Сифат анализи усулларининг синфланиши

6. Mavzu: Gaz (GX) xromotografiyasi
Reja:
1.Gaz xromotografiyasining moxiyati.
2.Gazli xromatograf uskunasini ishlash printsipi.
3.Foydalaniladigan kolonkalar, adsorbentlar, gaz va suyuq fazalar to'g'risida ma'lumot.
4.Foydalanilgan adabiyotlar.

Hozirgi payitda eng muhim xromatografiya usullari gaz qattiq modda xromatografiyasi, gaz – adsorbsion xromatografiya (GAX, bunda quzg’almas toza sifatida qattiq adsorbent ishlatiladi) va gaz siyuqlik xromatografiyasidir (GSX, bunda qattiq adsorbent donachalari yuzasidagi suyuqlik pardasi quzg’almas toza bo’ladi). Gaz xromatografiyasida tekshiriluvchi aralashmaning tarkibiy qismlari (komponentlar) gaz faza bilan qattq yoki suyuq fazalar orasida taqsimlanadi.Gaz xromatografiyasida harakatchan fazani gaz yoki bo’g’ tashkil qiladi.

Gaz xromatografiyasida metaldan yasalgan kapillyarsimon ko'rinishdagi kolonkalardan foydalaniladi.Naylarning ichki diametri 0,2-1,3 mm orasida bo'ladi va bir necha 100 m uzunlikka ega bo'lishi mumkin. Bunda xarakatsiz faza miqdori xar 10 m ga 3-15 mg tashkil qiladi.Bunday kolonkalarda 1 mkg dan kam miqdordagi namunalar taxlil qilinadi. Kolonkalar 100 ming nazariy likopchaga ega bo'lib, alo darajadagi sifatni taminlaydi. Tashuvchi gazning tabiati ushlab turish vaqtiga deyarli tasir etmaydi, ammo detektor sezgirligi uchun muxim axamiyatga ega.
Xromatografiyada ishlatiladigan gazlar qo'shimchalardan tozalanadi. Odatda quyida keltirilgan gazlar ishlatiladi: xavo, vodorod, geliy, azot, kislorod, argon, korbonat angidrid, uglerod oksid, metan, etan, propan.
Yuqori molekulyar massali tashuvchi gazlar aralashmani sifatliroq bo'linishini taminlaydi. Usuldan yuqori samara olish uchun tashuvchi gazning yuborilish tezligi 25-100ml/mil ni tashkil qilishi lozim (kolonkaning tashqi diametriga ko'ra: 3-6mm).
Aniq natija olish uchun maqsadga mos ravishda detektor tanlanadi.Detektorlarning quyidagi turlari mavjud.Issiqlik o'tkazishga asoslangan detektorlar, olov ionizatsion detektorlar, geliyli detektorlar, argonli detektorlar, fosforli detektorlar.Ularning samarali ishlashi uchun xos tashuvchi gazlar taklif etilgan.
Xarakatsiz faza sifatida qattiq yoki suyuq materiallar ishlatiladi.Masalan, selit, xromosorb, embatsel, diatom qattiq xarakatsiz faza sifatida qo'llaniladi.Suyuq xarakatsiz faza sifatida turli erituvchilar qo'llaniladi.Suyuq faza kam bo'lgan xolatlarda yuqori samaraga erishiladi.
Dunyoda turli suyuq fazali kolonkalar ishlab chiqariladi. Masalan, skvalen, dibutilftalat, karbovaks va boshqalar.
Gaz xromatografiyasini o’tkazishda malum temperaturagacha qizdirilgan tashuvchi gaz oqimida analiz qilinadigan namuna kirаdi.Namuna tarkibidagi moddalartashuvchi gaz oqimida bu’glanib, termostatlangan, quzg’almas fazali (adsorbentli) kolonka kirаdi. Kolonkadagi adsorbentda gazsimon moddalar aralashmasining ko’potensiometriya marta takrporlanuvchi adsorbsiya va desorbsiya ( yoki suniy pardasida eritish va sudraliv chiqish) jarayonlari sodir bo’ladi.
Bunda murakab aralashmaning tarkibiy qismlarga ajratish tekshiruvchi moddalarning fazalarining orasida taqsimlanish koifisenti yoki adsorbsilanish koifisenti bilan aniqlanadi.Kolonkadan chiqishdan aralashma alohida moddalarga ajralib, gaz oqimi bilan birga tetektorga kirdi.
