Share
تحضير ودراسة خواص مركبات بلورية سائلة كاطوار ثابـتـة في كروماتوغرافيا الغاز == Preparation and Characterization Of Liquid Crystalline Compounds as Stationary Phases in Gas Chromatography
Author name:
مارتن جورج شليمون
General topic:
Chemistry
Specific topic:
Chemistry
Degree:
Doctorate
University:
Al-Nahrain University - College Of Science - Chemistry Department
Language:
English
University location:
Baghdad
First pages:
25T1673 - p.pdf
Abstract:
تتضمن الاطروحة تحضير المركبات البلورية السائلة 4،4/ - بس - (4 - بروبوكسي بنزيليدين امينو)باي فنيل (2b) ، و2،5 - بس - [4 - (4/ بروبوكسي بنزيليدين امينو)فنيل] 1،3،4 اوكسادايازول (1f). تم تشخيص المركبات المحضرة، نوعيا باستخدام الطرائق الطيفية والمتمثلة بطيف الاشعة تحت الحمراء FTIR ، طيف الرنين النووي المغناطيسي1HNMR ، وباستخدام تحليل العناصر لكل من الكاربون، الهيدروجين والنيتروجين. كذلك تم دراسة الخواص البلورية السائلة للمركبات المحضرة باستخدام مسعر المسح التفاضلي ومجهر الضوء المستقطب المزود بمنصة تسخين، ولقد لوحظ ان هذه المركبات لها مدى ميزومورفي واسع مما يعطيها اهمية في استخدامها كاطوار ثابته في كروماتوغرافيا الغاز.لقد تم استخدم المركبين 2b و1f كاطوار ثابته بتحميلها على الساند الصلب كروموسورب وبنسب تحميل مختلفة (1%، 3%، 20%). تم تعبئة الاطوار الثابته في اعمده فولاذية، واستخدمت في فصل الهيدروكاربونات الاروماتية ( النفثالين، اسينافثين، اسينافثيلين، فينانثرين،انثراسين، والبايرين)، الكحولات (ميثانول، ايثانول، 2 - بروبانول، و1 - بروبانول)، وكذلك الايزومرات (اورثو، ميتا، بارا - زايلين). تم دراسة الخواص الكروماتوغرافيه للاعمدة المحضرة في درجات حرارة مختلفة، حيث استخدمت المديات (140 - 320) درجه مئوية للمركب 2b و(170 - 280) درجه مئوية للمركب 1f. تم اختبار ظروف الفصل للاعمده وذلك من خلال حساب عدد الصفائح المؤثرة في العامود ومعامل الفصل، ولقد لوحظ حدوث ظاهرة الطبخ الحراري بالنسبة للطور الثابت 2b مما سبب انخفاض في درجة الانتقال الحراري من الطور الصلب الى النيماتي، لذلك تم فصل الكحولات عند درجة الحرارة 180 درجه مئوية خلال العامود 20% 2b، وعند درجة الحرارة 240 درجه مئوية تم فصل الهيدروكاربونات الاروماتية في العامودين 1% و3% 2b. اما بالنسبة الى العامود 1f فقد تم الحصول على افضل فصل للهيدروكاربونات الاروماتية عند درجة الحرارة 220 درجه مئوية. كذلك تم حساب حجم الاحتجاز النوعي لكل من المواد المراد فصلها وفي كلا العامودين، وذلك لدراسة الخصائص الديناميكية الحرارية لهذه المواد في المركبات البلورية السائلة المحضرة كاطوار ثابته. لقد تم رسم اللوغاريتم الطبيعي لهذه الدالة مع مقلوب درجة الحرارة، وذلك لحساب الانثالبي (ΔH) والانتروبي (ΔS) لهذه المواد. تم ايضا حساب طاقة كبس الحرة (ΔG)، وقد لوحظ ان جميع القيم كانت سالبة مما يدل على ان عملية اذابة المحاليل في المركبات البلورية السائلة المستخدمة كاطوار ثابتة تحدث بصورة تلقائية.في هذه الدراسة تم حساب معامل الفعالية للمحاليل المراد فصلها وتحت ظروف التخفيف المتناهي، وكانت هذه القيم اصغر من واحد، مما يدل على ان هذه المحاليل تنحرف سلبيا عن سلوك المحاليل التي تعتبر كمحاليل مثالية. | This work involves the preparation of two liquid crystalline compounds, 4,4´ - bis - (4 - propoxybenzylidene amino)biphenyl (2b), and 2,5 - bis - [4 - (4´ - propoxybenzylideneamino)phenyl]1,3,4 - oxadiazole (1f). The prepared compounds were characterized qualitatively by using FTIR, 1HNMR, and elemental analysis (EA). The liquid crystalline properties of the synthesized compounds were verified using hot - stage polarizing microscope and differential scanning calorimetry (DSC). The prepared liquid crystal compounds have a wide mesophase range that gives useful properties to these compounds as stationary phases in Gas Chromatography (GC). Compounds (2b) and (1f) were prepared to be used as stationary phases by loading them separately on chromosorb W/HP 100 - 120 mesh size, as solid support with different loading ratios (1%, 3%, and 20%). The prepared stationary phases were packed through the stainless steal columns, and tested for separation of poly aromatic hydrocarbons PAHs (naphthalene, acenaphthene, acenaphthylene, phenanthrene, anthracene, and pyrene), alcohols (methanol, ethanol, 2 - propanol, and 1 - propanol), and positional isomers (o, m, and p - xylene).A chromatographic study of the interaction and elution characteristics of the studied analytes through the prepared columns was carried out at different column temperatures of, 140 - 320 ºC for 4,4´ - bis - (4 - propoxybenzylideneamino)biphenyl (2b) and 170 - 280 ºC for 2,5 - bis - [4 - (4´ - propoxybenzylideneamino) phenyl]1,3,4 - oxadiazole (1f). The best chromatographic conditions, efficiency, and selectivity of the columns for separation of PAHs, alcohols, and positional isomers were characterized by measuring the effective plate number of column (Neff.), resolution (Rs), and separation factor (α). It was found that the supercooling phenomenon has occurred with 2b column, which made a decrease in solid - nematic transition temperature. The best separation of alcohols was obtained at 180 ºC through 20% 2b column. PAHs could be separated through 3% and 1% 2b column at 240 ºC. The best chromatographic performance for separation of PAHs using 1f column was achieved at 220 ºC. This was related to the fact that the higher order of this liquid crystal occurred at these temperatures, which made the analytes interact more with the stationary phase. Specific retention volumes (Vg°) were calculated to study the thermodynamic behaviors of the analytes (solutes) on the liquid crystal stationary phases LCSPs (solution). From the plots of ln Vg° (mL.g - 1) versus 1/T (K - 1), the enthalpy (ΔH) and entropy (ΔS) of the solutions were measured. Gibbs free energy (ΔG) of the separated analytes at different temperatures was calculated. These values showed that the dissolution of the analytes on LCSPs were spontaneous. The study also included measurements of the activity coefficients at infinite dilution (γ∞). These values were < 1, which indicates a negative deviation of the solutions from ideality.
