Колонка работает эффективно, если удается разделить пики выходящих рядом веществ. Широко используемая характеристика эффективности колонки, введенная по аналогии с ректификацией – число эквивалентных теоретических тарелок. Математическая модель хроматографической колонки представляет собой колонку с тарелками, на каждой из которых достигается равновесное распределение разделяемого вещества между фазами.
Число эквивалентных теоретических тарелок можно определить как среднее число актов поглощения – выделения n при прохождении молекулы через колонку (см. формулу (6)).
Для расчета n рисуют хроматограмму или профиль элюирования, как это показано на рис. 5, проводят касательные и определяют ширину пика w и объем элюирования Ve (обе величины в мл):
Рис. 5.
Ширина кривой элюирования w определяется скоростью подвижной фазы, и, главным образом, величиной зерен сорбента.
Поскольку хроматографический пик описывается кривой Гаусса, число эффективных теоретических тарелок n можно рассчитать по уравнению
n = (4Ve/w)2 (10)
Среднее расстояние между точками b и d (рис.1) равно одному элементарному шагу при разделении компонентов – высоте эквивалентной теоретической тарелки (ВЭТТ). ВЭТТ можно определить как отношение высоты хроматографической колонки (h) к числу теоретических тарелок n:
ВЭТТ = h/n (11)
Чем меньше ВЭТТ, тем выше эффективность колонки. На значение ВЭТТ влияет скорость диффузии и другие факторы. Неправильное, неоднородное заполнение колонки сорбентом приводит к увеличению ВЭТТ.
Хроматографию следует проводить в таких условиях, чтобы число эквивалентных теоретических тарелок было максимальным и, следовательно, ВЭТТ – минимальной.
Ниже более подробно рассмотрены бумажная, тонкослойная, ионообменная и гель-хроматографии.
4.7. Бумажная хроматография
Это метод разделения веществ на фильтровальной бумаге (обычно используют чистую целлюлозу высокой однородности). Движущей силой является капиллярное смачивание, обеспечивающее самопроизвольное течение растворителя по капиллярам целлюлозы. При этом отдельный капилляр, стенки которого образованы пучками целлюлозных волокон, можно сравнить со своеобразной микроколонкой.
Разработано много видов бумажной хроматографии – восходящая, нисходящая, радиальная, двухмерная.
Подвижность веществ характеризуют величиной Rf, которая равна отношению скоростей движения компонента (например, вещества 1) и фронта растворителя:
.
(12)
Отсюда с использованием уравнения (9) находим связь между Rf и коэффициентом распределения a:
Величину Rf можно рассчитать также как отношение путей, пройденных веществом 1 (H1) и фронтом растворителя (H0), поскольку время их прохождения одинаково и равно времени хроматографии
Rf = H1/H0 (13)
4.8. Тонкослойная хроматография (ТСХ)
ТСХ широко используется в биохимии как весьма удобный и эффективный метод разделения. Главное ее преимущество – быстрота разделения при хорошем его качестве. Неподвижная фаза в методе ТСХ представляет собой стеклянную пластинку или металлическую фольгу с нанесенным на нее тонким слоем какого-либо сорбента. За счет сил капиллярного смачивания растворитель быстро продвигается по пластинке, при этом происходит разделение веществ в соответствии с их коэффициентами распределения a.
Термин ТСХ объединяет несколько методов. В зависимости от природы применяемого тонкого слоя и, как следствие этого, механизма взаимодействия хроматографируемого вещества с неподвижной фазой, различают следующие виды ТСХ:
1) Адсорбционная хроматография.
Тонкий слой, чаще всего – силикагель, окись алюминия, кизельгур. Механизм распределения: адсорбция растворенного вещества на поверхности твердой фазы.
2) Распределительная хроматография.
Тонкий слой – слабоактивные сорбенты: целлюлоза, гипс, целит, силикагель, пропитанный водой. Механизм: распределение между неподвижной жидкой фазой, закрепленной на сорбенте, и подвижной фазой.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.