Влияние температуры на размывание хроматографического пика.

Эффективность колонки, которая является мерой размывания хроматографической полосы, выражают обычно через высоту, эквивалентную теоретической тарелке.

Высота тарелки является функцией большого числа переменных, входящих в уравнение Ван-Деемтера, многие из которых зависят от температуры; вследствие этого высота тарелки меняется с температурой сложным образом.

Наиболее существенное влияние изменение температуры оказывает на величины коэффициентов диффузии разделяемых соединений в газе-носителе и в неподвижной жидкой фазе.

Установлено, что коэффициенты диффузии разделяемых соединений в газовой фазе пропорциональны температуре в степени 1.8. Так, при повышении температуры с 25 до 150 ^оС коэффициенты диффузии возрастают в 2 раза, а при повышении температуры до 310 ^оС – в 4 раза.

Таким образом, при работе с постоянными давлениями на входе и на выходе из колонки изменение скорости потока газа-носителя пропорционально изменению температуры колонки в степени -0.7.

Именно поэтому слагаемое в уравнении Ван-Деемтера увеличивается с ростом температуры колонки в степени 2.5.

В коэффициенте С уравнения Ван-Деемтеравсе три параметра k, d_f, D_l зависят от температуры.

Наименьшим является изменение с температурой величины d_f ², отражающее влияние коэффициента термического расширения жидкости. Так, например, для динонилфталата при повышении температуры от 0 до 150 ^оС d_f ² увеличивается на 20 %.

Коэффициент емкости колонки k быстро уменьшается с повышением температуры. Численное значение сомножителя сначала растет, поскольку при низких температурах k имеют высокие численные значения, проходит через максимум при k = 1, а затем при дальнейшем повышении температуры уменьшается.

Поскольку при оптимальном хроматографическом режиме значение k обычно несколько больше единицы, в большинстве случаев повышение температуры колонки будет вызывать увеличение численного значения этого сомножителя.

Наконец, коэффициенты диффузии разделяемых соединений в неподвижной жидкой фазе D_l быстро увеличиваются с повышением температуры. Коэффициенты диффузии разделяемых соединений в наиболее распространенных неподвижных жидких фазах увеличиваются с повышением температуры; логарифм коэффициента диффузии линейно связан с обратным значением абсолютной температуры.

Таким образом, с повышением температуры колонки численное значение d_f слегка возрастает, численное значение – сильно уменьшается, а численное значение – либо увеличивается, либо уменьшается в зависимости от величины k.

скорость потока, см/сек

6,0

3,0

0,3

0,6

0,9

15 0C

30 0C

45 0C

Рис. 23. Влияние температуры колонки на высоту, эквивалентную теоретической тарелке

Следовательно, с ростом температуры эффективность колонки должна улучшаться (высота, эквивалентная теоретической тарелке уменьшается), однако при любой постоянной температуре невозможно выбрать скорость потока газа-носителя такой, чтобы обеспечить максимальную эффективность колонки для всех разделяемых веществ, различающихся температурами кипения.