок 2.1. Хроматограмма, полученная методом элюентной хроматографии – сорбируемость веществ увеличивается в ряду А<В<С

Самый простой вариант элюирования - изократический, при котором состав элюента не меняется. Его используют при разделении соединений с близким сродством к неподвижной фазе. В некоторых случаях используют градиентное элюирование, при котором состав элюента в процессе разделения компонентов изменяют по заданному закону. В этом случае элюирующая сила подвижной фазы возрастает, в результате чего сокращается время удерживания сильно сорбируемых веществ и улучшается разделение смеси.

Простое эмпирическое правило для оценки удерживания в ОФ ВЭЖХ можно сформулировать так: чем гидрофобнее соединение, тем сильнее оно удерживается.

Самой распространенной неподвижной фазой для ОФ ВЭЖХ является силикагель, химически модифицированный алкилсиланами Сl-Si(CH₃)₂-R, где R – алкильная цепь с числом атомов углерода от 1 до 18 (рис. 2.2).

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.