68. Как происходит размывание полосы (пика) вещества в хроматографической колонке? Какие виды размывания описывает уравнение Ван-Деемтера? Как определить эффективность колонки?

(+ см. вопрос 63)

К увеличению ширины пика (снижению эффектиности) помимо неидеальности процесса и нелинейность изотермы приводит диффузионное размывание и аппаратурные факторы.

Диффузионное размывание можно оценить с помощью уравнения Ван-Деемтера

В это уравнение входят три константы.

Рис. Зависимость высоты эквивалентной теоретической тарелки H от скорости газа-носителя U. А – коэффициент, учитывающий вклад вихревой диффузии, В - молекулярной (продольной) диффузии, С – сопротивлению массопереносу между фазами.

Константа В учитывает вклад молекулярной (продольной) диффузии, т.е. диффузии молекул в прямом и противоположном направлении движения подвижной фазы.

B =  D_m

где  - коэффициент извилистости, учитывающий ограничение пути в насадочной колонки; D_m – коэффициент диффузии анализируемого вещества в подвижной фазе.

Константа С_s учитывает сопротивление массопередачи в неподвижной фазе.

,

Таблица. Параметры, влияющие на высоту эквивалентную теоретической тарелке.

Величина	Обозначение	Размерность
Линейная скорость потока	u	смс-1
Коэффициент диффузии в подвижной фазе	Dm	см2с-1
Коэффициент диффузии в неподвижной фазе	Ds	см2с-1
Размер частиц сорбента	dp	см
Толщина слоя неподвижной жидкой фазы	ds	см
Внутренний диаметр колонки	d	см
Температура колонки	Т	оК
Объем жидкой фазы в колонке	VS	см3

Рис. Оценка эффективности и селективности хроматографического разделения.

Для оценки общего качества разделения используют критерий разделения R_s , X.13

где ₂ и ₁ – ширина пиков у их оснований, т.е. расстояние между точками пересечения касательных в точках перегиба пика с осью абсцисс (рис.2).

Рис. Зависимость хроматографического разделения от эффективности колонки.

Эффективность хроматографической колонки выражают числом теоретических тарелок или высотой, эквивалентной теоретической тарелке .

69. Что такое идеальная хроматография? Какие требования предъявляют к сорбентам жидкостной хроматографии с точки зрения установления равновесия?

— колонка предполагается однородной по длине и в любом сечении;

— все параметры разделения (скорость потока, давление и т.д.) в любом сечении колонки не

изменяются во времени (стационарный режим);

— подвижная фаза несжимаема, так что скорость движения ее одинакова в любом сечении

колонки;

— все кинетические процессы (сорбция, десорбция и т.д.) протекают быстро на хромато-

графической шкале времени и в любой момент времени система находится в термодинамическом равновесии;

— вкладом диффузионных процессов можно пренебречь;

— концентрация разделяемого компонента в подвижной фазе линейно связана с концентрацией в стационарной фазе (изотерма Генри);

— мольный парциальный объем подвижной фазы равен мольному парциальному объему чистого элюента.

Идеальная хроматографическая система, отвечающая всем этим требованиям, не реализуется

на практике, и любая реальная система в той или иной мере отклоняется от этих условий.

Бурное развитие метода жидкостной хроматографии связано с развитием ее высокоэффективного варианта и с разработкой для него аппаратуры и сорбентов. Отличительной особенностью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ) является использование сорбентов с диаметром частиц 2-10 мкм, что обеспечивает быстрый массоперенос при очень высокой эффективности.