1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Журнал аналитической химии
  4. T. 77, № 7, 2022

Журнал аналитической химии, 2022, T. 77, № 7, стр. 658-667

Карта селективности неподвижных фаз – графический метод систематизации и поиска условий для газохроматографического разделения полярных веществ

Е. А. Зайцева a, *, А. М. Долгоносов a

a Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук
119991 Москва, ул. Косыгина, 19, Россия

* E-mail: lil-dante@mail.ru

Поступила в редакцию 22.06.2021
После доработки 24.09.2021
Принята к публикации 24.09.2021

Аннотация

На основании теоретического описания селективности жидких фаз методом трехпараметрической характеристики предложен графический способ классификации фаз в газовой хроматографии в виде карты селективности, представляющей собой двумерную диаграмму в координатах полярность−гидрофильность. В методе трехпараметрической характеристики используется выражение энергии межмолекулярного взаимодействия через вклады неполярных, полярных и водородных связей в асимптотическом приближении, полученном с помощью теории обобщенных зарядов и нового квантовомеханического представления об энергии и вероятности образования водородной связи. Достоинством способа является то, что параметры, используемые в математических выражениях, имеют физический смысл, переносимы и могут быть найдены без проведения экспериментов. Выявлены связи между характеристиками неподвижных фаз и их структурой. Карта селективности как способ классификации позволяет рассматривать газохроматографические жидкие неподвижные фазы в диапазоне от низкополярных/низкогидрофильных до высокополярных/высокогидрофильных фаз. С другой стороны, применение принципа подобия свойств в сочетании с картой селективности позволяет выбрать наиболее селективную фазу к заданным аналитам. Этот выбор может быть сделан априори – без проведения экспериментов. Дан пример выбора селективной неподвижной фазы для разделения близких по свойствам веществ с помощью карты селективности.

Ключевые слова: газовая хроматография, межмолекулярные взаимодействия, неподвижная фаза, полярность, гидрофильность, энергия адсорбции.

Список литературы

  1. Обухова Е.Н., Буряк А.К. Хромато-масс-спектрометрическое определение изомеров в допинговом контроле // Журн. аналит. химии. 2019. Т. 74. № 9. С. 652.

  2. Kupriyanova O.V., Milyukov V.A., Shevyrin V.A., Shafran Y.M., Rusinov V.L., Lebedev A.T. Synthesis and determination of analytical characteristics and differentiation of positional isomers in the series of n-(2-methoxybenzyl)-2-(dimethoxyphenyl)ethanamine using chromatography–mass spectrometry // Drug Testing and Analysis. 2020. V. 12. № 8. P. 1157.

  3. Rohrschneider L. Die vorausberechnung von gaschromatographischen retentionszeiten aus statistisch ermittelten “polaritäten” // J. Chromatogr. A. 1965. V. 17. P. 1.

  4. Rohrschneider L. Eine Methode zur Chrakterisierung von gaschromatographischen Trennflüssigkeiten // J. Chromatogr. A. 1966. V. 22. P. 6.

  5. Rohrschneider L. Eine Methode zur Charakterisierung von gaschromatographischen Trennflüssigkeiten : II. Die Berechnung von Retentionsverhältnissen // J. Chromatogr. 1969. V. 39. P. 383.

  6. McReynolds W.O. Characterization of some liquid phases // J. Chromatogr. Sci. 1970. V. 8. P. 685.

  7. Abraham M.H., Ibrahim A., Zissimos A.M. Determination of sets of solute descriptors from chromatographic measurements // J. Chromatogr. A. 2004. V. 1037. P. 29.

  8. Abraham M.H. Scales of solute hydrogen-bonding: Their construction and application to physicochemical and biochemical processes // Chem. Soc. Rev. 1993. V. 22. P. 73.

  9. Долгоносов А.М., Рудаков О.Б., Суровцев И.С., Прудковский А.Г. Колоночная аналитическая хроматография как объект математического моделирования. Воронеж: ГЕОХИ РАН – Воронежский ГАСУ, 2013. С. 400.

  10. Juvancz Z., Cserhaiti T., Markides K.E., Bradshaw J.S., Lee M.L. Characterization of some new polysiloxane stationary phases by principal component analysis // Chromatographia. 1994. V. 38. P. 227.

  11. Долгоносов А.М., Зайцева Е.А. Характеристика полярности неподвижной фазы в газовой хроматографии на основе теоретического описания межмолекулярных взаимодействий. I. Случай отсутствия водородных связей // Сорбционные и хроматографические процессы. 2014. Т. 14. № 4. С. 578.

  12. Долгоносов А.М., Зайцева Е.А. Характеристика полярности неподвижной фазы в газовой хроматографии на основе теоретического описания межмолекулярных взаимодействий. II. Случай водородных связей // Сорбционные и хроматографические процессы. 2015. Т. 15. № 3. С. 321.

