Кто-нибудь "загружается" на тему загрузки образца в хроматографии? 

Аналитическая и препаративная хроматография различаются во многом, и то, какое количество образца можно загрузить в колонку, является одной из спорных тем. Хроматографисты-аналитики недовольны идеей загрузки больших объемов образца, тогда как пользователи, работающие с препаративной хроматографией, игнорируют эту проблему. Почему? Чтобы узнать ответ на этот вопрос, читайте далее.

Я большой любитель чая. Я пью его круглый год и особенно наслаждаюсь им в холодные осенние и зимние вечера. Несколько вечеров назад, я заваривал себе чай через ситечко, чтобы листья не попали в чашку. Но я торопился вернуться на диван и досмотреть вечернюю телепередачу. Ситечко было переполнено листьями, а я, не имея терпения, добавил слишком много воды, так как я очень торопился, чтобы успеть к просмотру своей любимой телепередачи. Листья просто не успели забрать в себя влагу, и вода перелилась.

В результате такой скорости и эффективности мне пришлось ликвидировать последствия и вытирать горячую воду. Затем я снова заварил чашку чая, но на этот раз намного осторожнее.

Недавно на мой стол случайно попал график, демонстрирующий зависимость  эффективности колонки от загрузки колонки в хроматографии. Я улыбнулся, так как вспомнил о разлитом кипятке и неудачно заваренной чашке чая. Все эти модные рекомендации могут быть полезны, но если вы неаккуратны, и резко перегрузите свою колонку, вы столкнетесь с большими неприятностями. Особенно в погоне за эффективностью.

Позвольте мне привести для вас немного справочной информации.

Загрузка в хроматографии подразумевает количество вещества, загружаемого в колонку, выраженное в граммах на 1 грамм адсорбента. Невозможно с точностью определить, какое количество образца можно считать слишком большой загрузкой, поскольку максимально возможная загрузка для разделения до базовой линии отличается для каждого отдельного случая и зависит от коэффициента разделения (α) и коэффициента удержания (k’).

Тем не менее, полезно рассмотреть соотношение высоты теоретической тарелки и эффективности колонки, прежде чем включать вашу хроматографическую систему. Общая взаимосвязь выглядит следующим образом:

Высота теоретической тарелки остается постоянной до определенного количества загружаемого образца, а затем с увеличением загрузки.

Эффективность в этом случае напоминает историю с разлитым чаем. Листья в ситечке впитывают определенное количество воды с определенной скоростью. Если налить слишком много воды, то она разольется и эффективность уменьшится. Эта точка невозврата называется «черт побери», когда разливается чай, и «точка перегиба» в хроматографии.

Зависимость высоты теоретической тарелки (H) от загрузки (B) приведена на графике ниже:

Точкой перегиба здесь называется место на графике, соответствующее положению B₀. Эта точка определяется как загрузка, при которой происходит увеличение высоты теоретической тарелки (H) на 10%.

При перегрузе колонки места на неподвижной фазе оказывается недостаточно для вводимого аналита. Проще говоря, перегруз колонки приводит к сокращению времени удержания, снижению эффективности колонки и уменьшению разрешения. На рисунке ниже посмотрите примеры хроматограмм при различной загрузке образца: 2,5 мг/г силикагеля (слева), 25 мг/г силикагеля (в центре) и 50 мг/г силикагеля (справа).

По мере увеличения количества образца соседние пики начинают перекрываться, как показано на рисунке выше. Пиковое перекрытие приводит к потере образца. Тем не менее, увеличение загрузки позволяет ускорить процесс и сэкономить ресурсы.

Итак, в случае аналитической хроматографии загрузка обычно ниже значения, которое приводит  к точке перегиба(BB₀). Совсем другая история с препаративной хроматографией.

Если я действительно хочу наполнить свою кружку доверху и не беспокоиться о возможном беспорядке, я должен быть уверен, что в нее может поместиться вся вода, которую я наливаю, чтобы заварив чай, я мог заняться своими делами.

Точно также препаративная хроматография почти всегда выполняется с условием B>B₀, это означает, что неподвижная фаза насыщена.

В препаративной хроматографии невозможно работать с очень низким объемом загрузки, поскольку время выполнения процесса в таком случае значительно увеличится. На практике загрузка в 30 мг образца обычно считается хорошим отправным значением для успешного разделения. Однако часто используют более высокие загрузки от 100 до 300 мг. Как уже говорилось прежде, объем образца сильно зависит от состава этого образца и от того, насколько легко разделяются его компоненты.

В качестве полезного примечания: значение загрузки B₀ может быть дополнительно увеличено путем увеличения коэффициента разделения (α) посредством соответствующего изменения подвижной фазы.

Я только что заметил, что мой мозг, кажется, был слишком занят темой перегруза. Моя предыдущая статья была посвящена тому, как избежать перегруза конденсора в процессе лиофильной сушки. Но теперь, когда я уже обсудил и вопрос перегруза в хроматографии, я спокойно могу перейти к другим темам. Я не хочу портить сюрприз, поэтому вам просто нужно периодически заглядывать в наш блог, чтобы не отставать от обсуждений.

До новых встреч,