Har qanday xromatografik kolonka tashuvchi gazning doimiy oqim manbai. 1,gaz oqim roslagichi, 2, tekshiriluvchi namuna miqdorini ulchab kiritish uchun tozalovchi moslama (dozator) 3 termostatlangan hramatografiya kolonkasi 4, detector 5, uzi yozar moslama 6, kolonkani issitish bloki 7 va bazi hollarda aralashma kompanentlarini ajratilgandan keyin tutib qoluvchi moslamalardan tashkil topgan bo’ladi.
Tashuvchi gaz bolonidan reduktor orqali beriladi.Tashuvchi gazning sarfi mahsus sarf ulchagich rotometr yordamida aniqlanadi. Gazni namlik va boshqa aralashmalardan tozalash uchun CaCl₂ yoki silikogel tuldirilgan shisha idishlar yoki U simon naylardan foydalaniladi. Ular dozatorlardan oldin joylashtiriadi.Namuna hromatografga mahsus dozatorlarda ulchab kiritiladi.Labaratoriua amaliyotida bu maqsadda mahsus shpirislardan foydalaniladi.Katta hajmdagi gaz namunasini kiritish uchun ajratuvchi byuretkalar ishlatiladi.Xromatografda kiritilgan namunani tashuvchi gaz bilan aralashtirish yoki uni bug’lantirishga muljanlangan moslamalar bo’ladi.Tashuvchi gaz oqimi namuna bilan birga kolonkaga kiredi. Gaz xromatografiyasida termostatlangan tug’ri, U simon va spiral shakldagi kolonkalar ishlatiladi. Xromatografiyani tug’ri utkazish uchun kolonkani adsorbent bilan bir meyorda yahshi tuldirish hamda temperaturasini uzgarmas holda tutib turish juda katta ahamiyatga ega va shuning uchun hromatagrafik kolonkaga termostatlanadi.
Detektor gaz xromatografiyasining eng muhim qismi bo’lib, u chiqish paytida gaz tarkibini uzgarishini sezadi va malumotlarni qayd etuvchi asbobga uzatadi. Integral detektorning signali gaz oqimidagi moddaning umumiy massasiga mutanosib bo’ladi.Detektorda aralashma komponentlari utganda uzi yozar moslamaning perosi siljib, pog’onalar chiziladi. Shunday qilib, integral detector yordamida olingan hromatogramma pog’onalardan iborat bo’ladi va pog’onalarning balandligi ushbu pog’onaga tug’ri keluvchi komponentning massasiga tug’ri mutanosib bo’ladi.
Kattorometrda gaz gaz oqimiga urnatilgan qizdirilgan simning elektr qarshiligi ulchanadi. Simning temperaturasi va qarshiligi gaz oqimidagi ajralgan modda konsentrasiyasiga bog’liq ravishda uzgaradi. Kattarometr unversal asbob bo’lishiga qaramay unchalik sezgir emas.
1952 yilda gaz –suyuqlik Xromatografiyasi kashf etilgandan keyin gaz fazadagi aralashmani hromatografik usulda tarkibiy qismlarga ajratish imkoni anchagina oshadi.
Bu usul bilan analiz qilishda tekshiriluvchi gaz aralashmasi yuzasiga yupqa suyuqlik pardasi qoplangan tashuvchi – qattiq sorbent tuldirilgan kolonkadan utkaziladi. Qattiq tashuvchining mikrog’ovakligi kam bo’lishi kerak (20m²/gm gacha ,) chunkim mikrog’ovaklar suyuqlikni kirishiga halaqit beredi va natijada aralashmani tuliaq ajratish qiyn bo’ladi. Qattiq tashuvchilar sifatida modifikasiyalangan turli hil qum tuproqlar va gellarni ham ishlatish mukin.
Shunday qilib, gaz – suyuqlik hramatografiyasida tekshiriluvchi aralashmaning tarkibi qismlari bilan suyuqlik pardasidagi modda uzaro tasirlashadi.Lekin amalda aralashma kommponentlari qattiq sorbent bilan ham qisman uzaro tasirlashadi.
Qattiq adsorbent yuzasida suyuqlik pardasining hosil bo’lishi hramatografik kolonkada sodir biladigan fizik- kimyoviy jarayonlar tabiatini uzgarishiga sabab bo’ladi.Kolonkada gazning qattiq adsorbentga yutilish jarayoni urniga, gazning qattiq tashuvchi yuzasidagi suyuqlik pardasiga yutilish (erish) jarayoni sodir bo’la boshlaydi. Aralashmani tarkibiy qismlarga ajratish samaredorligi gaz- adsorbisijon Xromatografiyadagi kabi adsorbsiya- desorbsiya jarayonlari bilan emas, balki gazning suyuqlik prdasida erishi va uning ajralib chhiqish jarayonlari bilan aniqlanadigan bo’ldi. Gazlarning eruvchanliklari orasidagi farq ularning adsorbsion hossalari orasidagi farqa qaraganda muhimroq bo’lib qoldi. Shuning uchun gaz –suyuqlik xramatografiyasi ko’p kompanentli aralashmalarini tarkibiy qismlarga ajratish va tekshirishda keng imkoniyatlar yaratdi.