  13. Зайцева Е.А., Долгоносов А.М. Теоретическая оценка характеристик селективности газохроматографических неподвижных фаз // Сорбционные и хроматографические процессы. 2018. Т. 18. № 5. С. 676.

  14. Зайцева Е.А., Долгоносов А.М. Трехпараметрическая модель межмолекулярных взаимодействий как основа для классификации и выбора неподвижных фаз для газовой хроматографии // Сорбционные и хроматографические процессы. 2019. Т. 19. № 5. С. 525.

  15. Долгоносов А.М. Полярность и гидрофильность — фундаментальные независимые характеристики хроматографических неподвижных фаз // Сорбционные и хроматографические процессы. 2015. Т. 15. № 3. С. 312.

  16. Долгоносов А.М., Зайцева Е.А. Модель межмолекулярного взаимодействия с образованием водородной связи и ее применение для характеристики селективности хроматографических фаз на примере полиэтиленгликолей // Журн. структ. химии. 2020. Т. 61. № 8. С. 1300.

  17. Долгоносов А.М., Зайцева Е.А. Факторы, определяющие селективность неподвижных фаз к геометрическим изомерам жирных кислот в анализе методом ГЖХ // Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 12. С. 1119.

  18. Долгоносов А.М. Модель электронного газа и теория обобщенных зарядов для описания межатомных взаимодействий и адсорбции. М., ЛИБРОКОМ, 2009. 167 с.

  19. Долгоносов А.М. Обобщенный заряд в описании адсорбции в области Генри // Журн. физ. химии. 2002. Т. 76. № 6. С. 1107.

  20. Долгоносов А.М. Теория обобщенных зарядов для межатомных взаимодействий // Журн. физ. химии. 2001. Т. 75. № 10. С. 1813.

  21. Reinganum M. Kräfte elektrischer Doppelpunkte nach der statistischen Mechanik und Anwendung auf molekulare und Ionenwirkungen // Annalen der Physik. 1912. Bd. 343. № 8. S. 649.

  22. Keesom W.H. Die van der Waalsschen Kohäsionskräfte // Phys. Zeit. 1921. V. 22. P. 129–141.

  23. Debye P. Van der Waals cohesion forces // Phys. Zeit. 1920. V. 21. P. 178.

  24. Falkenhagen H. Kohäsion und Zustandsgleichung bei Dipolgasen // Phys. Zeit. 1922. V. 23. P. 87.

  25. Долгоносов А.М. Модель образования водородной связи между молекулами пара и жидкости // Журн. структ. химии. 2020. Т. 61. № 7. С. 1107.

  26. Долгоносов А.М. Представление о водородной связи, следующее из теории обобщенных зарядов // Журн. структ. химии. 2019. Т. 60. № 11. С. 1765.

  27. Dolgonosov A.M. Calculation of adsorption energy and Henry law constant for nonpolar molecules on a nonpolar uniform adsorbent // J. Phys. Chem. B. 1998. V. 102. P. 4715.

  28. Долгоносов А.М. Связь энергии адсорбции с индексом Ковача, вытекающая из теории обобщенных зарядов // Сорбционные и хроматографические процессы. 2015. Т. 15. № 2. С. 168.

  29. http://www.cambridgesoft.com (электронный сайт ПО Сambridgesoft) (07.06.2021 г.).

  30. McReynolds W.O. Gas Chromatographic Retention Data. Preston. Technical Abstracts Co. Niles. 1966. P. 335.

  31. Прудковский А.Г., Долгоносов А.М. Инструмент для оценки индекса Ковача по времени удерживания вещества в газовой хроматографии // Журн. аналит. химии. 2008. Т. 63, №. 9. С. 935.

  32. Долгоносов А.М., Прудковский А.Г. Барьеры внутримолекулярного вращения по температурной зависимости константы Генри в области нарушения жесткости адсорбированной молекулы // Журн. физ. химии. 2008. Т. 82. № 5. С. 931.

  33. Зайцева Е.А. Дис. … канд. хим. наук. Москва: Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН, 2021. 123 с. http://www.geokhi.ru/Thesis/2021/Кандидатские/Зайцева/Диссертация_Зайцева_ЕА.pdf (21.06.2021 г.)

  34. Пецев Н., Коцев Н. Справочник по газовой хроматографии. М.: Мир, 1987.

  35. Lu C., Guo W., Yin C. Quantitative structure-retention relationship study of the gas chromatographic retention indices of saturated esters on different stationary phases using novel topological indices // Anal. Chim. Acta. 2006. V. 561. P. 96.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Журнал аналитической химии

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал