Параметры разделения ФЛ в методе ТСХ

Важной характеристикой любого хроматографического процесса является изотерма сорбции. В адсорбционной хроматографии она носит название изотермы адсорбции. Изотерма адсорбции – это кривая зависимости концентрации вещества в неподвижной фазе (C _нф) от концентрации этого же вещества в подвижной (C _пф) фазе при постоянной температуре и условиях равновесия. Отношение этих концентраций и называют коэффициентом распределения D [27]:

Отношение количеств вещества в двух фазах определяет величину фактора емкости, в последнее время называемого фактором удерживания K. Величины D и K связаны между собой прямо пропорциональной зависимостью:

где V _нф и V _пф – объемы неподвижной и подвижной фаз соответственно.

Вид изотермы сорбции влияет на форму хроматографической зоны. Различают три основных формы изотермы: линейную, выпуклую и вогнутую (рис. 1.7). В области небольших концентраций большинство изотерм имеет линейный характер, при повышении концентраций линейная зависимость нарушается, и они становятся вогнутыми или выпуклыми.

 

Рис. 1.7. Связь между изотермой сорбции и формой пятна в ТСХ

 

В практической работе нелинейность изотерм является нежелательным фактором, поскольку приводит к изменению формы зон и влияет на эффективность хроматографического процесса.

В соответствии с коэффициентами распределения разделяемые компоненты переносятся подвижной фазой вдоль слоя сорбента, образуя отдельные зоны. Положение каждой зоны характеризуется величиной R_f, физический смысл которой определяется отношением скоростей движения зоны определяемого вещества и элюента. Поскольку на практике измерить эти величины трудно, величину R_f, называемую относительной подвижностью, определяют как отношение расстояния, пройденного веществом от точки нанесения пробы до центра зоны (Z_x), к расстоянию, пройденному элюентом от стартовой линии до линии фронта (Z_f):

Величина R_f является индивидуальной характеристикой соединения, хроматографируемого в данном растворителе, и изменяется от 0 до 1. Оптимальным для практической ТСХ является интервал измерения R_f от 0,2 до 0,8. При R_f = 0 вещество остается на линии старта, при R_f = 1 вещество не задерживается неподвижной фазой и движется с фронтом растворителя.

В идеальном случае R_f не зависит от концентрации раствора и присутствия других компонентов. Определяющую роль играет соотношение растворителей.

Из определения подвижности компонента следует другое выражение для измерения фактора удерживания. В данном случае величина K равна:

где величина (1- R_f) пропорциональна количеству растворенного вещества в неподвижной фазе, а величина R_f пропорциональна количеству растворенного вещества в подвижной фазе.

Селективность разделения двух веществ в тонком слое сорбента характеризует величина L, называемая коэффициентом разделения:

Чем больше величина L, тем лучше будет разделение, так как зоны компонентов будут располагаться друг от друга на большем расстоянии.

Эффективность процесса хроматографирования характеризует высота, эквивалентная теоретической тарелке (Н) и число теоретических тарелок (N).

Высоту, эквивалентную теоретической тарелке (ВЭТТ), можно рассчитать как отношение дисперсии (размывания) пятна к длине пути, пройденного пятном:

где σ_х – стандартное отклонение дисперсии пятна.

Число теоретических тарелок рассчитывается как отношение длины пути, пройденного растворителем от линии старта до линии фронта, к ВЭТТ: