Хроматографические параметры

Н а рис. 8.3 представлена идеализированная хроматограмма смеси двух веществ. По оси абсцисс отложено время хроматографирования (можно от­ложить объем элюата), по оси ординат — аналитический сигнал, зависящий от концентрации веществ в элюате (отклик А). Рассмотрим основные хрома­тографические параметры, характеризующие поведение вещества в колонке. Время от момента ввода анализируемой пробы до регистрации максимума пика называют временем удерживания (элюирования) t_R . Время удержива­ния складывается из двух составляющих — времени пребывания вещества в подвижной t_m и неподвижной t_s фазах:

Значение t_m фактически равно времени прохождения через колонку не-

сорбируемого компонента. Значение t_R не зависит от количества пробы, но

з ависит от природы вещества и сорбента, а также упаковки сорбента и может меняться от колонки к колонке. Поэтому для характеристики истиной удержи­вающей способности следует ввести исправленное время удерживания t'_R :

Для характеристики удерживания часто используют понятие удержи­ваемого объема V_R — объем подвижной фазы, который нужно пропустить через колонку с определенной скоростью, чтобы элюировать вещество:

где/⁷— объемная скорость потока, см³•с^-1.

Объем для вымывания несорбируемого компонента, мертвый объем, выражается через t_m: V_m = t_mF, и включает в себя объем колонки, не заня­тый сорбентом, объем коммуникаций от устройства ввода пробы до колонки и от колонки до детектора. Исправленный удерживаемый объем соответст­венно равен

При постоянных условиях хроматографирования (скорость потока, дав­ление, температура, состав фаз) значения t_R и V_R строго воспроизводимы и могут быть использованы для идентификации веществ.

Количество вещества, вымываемого из колонки, можно найти по пло­щади под кривой элюирования:

т= jcdV

о

где с — концентрация, ммоль/мл; V— объем, мл.

Полезным параметром в хроматографии может быть коэффициент удерживания (замедления) R — отношение скорости движения вещества к скорости движения подвижной фазы:

где L — длина колонки. Величина R показывает, какую долю времени веще­ство находится в подвижной фазе.

Д ля неудерживаемого вещества t_R - t_m и R =1. Если время пребывания в подвижной и неподвижной фазах одинаково (t_m = t_s ), то R = 0,5 . Очевидно, что R можно выразить через V_R :

(8.6)

Учитывая соотношение (8.5), получаем

Л юбой процесс распределения вещества между двумя фазами характе­ризуют коэффициентом распределения D (см. гл. 7). В данном случае D = c_s/c_m, где с_т и c_s — концентрации вещества в подвижной и непод­вижной фазах соответственно. Коэффициент распределения связан с хрома­тографическими параметрами. Действительно, отношение времени пребыва­ния вещества в неподвижной и подвижной фазах равно отношению коли­честв вещества в фазах cV :

Рис. 8.4. Зависимость формы хроматографических пи­ков (II) от вида изотермы сорбции (I)

При хроматографировании одновременно происходит разделение ве­ществ и размывание хроматографических пиков разделяемых веществ, при­водящее к ухудшению разделения. Остановимся на теоретических подходах, объясняющих эти два противоположных процесса хроматографии. Теория хроматографии призвана выявить причины размывания пиков и прогнозиро­вать эффективность разделения смеси веществ.

D = dc_s/dc_m.

I

в

Хроматографическое разделение определяется различной сорбцией компо­нентов смеси, что связано с природой сорбента и разделяемых веществ. На осно­вании сведений по термодинамике сорбции (адсорбции, растворения или ионного обмена) можно судить о возможности разделения смеси веществ. Теоретический подход, объясняющий размывание, основан на изучении форм изотерм сорб­ции — графической зависимости количества вещества в неподвижной фазе c_s от его концентрации в подвижной фазе с_т при постоянной температуре. Изотерма может быть линейной (а), выпуклой (б) или вогнутой (в) (рис. 8.4). Угол наклона изотермы определяется коэффициентом распределения