Газовая хроматография как современный метод исследования
Газовая хроматография — один из наиболее перспективных физико-химических методов исследования. Создание и успешная разработка различных вариантов газовой хроматографии привела к перевороту в области аналитического контроля и автоматизации производственных процессов нефтяной, химической и других отраслей промышленности, а также в практике научной работы. Газовая хроматография позволяет исследователю быстро и эффективно решать такие задачи, которые раньше казались нерешенные или требовали больших затрат труда и времени. Количество публикаций, посвященных теоретическим основам и практическому использованию газовой хроматографии, превысила 50000. Из общего количества публикации по аналитической химии газов и органических соединений, которые появляются в последние годы, около половины посвящены хроматографическим методам, из которых около четверти — газовой хроматографии.
Газовая хроматография, как эффективный метод разделения и анализа сложных смесей газов, жидкостей и твердых веществ, получила широкое признание лишь в 50-х годах прошлого века и с тех пор непрерывно развивается и совершенствуется. В 1903-1906 г. г. русский ученый-ботаник М. С. Цвету после многих экспериментов разделил сложную смесь растительных пигментов из листьев растений при пропускании ее петролийно-эфирного раствора через вертикальную стеклянную колонку, наполненную порошкообразным наполнителем (углекислым кальцием). При этом возник ряд окрашенных зон, по количеству которых можно было судить о составе анализируемой смеси. Начиная с 1955 г. промышленность приступает к выпуску специальных приборов — газовых хроматографов, предназначенных для разделения сложных многокомпонентных смесей в газожидкостном и газоадсорбцийному вариантах. Следующий шаг в развитии газовой хроматографии связан с работами голое, который продолжил в 1957 г. использовать в качестве колонок длинные капилляры, что значительно повысило эффективность разделения. Это дало возможность проводить детальный анализ смесей, содержащих в себе десятки и сотни индивидуальных компонентов. В 60-е годы развивается реакционная газовая хроматография — гибридный метод, который включает химические превращения веществ и их хроматографическое разделение. Разработана и успешно эксплуатируется хроматографическая аппаратура для космических исследований: полученные данные о составе атмосферы Венеры и Марса.
Метод газовой хроматографии можно использовать и для анализа нелетучих веществ путем определения продуктов их пиролиза или использования исследуемых веществ в качестве неподвижных фаз. Анализ нелетучих соединений может быть осуществлен также методом газовой хроматографии при повышенном давлении. Метод газовой хроматографии позволяет определять микропримеси в различных продуктах, нижняя граница определения достигает 10-8-10-10%. Это делает метод незаменимым для анализа мономеров, используемых в производстве полимерных материалов, а также для исследования биосферы.
К преимуществам газовой хроматографии следует отнести:
- возможность идентификации и количественного определения индивидуальных компонентов сложных смесей;
- возможность изучения различных свойств веществ и физико-химических взаимодействий в газах, жидкостях и на поверхности твердых тел;
- высокую точность разделения и быстроту процесса, связанная с низкой вязкостью подвижной фазы;
- возможность исследования микропроб и автоматической записи полученных результатов, связанный с наличием высокочувствительных и мало инерционных приборов для определения свойств элюата;
- возможность анализа широкого круга объектов — от легких газов до высокомолекулярных органических соединений и некоторых металлов;
- возможность выделения чистых веществ в препаративной и промышленном масштабе.
Газовой хроматографией называют хроматографический процесс, в котором подвижной фазой является газ (или пара).