Жидкостная хроматография при высоких давлениях - Энгельгардт Х.
Скачать (прямая ссылка):
Исправленный объем удерживания — это объем удерживания, из которого вычтен объем подвижной фазы.
Vn = Vr- Vm- (4)
Исправленный объем удерживания пропорционален объему неподвижной фазы Ks- Коэффициент пропорциональности равен термодинамическому коэффициенту разделения, который в распределительной хроматографии совпадает с коэффициентом распределении Нернста, если носитель не влияет на удерживание (ср. гл. VII).
VN = KVS. (5)
В адсорбционной хроматографии, как оказалось, целесообразно использовать нормированный исправленный объем удерживания, отнесенный к 1 г адсорбента (удельный объем удерживания).
у% = VN/gA, (5а)
где дд — масса адсорбента в разделительной колонке.
Однако поскольку времена удерживания находят непосредственно из хроматограммы, то обычно хроматографисты предпочитают пользоваться именно этими характеристиками, а не объемами удерживания, хотя последние являются более правильными характеристиками. Следует фазу же сказать, что времена удерживания можно сравнивать только при постоянной объемной скорости элюента,
16
Глава II
а объемы удерживания — при постоянном свободном сечении (для подвижной фазы) колонки. Точно определить свободное сечение колонки практически невозможно, поэтому в хроматографии приводят линейные скорости и. Отношение времен удерживания (вероятности удерживания) в неподвижной и подвижной фазах называют объемными, или массовым, отношением распределения к!.
= = Ч ~ ft> , (6)
to t0
Величина к’ не зависит от длины колонки и при скоростях потока меньше 5 см/с в жидкостной хроматографии не зависит также и от скорости подвижной фазы. Между значением к' и коэффициентом распределения в равновесных условиях существует следующая зависимость:
k’ = K(Vs/VM). (7)
Хроматографисты предпочитают пользоваться значением к\ а не К, поскольку точно определить величину Vm/Vs трудно. Получить хорошее хроматографическое разделение можно, только работая в линейной области изотермы. Пока сохраняется это условие, к' не зависит от величины пробы.
Отношение двух объемных отношений распределения при постоянных внешних условиях и одинаковой неподвижной фазе называют относительным удерживанием и обозначают буквой а.
_ ~ t0 _ t'R2 _ к'2 _ К2 ,8,
Относительное удерживание является мерой селективности, разделяющей системы. Чем селективнее неподвижная фаза удерживает один из двух компонентов, тем больше относительное удерживание обоих компонентов. Если а равно 1, то это означает, что в данной системе отсутствует термодинамическое различие между обоими компонентами и их нельзя разделить. Позднее мы подробно рассмотрим влияние величины относительного удерживания на разделение зон двух веществ. В равновесных условиях, которые в хроматографии почти всегда достигаются [1,2], относительное удерживание а является термодинамической характеристикой, зависящей при постоянной температуре только от природы соединений, входящих в пробу, и свойств неподвижной и подвижной фаз. Поскольку в жидкостной хроматографии высокого давления влиянием носителя никогда нельзя полностью пренебречь, то значение а меняется в зависимости от величины покрытия носителя неподвижной жидкой фазой. Определяя относительное удерживание различных соединений на одинаковых разделительных колонках при их продолжительном использовании, можно установить случайное изменение свойств разделительной колонки. Это испытание следует часто повторять.
Основы хроматографии
17
Б. Линейная скорость, пористость, проницаемость
Обычно вместо объемной скорости элюента F (см3/с) предпочитают пользоваться линейной скоростью.
Линейная скорость не зависит от поперечного сечения колонки и пропорциональна перепаду давлений вдоль колонки. Линейную скорость можно вычислить, если известно мертвое время, т. е. время вымывания инертного неудерживаемого компонента
u=L, 10, (9)
или объемная скорость F и свободное сечение q разделительной колонки
и = F/q = F/r2ner¦ (10)
Свободное сечение q заполненной разделительной колонки всегда составляет только часть полного сечения колонки и зависит от вида насадки. Если разделительная колонка заполнена стеклянными шариками, то на долю свободного сечения приходится примерно 40% поперечного сечения пустой колонки. Это справедливо лишь для равномерно заполненных колонок, для которых отношение внутреннего диаметра к среднему размеру частиц превышает 10. Долю свободного сечения не заполненной элюентом колонки, которая доступна для элюента, называют пористостью разделительной колонки. При использовании непроницаемых стеклянных шариков пористость ег равна 0,4 [4, 5].
Пористость еу хроматографической колонки можно рассчитать, исходя из отношения объемной скорости F и линейной скорости и [5, б].
F _ Ft0 _ Ft0 ur2n Lr2n V0
V0 — объем пустой разделительной колонки. Если колонка заполнена пористым материалом (например, силикагелем, окисью алюминия, кизельгуром, активным углем и т. д.), пористость всегда составляет примерно 0,85. Это означает, что свободное сечение колонки, заполненной этими пористыми материалами, примерно вдвое больше, чем пористость колонки, заполненной непроницаемыми частицами. Поскольку объем между частицами пористых и непористых материалов один и тот же, то, следовательно, объем пор пористых частиц практически равен объему между частицами. Поэтому различают подвижную фазу, «стоящую» в порах, и «движущуюся» подвижную фазу. Для полностью пористых частиц оба объема примерно одинаковы. Вследствие этого линейная скорость в колонке, регулярно заполненной непроницаемыми частицами, примерно вдвое больше, чем в колонке, заполненной пористыми частицами (при пвсгоянной объемной скорости и одинаковом перевале давлений).