Gaz- suyuqlik xromatografiyasida aralashmani tarkibiy qismlarga ajratish samaredorligi suyuq fazani tug’ri tanlashga bog’liq. Suyuq faza aralashma komponentlariga nisbatan inert, ancha tanlovchan, termik barqaror bo’lishi, tashuvchi gazni uzuda eritmasligi, qovushqoqligi kichik va bug’lanmaydigan (tajriba sharoitida ) bo’lishi kerak.
Gaz- suyuqlik xromatografiyasida suyuq faza sifatida termik jihatdan ancha barqatror bo’lgan vazelin moyi, silikon moylari, ftalatlar (dibutilftalat, dioktilftalat va boshqa) , dimetilformamid va silicon polimetrlaridan foydalaniladi. Suyuq kristalar, masalan:
RO- - N=N
Tipidagi azooksiefrlar uziga hos hususiyatlarni namayon qiladi.Bunday suyuq kristalar chiziqli molekularga nisbatan tanlashga moyilligi kuchliroq bo’ladi. Suyuq fazaning miqdori sistemanin ghossalariga bog’liq bo’lib, qattiq tashuvchi massasini 1 dan 30-50 % ni tashkil qiladi. Kezelgur yoki deatomit asosida olingan tashuvchilar eng ko’p ishlatiladi. Shuningdek, shishadan yasalgan mikrosoqachalar ham ishlatiladi.Bazan teflondan foydalanidi.
Hromatagrafik jarayoning temperatura rejimi turlicha bo’lishi mumkin.Programalangan temperaturali gaz Xromatografiyasida aralashmani tarkibiy qismlarga ajratish darajasi yuqori bo’ladi. Bunday Xromatografiyalashda kolonnka tempetaturasi sekin- asta oshirib boriladi va toliolga orqari avval eng uchuvchan kompanentlar, sungra temperatura kutarilgan sari kamroq uchuvchanlari utadi va moddalar ancha tuliq ajratiladi.
Bir necha unlab markali turli hil hromatograflar ishlab chiqarilgan. Bulardan labaratoriyalrda ,, Svet’’ (Sevet-5, Sevet –6, Sevet-100 ), LXM (LXM-4, LXM-8 MD, Gazohrom XG ) seryalli hromatograflardan ko’proq ishlatiladi.
Gaz Xromatografiyasining bir turi bo’lgan kapilllyar Xromatografiyada aralashmani tarkibiy qismlarga ajratish samaredorligi ancga katta bo’ladi. Bu usulda hromatografik kolonka sifatida diametric 0,1-0,5 mm va uzunligi bir necha o’nlab metr bo’lgan kapillyarlardan foydalaniladi. Bunda kapillyarlar qattiq tashuvchi vazifasini bajaredi. Ularning ichki devorlari qo’zg’almas suyuq yoki qattiq faza parfdasi bilan qoplangan bo’ladi. Kapillyarlar uzunligining kattaligi va diametrining kichikligi aralashmalarning tarkibiy qismlarga yaxshi ajratishini, xromatografiyalashni katta tezlikda olib borishni va gaz xromatografiyasini juda sezgir bo’lishini ta’minlaydi.
Kapillyar xromatografiyaning asosiy qiyinchiliklari katta uzunlikdagi ingichka kapillyarlarni tayyorlash, ularning devorlarida suyuq yoki qattiq fazaning yupqa qatlamini hosil qilish va namuna kompanentlarining mikro miqdorlarini detoktorlashdan iborat.
Kapillyar misdan, alyuminiydan, shishadan, zanglamaydigan po’latdan, plasmassalardan yasaladi.Kimyoviy moddalar ta’siriga barqarorligi, tozaligi va tayyorlash osonligi tufayli shihsadan tayyorlashgan kapillyar kalonkalar amalda ko’p ishlatiladi. Zaruriy uzunlikda tayyorlangan kapillyar baraban yoki kasetaga o’ralib, ichki yuzasiga qo’zg’almas suyuq faza qoplanadim va gaz xromatografiyaning termo shkafiga joylashtirib, asbobning gaz zanjiriga ulanadi.
