11. Оценка эффективности и селективности хроматографической колонки.

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

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  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.

Н а 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.1.8).

12. Степень разделения компонентов и ее связь с параметрами хроматографической колонки.

Для оценки степени разделения компонентов можно использовать параметры хроматографической колонки. При этом общее уравнение для эффективности разделения имеет вид:

, (39)

которое позволяет установить влияние числа теоретических тарелок (n) и коэффициента емкости колонки для второго компонента (k₂) на величину степени разделения двух соединений.

С помощью этого уравнения можно рассчитать, какой эффективностью должна характеризоваться хроматографическая колонка для получения заданного значения степени разделения R_s при заданном значении емкости колонки по отношению ко второму компоненту k₂ и заданном значении относительного удерживания разделяемых компонентов .

Если в соотношении (39) число теоретических тарелок выразить через отношение длины колонки к высоте, эквивалентной теоретической тарелки , то поскольку в зафиксированных условиях процесса разделения большая часть параметров этого уравнения остается постоянными, величина степени разделения оказывается пропорциональной корню квадратному из длины хроматографической колонки .

Это соотношение показывает, что в первом приближении повысить эффективность процесса разделения можно простым увеличением длины колонки, при сохранении остальных параметров процесса разделения постоянными.

Первый сомножитель показывает, что достигаемое разделениепропорционально корню квадратному из числа теоретических тарелок nт.е. для увеличения разделения вдвое нужно увеличить эффективностьколонки в 4 раза. Например, увеличить длину колонки в 4 раза, при этомвремя анализа увеличивается также в 4 раза.

Если α = 1, то R_S = 0, т.е. разделения нет независимо от числа теоретических колонок n. Однако из характера функции α в уравнении видно, что наибольшее изменение могут привести к заметному увеличениюразделения, особенно для тех случаев, когда значения α близки к 1. Еслиза счет подбора условий разделения удается изменить α с 1,1 до 1,2, этоприводит к улучшению разделения в два раза. Очевидно, что значимымчленом является селективность системы.

Если емкость колонки (третий сомножитель) принимает значениеk = 0, то R_S = 0, т.е. разделение отсутствует − оба разделяемых компонента элюируются как несорбируемые вещества (взаимодействия с НЖФотсутствует). С ростом значения k степень разделения возрастает, приэтом скорость анализа уменьшается.

Как правило, если эффективность колонки недостаточна, а скорость анализа − важный фактор, то идут следующим путем. Для увеличения эффективности используют колонку с более мелким по зернистостисорбентом, хотя при этом увеличивается и давление в колонке.

Следует отметить, что эффективность колонки меньше влияет наразделение, чем селективность и коэффициент емкости, тем не менее повышению эффективности придается большое значение.

Влияние условий анализа на эффективность разделения

Любая хроматографическая колонка может заметно изменять свои разделительные свойства при изменении условий анализа. Наибольшее влияние оказывают скорость потока газа-носителяи температурапроцесса разделения.