Основи теорії та основні поняття процесу хроматографічного розділення
Процес хроматографічного розділення дуже складний, тим не менш, його окремі стадії можуть бути змодельовані і представлені в вигляді рівнянь, досить точно і вірно відображають реальний процес. Без знання того, що таке утримування, ефективність, селективність, навантажувальна ємність, неможливо підійти до вирішення практичних завдань з ВЕРХ, постійно виникають перед дослідником незалежно від того, в якій області він працює.
1.1 ЕФЕКТИВНІСТЬ І Селективно
Хроматографія - це метод розділення компонентів суміші, заснований на розходженні в рівноважному розподілі їх між двома несмешивающимися фазами, одна з яких нерухома, а інша рухома. Компоненти зразка рухаються по колонці, коли вони знаходяться в рухомій фазі, і залишаються на місці, коли знаходяться в нерухомій фазі. Чим більше спорідненість компонента до нерухомій фазі і чим менше - до рухливої, тим повільніше він рухається по колонці і тим довше в ній утримується. За рахунок відмінності в спорідненості компонентів суміші до нерухомої і рухомий фазами досягається основна мета хроматографії - поділ за прийнятний проміжок часу суміші на окремі смуги (піки) компонентів по мірі їх просування по колонці з рухомою фазою.
З цих загальних уявлень ясно, що хроматографічне розділення можливо тільки в тому випадку, якщо компоненти зразка, потрапляючи в колонку при введенні проби, по-перше, будуть розчинені в рухомій фазі і, по-друге, будуть взаємодіяти (утримуватися) з нерухомою фазою. Якщо при введенні проби якісь компоненти знаходяться не у вигляді розчину, вони будуть відфільтровані і не будуть брати участь у хроматографічному процесі. Точно так само компоненти, що не взаємодіють з нерухомою фазою, пройдуть через колонку з рухомою фазою, що не розділяючись на компоненти.
Приймемо умова, що якісь два компонента розчиняються у рухомій фазі і взаємодіють з нерухомою фазою, тобто хроматографічний процес може протікати без порушень. У цьому випадку після проходження суміші через колонку можна отримати хроматограми виду а, б або в (рис. 1.1). Ці хроматограми ілюструють хроматографічні поділу, що відрізняються ефективністю (а і б) при рівній селективності і селективністю (Б і в) при рівній ефективності. p> Ефективність колонки тим вище, чим вже пік виходить при тому ж часу утримування. Ефективність колонки вимірюється числом теоретичних тарілок (ЧТТ) N : чим вище ефективність, тим більше ЧТТ, тим менше розширення піку
В
Рис. 1.1. Вид хроматограми залежно від ефективності і селективності колонки: а - звичайна селективність, знижена ефективність (менше теоретичних тарілок), б - звичайні селективність і ефективність; в - звичайна ефективність, підвищена селективність (більше ставлення часів утримування компонентів)
В
Рис. 1.2. Параметри хроматографічного піку і розрахунок числа теоретичних тарілок:
t R - час утримування піку; h - висота піку; W 1/2 - ширина піка на половині його висоти
спочатку вузької смуги по мірі проходження її через колонку, тим вже шик на виході з колонки. ЧТТ характеризує число ступенів встановлення рівноваги між рухомою і нерухомій фазами. ЧТТ легко визначити за хроматограмі (рис. 1.2) подальшою формулою:
N = 5,54 (t R /W 1/2 ) 2
Знаючи число теоретичних тарілок, припадає на колонку, і довжину колонки L (мкм), а також середній діаметр зерна сорбенту dc (мкм), легко отримати значення висоти, еквівалентній теоретичної тарілці (ВЕТТ), а також наведеною висоти, еквівалентній теоретичної тарілці (ПВЕТТ):
ВЕТТ = L/N ПВЕТТ = BЕTT/d з
Маючи значення ЧТТ, ВЕТТ і ПВЕТТ, можна легко порівнювати ефективність колонок різних типів, різної довжини, заповнених різними за природою і зернения сорбентами. Порівнюючи ЧТТ двох колонок однієї довжини, порівнюють їх ефективність. При порівнянні ВЕТТ порівнюють колонки з сорбентами однакового зернения, що мають різну довжину. Нарешті, величина ПВЕТТ дозволяє для двох будь-яких колонок оцінити якість сорбенту, по-перше, і якість заповнення колонок, по-друге, незалежно від довжини колонок, зернения сорбенту і його природи.
Селективність колонки відіграє велику роль в досягненні хромато-графічного поділу. Селективність колонки О± визначається відношенням наведених часів утримування двох піків по наступному рівнянням:
О± = (t R 2 -t 0 )/(t R 1 -t 0 )
де t 0 - час утримування несорбіруемого компонента; t R 1 і t R 2 - часи утримування компонентів 1 і 2.
Селективність колонки залежить від дуже багатьох факторів, і мистецтво експериментатора у великій мірі визначається умінням впливати на селе...
