Основные характеристики удерживания и разделения компонентов на хроматограмме.

Результатом хроматографического разделения исследуемой пробы является хроматограмма. Различают внутреннюю и внешнюю хроматограммы. Внутренняя хроматограмма – это распределение разделенных веществ вдоль колонки в виде отдельных полос (зон). Внешняя хроматограммма – это графическое изображение распределения веществ в элюате, кривая зависимости сигнала детектора хроматографа от времени или от объема элюата, прошедешего через колонку. (Элюат – подвижная фаза, выходящая из колонки и содержащая разделенные компоненты.)

Идеализированная внешняя хроматограмма представлена на рис. 1.4.

На внешней хроматограмме по оси абсцисс отложено время хроматографирования (можно отложить объем элюата), по оси ординат – аналитический сигнал детектора хроматографа, зависящий от содержания вещества в элюате и чувствительности детектора к компонентам анализируемого вещества.

На дифференциальной хроматограмме различают следующие составные части: 1 –точка ввода пробы; 2 – нулевая линия, участок хроматограммы, полученной при регистрации сигнала дифференциального детектора во время выхода из колонки чистой подвижной фазы; 5 – пик несорбирующегося компонента. Пик - участок хроматограммы, полученной при регистрации сигнала детектора во время регистрации одного из компонентов (или смеси нескольких неразделенных компонентов) ограничивается фронтом (3), соответствующим возрастанию концентрации компонента до максимальной, и тылом (4), отвечающим убыванию концентрации компонента в подвижной фазе.

Расширение полосы компонента по мере хроматографического разделения, ведущее к получению широкого хроматографического пика, называют размытием пика. Размытие может быть симметричным и асимметричным. В последнем случае образуется пик либо с размытым фронтом, либо с размытым тылом.

 

Первичные параметры удерживания

К числу первичных параметров удерживания относятся: время удерживания, объем удерживания и соответствующий им отрезок на хроматограмме расстояние удерживания (рис.).

Время от момента ввода анализируемой пробы до регистрации, максимума пика называют временем удерживания (элюирования) t_R данного компонента. Время удерживания каждого компонента складывается из двух составляющих – времени пребывания в подвижной фазе t_m и неподвижной фазе t_R':

_’ (1.1)

Значение t_m фактически равно времени прохождения через колонку несорбируемого компонента (газа-носителя в газовой хроматографии, элюата в жидкостной.)

Время удерживания t_R не зависит от количества пробы, но зависит от природы вещества и сорбента, упаковки сорбента, скорости подачи подвижной фазы и может меняться от колонки к колонке. Поэтому истинную способность данного вещества удерживаться в хроматографической колонке характеризуют исправленным временем удерживания t_R':

. (1.2)

Для характеристики удерживания часто применяется понятие удерживаемого объема V_R – объем подвижной фазы, который нужно пропустить через колонку с определенной скоростью, чтобы элюировать вещество:

, (1.3)

где F – объемная скорость потока подвижной фазы, см³/с.

Объем для вымывания несорбируемого компонента выражается через t_m:

(1.4)

Соответственно исправленный удерживаемый объем равен:

(1.5)

При постоянных условиях хроматографирования (скорость потока элюента, давление газа носителя, температура, состав фаз) значения t_R и V_R строго воспроизводимы и используются для идентификации веществ.

Массу вещества, вымываемого из колонки, можно найти по площади под кривой элюирования:

(1.6)

где с – концентрация, ммоль/мл; V – объем, мл

^ Эффективность разделения компонентов смеси

Цель хроматографии - разделение за приемлимый промежуток времени компонентов смеси на отдельные пики по мере их выхода из колонки. Разделение двух соседних пиков характеризуется коэффициентом разделения R, который определяется по уравнению:

R = 2(tR2 – tR1) / (b2 + b1) = ∆VR/(b2 + b1), (4)

где b1 и b2 - ширины пиков у основания для компонентов 1 и 2 смеси. Коэффициент разделения зависит от двух факторов – остроты пиков и расстояния между максимумами пиков.

Эффективность (селективность) разделения компонентов смеси определяет ширину пика (размывание пика), она зависит от таких параметров колонки, как скорость газа-носителя, размера частиц адсорбента, диаметра колонки.

Разделение пиков зависит от селективности колонки, которая определяется свойствами подвижной и неподвижной фаз).

Параметры эффективности разделения:

- коэф. селективности (α): α= /

- коэф. разделения (Rs) (ф-лу см. выше)