Оценка эффективности, селективности и разделительной способности хроматографических колонок
Одна из основных задач газовой хроматографии состоит в том, чтобы получить хорошее разделение. Для оценки хроматографического разделения компонентов пользуются тремя группами критериев. Первая группа критериев зависит от природы сорбента и сорбата, от температуры колонки и характеризует качество разделения в зависимости от различия адсорбируемости или растворимости разделяемых веществ. К критериям этой группы относятся степень разделения Селективность (степень разделения, α) хроматографической системы - избирательность, способность к специфическим взаимодействиям подвижной и неподвижной фазы с молекулами сорбата, обладающими определенными структурными признаками, приводящая к разной скорости перемещения концентрационных зон индивидуальных компонентов.
Если α21 = 1, то вещества не разделяются.
Критерий селективности определяется соотношением:
Для неразделяющихся веществ КС = 0 и стремится к 1 при полном разделении компонентов. Селективность жидкой фазы зависит от размеров колонки, природы газа-носителя, от количества введенной в колонку пробы. Селективность колонки зависит от многих факторов, варьируя которые можно подобрать оптимальные условия хроматографии интересующей экспериментатора смеси компонентов. Исходя из химической природы разделяемых компонентов, хроматографист должен выбрать подходящий состав растворителя (подвижную фазу) и соответствующий по химической природе сорбент. Определенное влияние на селективность имеют и такие термодинамические факторы, как температура и давление в колонке, изменяющие коэффициенты распределения веществ между подвижной и неподвижной фазами. Вторая группа критериев обусловлена кинетическими и диффузионными факторами, которые вызывают размывание хроматографических полос. К этим факторам относятся: размеры колонки, природа газа-носителя, скорость потока газа-носителя, температура колонки, количество вводимой в колонку пробы и т.д. Совокупность параметров хроматографического опыта, входящих во вторую группу, от которых так же, как и от селективности, зависит качество разделения, можно назвать общим термином - эффективность. Эффективность хроматографической колонки выражается числом теоретических тарелок или высотой, эквивалентной теоретической тарелке. Число теоретических тарелок зависит от длины колонки и свойств сорбента. ВЭТТ зависит только от типа сорбента и характера его упаковки в колонке. Третья группа критериев учитывает как различие в адсорбируемости или растворимости, так и размывание хроматографических полос. Это так называемые обобщенные критерии. Предложен критерий разделения (разрешения) RS, который связан как с селективностью, характеризующей избирательность, так и с числом теоретических тарелок, характеризующим ее эффективность: RS - расстояние между максимумами выбранных соседних пиков, деленное на полусумму их ширин у основания (выраженных в одних и тех же единицах измерения)
RS = 2(tR2- tR1) / (b0,5 1+b0,5 2)
Разрешение как параметр, характеризующий разделение пиков, увеличивается по мере возрастания селективности, отражаемой ростом числителя, и роста эффективности, отражаемой снижением значения знаменателя из-за уменьшения ширины пиков.
Кроме того используют следующие характеристики метода колоночной хроматографии: Фактор удерживания (коэффициент емкости), k' - один из основополагающих параметров удерживания в хроматографии, безразмерная величина, характеризующая удерживание вещества и равная отношению абсолютного объема удерживания к свободному объему колонки k’ = VN/Vсв.кол,
a также отношению приведенного времени удерживания к времени удерживания несорбируемого компонента
k’=tR/t0.
Таким образом, k’ показывает, какую долю времени вещество находится в подвижной фазе.
Другой процесс распределения вещества между двумя фазами характеризуется коэффициентом распределения D. В данном случае
D=Cнепод/Cподв
где Cнепод и Cподв - равновесная концентрация вещества в неподвижной и подвижной фазах соответственно.
|
21, и критерий селективности жидкой фазы КС.