Kapillyar kalonka devorining ichki yuzasiga qoplash uchun dastlab suyuq faza tanlanadi, u devorni yaxshi ho’llaydigan va aralashmaning tarkibiy qismlari yaxshi ajratilishining ta’minlaydigan bo’lishi kerak. Avval kapillyar kalonka harakatchan organik erituvchi bilan bosim ostida yuviladi, so’ngra quruq azot oqimida quritiladi. Kapillyar kalonkaning ichki yuzasini qoplash uchun ishlatiladigan qo’zg’almas faza uchuvchan erituvchida eritiladi va eritmaning ozgina miqdori gaz bosimidan foydalanib kalonka orqali o’tkaziladi. Eritma kapillyarning ichki devorini ho’llaydi va azot oqimi bilan yuvilgandan keyin erituvchi bug’lanib ketgach, kapillyar devori qo’zg’almas suyuq fazaning yupqa qatlami bilan qplanib qoladi. Suyuq qo’zg’almas fazalar sifatida yuqori temperaturalarda qaynaydigan uglevodorodlar skvalan, oktadesen, vazelin moyi, kremniy-organik birikmalar-slikon, siloksonlar va boshqalar ishlatiladi.
Kapillyar xromatografiyada detektorlash sistemalarining sezgirligi yuqori (10^-10 g / s gacha ), ishchi kamerasining hajmi kichik bo’lishi kerak. Ko’pincha, alangali –ionizatsion tubdagi mikrodetektorlar (sezgirligi 10^-10g/s gacha), mikrokatarometrlar (sezgirligi 10^-12g/s gacha) va elektrokonduktorimetrik mikrodetektorlar (sezgirligi 10^-12g/s gacha) ishlatiladi.
Amalda qo’llanilishi. Gaz Xromatografiyasining amalda keng qo’llanilishi va katta ahamiyatiga sabab shuki, uning yordamida murakkab gaz aralashmalarining alohida komponentlarini taqqoslab aniqlash va miqdoriy jihatdan aniqlash mumkin, analizni bajarish ko’p vaqt talab etmaydi va usul yetarli darajada unversaldir. Gaz Xromatografiyasi preparativ maqsadlarda fizik- kimyoviy tadqiqotlar va boshqaq sohalarda qo’llaanilganda yahshi natijalar beredi. Gaz Xromatografiyasi usuli bilan neft gazlari, kon gazlari, havo, asosiy kimyoviy mahsuliotlar, organic sitezning sanoatining mahsulotlari, neft va uni qayta ishlash mahsulotlari analiz qilinadi. Gaz Xromatografiyasi usullari ba’zi elementlarning izatoplarini ajratish uchun ham yaroqlidir.Gaz Xromatografiyasidan biologiyada, tibbiyotda, yog’ochni qayta ishlash tehnalogoyasida, oziq –ovqat sanoatida, ba’zi yuqori temperaturali jarayonlar tehnalogiyasida foydalaniladi. Gaz Xromatografiyasidan suyuqliklarni hramatografik kolonkada bug’ holiga aylantirib anmaliz qilish uchun ham foydalanish mukin. U ishlab chiqarish jarayonlarini avtomatlashtirishda ham qo’llaniladi. Sanoat Xromatografiya yordamida tehnalogik jarayonlarning muhim parametrlarini (temperatura, bosim, hom ashyo sarifi va boshqalar ) nazorat qilish va rostlab turish mumkin.
Gaz Xromatografiyasi, shuningdek, adsorbentlarning turli hossalari (solishtirma siritmi) va adsorbatlar (yutuluvchi gazlar) hossalarining (difuziya koeffisenti) hamda adsorbent- adsorbat sistemalar hususiyatlarini (adsorbsiya issiqligi va izotermasi), moddalarning boshqa hossalarini, riaksiyalar kinetikasini va boshqalarni aniqlashda keng qo’llamniladi.
Gaz Xromatografiyasidan ko’p komponentli murakkab aralashmalarni analiz qilishda, mikroqo’shimchalarni aniqlashda, uchuvchan bo’lmagan birikma (polimerlar) anlizda, element analizi va boshqalarda ham foydalaniladi. Kapilyarlar Xromatografiya usulida juda nozik aralashmalarni ham tarkibiy qismlarga ajratish mumkin. Masalan, kapillyar xromatopgrafiya usuli vositasida 15-20 birikmadan tashkil topgan isomer uglevodorodlar aralashmasini bir necha muhitda tarkibiy qismlarga ajratish va miqdoriy aniqlash mumkin.
Kapillyar xromatografiyaning avzaliklridan yana biri jarayonni amalga oshirish uchun gazdan juda oz hajmda zarur bo’lishidir.