Ўзбекистон Миллий университети кимё факулътети Аналитик кимё кафедраси Мавзу: хроматографик анализ методлари

1-расм. Хроматограмма
Модданинг колонка бўйлаб ҳаракати натижасида диффузия туфайли чўққиларнинг кенглиги емирилади (ювилади). Чўққиларнинг кенглиги хроматографик системанинг самарадорлиги билан белгиланади. Хроматографик йўл емирилишининг ўлчови сифатида узунлик ўлчамига эга бўлган катталик – назарий тарелкага эквивалент баландлик (h) (НТЭБ) қабул қилинган:
бу ерда L – колонканинг узунлиги; W – чўққининг кенглиги. Хроматографияда ҳам дистилляциядаги сингари назарий тарелкалар сони учун N катталиги ишлатилади:
Самарадор тарелкалар сони:
Бундан h қанчалик кичик бўлса, хроматографик система шунча самарадор бўлади ва ушбу колонкада кўп сондаги моддаларни ажратиш мумкин, деган хулоса қилиш мумкин. Икки модда хроматограммаларининг ажратиш даражасини қуйидагича миқдорий ифодалаш мумкин:
Агар Rs=1 бўлса, хроматограммалар бир-бирига фақат 2 % гина киришган бўлади. Агар Rs<0,8 бўлса, ажратиш қониқарсиз бўлади.
Ушбу тенгламадаги катталикларни бошқа хроматографик қийматлар билан алмаштириб, хроматография учун жуда муҳим тенгламани олиш мумкинки, бу тенглама келажакдаги аниқлашларда қайси қийматга эътибор бериш кераклигини кўрсатади:
бу ерда индекслардаги 1 ва 2 биринчи ва иккинчи таркибий қисмларни кўрсатади. Ажратишнинг самарадорлигини ошириш учун назарий тарелкалар сонини ошириш, бунинг учун эса ёки колонканинг узунлигини ошириш ёки h ни камайтириш керак бўлади. Самарадорлик муаммоси хроматографияда асосий муаммолардан саналади. Хроматографияда моддаларнинг ажралиши ва хроматографик зоналарнинг ювилиши кузатилади.
Мартин ва Синж НТЭБ тушунчасини хроматографияга қўллаб, хроматографик зоналардаги ҳаракатни ифодалашди. Хроматографик колонкани бир неча ўзаро ажралган тарелкалар қатори, деб қараш мумкин. Бунда ҳар бир тарелкада мувозанат ҳолати (тақсимланиш) ўрнатилади ва ҳаракатчан фаза модданинг бир қисмини бир тарелкадан иккинчисига ва ҳ.к. ташийди. Фазалараро ташилишда зонада модданинг турғун сорбент ва ҳаракатчан фаза орасида янгича тақсимланиши кузатилади. Оқибатда модда бир неча қатламларда тақсимланади, унинг концентрацияси, айниқса, ўрта қатламларда энг кўп бўлади. Модда қатламлар орасида қанча кўп тарқалса, хроматографик системанинг самарадорлиги шунча кам бўлади. Модданинг ушланиш вақти назарий тарелкалар сонига мутаносиб, яъни: τR=bN, бу ерда b – мутаносиблик коэффициенти.
НТЭБ тушунчаси хроматографиянинг самарадорлигини баҳолашда муҳимдир. Бу назариядан мукаммалроқ бўлган кинетик назарияга мувофиқ хроматографик система зоналарининг ювилиши қуйидаги уч бош сабабга асосан содир бўлади:
1) турли концентрацияли зоналарнинг сорбент қатламида ҳар хил тезлик билан ҳаракатланиши (термодинамик тарқалиш);
2) моддалар диффузияси (диффузион тарқалиш);
3) сорбция ва десорбция жараёнлари тезликларининг ҳар хиллиги (кинетик тарқалиш).
Термодинамик тарқалишда сорбция изотермаси (сорбентдаги модда миқдорининг газ ёки суюқликдаги концентрацияси орасидаги боғлиқлик) эгри чизиқли кўринишда бўлади. Бу хроматографик анализда номақбул бўлгани боис, унинг кузатилмаслиги учун шароит яратиш зарур. Бунинг учун бир жинсли сорбентлардан фойдаланилади. Диффузион тарқалишнинг олдини олиш мақсадида колонка сорбент билан астойдил ва равон тўлдирилади. Кинетик тарқалиш анализ қилинадиган модда оқимининг тезлиги туфайли юзага келади. Бунда фазалар орасида мувозанат ўрнатилмай қолади.
Мувозанатнинг ўрнатилишини таъминлаш учун оқим тезлигини камайтириш талаб этилади. Бундан ташқари, сорбент майда заррали бўлиши ҳам фойдалидир. Хроматографик системанинг селективлиги билан НТЭБ қиймати орасида бевосита боғлиқлик бор. Буни 2-жадвалдаги қийматлардан кўриш мумкин.
2-жадвал
Самарадор назарий тарелкалар сонининг хроматографик система селективлигига (α) таъсири
2-жадвалдаги қийматлардан кўринишича, α бирга яқинлашганда хроматографик системанинг самарадорлигига талаблар кескин ошади.