лекции. Вопросы лекции

• Название: Вопросы лекции
• Анкор: ktrwbb
• Дата: 25.01.2023
• Размер: 5.13 Mb.
• Имя файла: лекции.docx
• Тип: Лекции; #903788
• страница: 6 из 6

Оценка параметров эффективности и селективности хроматографической колонки

Для того, чтобы разделение двух последовательных пиков стало заметным, необходимо, чтобы расстояние между максимумами пиков на оси времени (Δt) было больше, чем ширина пиков у основания, выраженная через их стандартные квадратичные отклонения.

Установлено, что достаточное разделение происходит лишь в том случае, если: Δt  = 2(σ₁+ σ₂).

При существовании соотношения Δt≤ (σ₁ + σ₂),перекрытие (наложение) пиков настолько велико, что оба компонента воспринимаются детектором как одно вещество.

Практически полное разделение происходит при условии:

             (33)

С помощью соотношений (31), (32) и (33) можно непосредственно установить, произошло разделение компонентов или нет. Однако величины Δt и σ настолько сильно зависят от внешних условий, что становится невозможным на их основе сделать какие-либо выводы  о параметрах разделительной колонки.

Подставив в уравнение (31) вместо Δt разность (t₂ - t₁) и разделив обе части уравнения на время удерживания первого компонента t₁,  получим   

                     (34)

Относительные величины   и   в уравнении (34) уже в значительно меньшей мере зависят от внешних условий и определяются главным образом параметрами колонки.

Из уравнения (34) следует, что главную роль в процессе разделения веществ в колонке играют:

-отношение значений абсолютных времен удерживания   ;

-относительные стандартные отклонения пиков    и  .

Таким образом, определяющими для процесса разделения веществ являются следующие два свойства хроматографической колонки:

• 
  первое характеризуется различием во времени, в течение которого колонка удерживает разделяемые компоненты, называется разделительным действием или селективностью и количественно оценивается величиной отношения   для двух разделяемых соединений;
  
• 
  второе определяет меру размывания каждого пика относительно среднего значения времени, т.е. относительную ширину пика, называется эффективностью разделения и количественно оценивается величиной отношения   для каждого из разделяемых компонентов.
  

Под селективностью в самом общем смысле понимают способность хроматографической системы (сорбента и подвижной фазы) делить данную пару соединений. Как видно из изложенного в предыдущих разделах, роль хроматографической системы сводится, прежде всего к тому, чтобы обеспечить различие в скоростях перемещения компонентов. Чем больше это различие, тем сильнее раздвинуты максимумы пиков или пятна на пластине и тем лучше их разделение. Поэтому представляется логичным в качестве меры селективности использовать отношение скоростей перемещения компонентов.

Коэффициент селективности a является мерой относительного удерживания или относительной подвижности разделяемых веществ:

                    (35)

где t^'_R1 и t^'_R2- исправленное время удерживания соответственно веществ 1 и 2, V_R’1и  V_R’2- исправленный удерживаемый объем соответственно веществ 1 и 2, k^'₁ и  k^'₂ - коэффициенты емкости этих веществ.

Если α = 1, разделение компонентов сложного вещества невозможно, так как их характеристики одинаковы и на хроматограмме образуется один пик.

Для разделения компонентов необходимо подобрать такие условия, чтобы разделяемые  вещества перемещались по колонке с разными скоростями. Это достигается главным образом подбором соответствующей подвижной и неподвижной фазы. Так как a зависит от коэффициентов емкости k^' разделяемых компонентов, то повысив селективность разделения этих компонентов можно, увеличить объем неподвижной фазы, т. е. увеличив длину колонки и объем содержащегося в ней сорбента или неподвижной жидкой фазы.

На хроматограмме пики компонентов анализируемой смеси могут иметь различный вид. Они могут быть расположены совершенно отдельно друг от друга или в большей или меньшей степени накладываться друг на друга (рис.9).

Рисунок 9. Хроматографические пики при неполном разделении компонентов

Разделение двух соседних хроматографических пиков характеризуется разрешением R_s, (критерием разделения) которое описывается уравнением

                  (36)

где ω_1, ω₂- ширина пиков у их основания. 

               (37)

Для плохо разделяющихся пиков предложено несколько критериев:

                         (38)   

                     (39)

Критерий разделения меняется от 0 до бесконечности. Полное разделение пиков достигается при R_s=1.

Кроме того критерий разделения можно представить в виде произведения:

                                   (40)

Где K_c критерий селективности, который показывает избирательность хроматографической колонки по отношению к данной паре разделяемых веществ. Он показывает увеличение расстояния между максимумами в ходе хроматографического разделения:

Рисунок 10.  Схема хроматографического разделения

                    (41)

Данная формула удовлетворительно описывает избирательность колонки с большими значениями времен удерживания. Если хотят охарактеризовать избирательность колонки для слабосорбирующихся веществ, в данную формулу подставляют исправленные времена удерживания.

Для количественного разделения компонентов вполне достаточно, чтобы R_s имело значение от 1 до 1,5. При R_s = 1 перекрывается только 2% площади пиков, при R_s = 1,5 два соседних пика разделены практически до нулевой (базовой) линии.