Если вы действительно хотите достичь идеальной очистки ваших образцов, то освойте настройки разрешения. Я уже обсуждал параметр селективности в уравнении разрешения, а теперь я хочу рассмотреть подробнее еще один важный фактор – эффективность колонки. Я не люблю, когда в моей кухонной раковине скапливается большая стопка тарелок, но мне очень нравится большая стопка теоретических тарелок в моей хроматографической колонке. Читайте далее и вы поймете, почему.

Мой двоюродный брат, только что вернувшийся из поездки в Азию, показывал мне фотографии Великой Китайской стены. Некоторые ступени выглядели очень высокими, до 50 см, и на изображениях было видно, что моему брату приходилось высоко поднимать ноги, чтобы подниматься по этим ступеням. Я рассматривал фотографии и думал о том, насколько утомителен и неэффективен подъем по таким большим лестницам в сравнении с восхождением по маленьким ступенькам.

Возможно, сейчас вы думаете, какое отношение имеют ступени Великой Китайской стены к хроматографии. Но если вы следили за моим блогом, то знаете, что мой мозг ассоциирует с хроматографией абсолютно все. На самом деле, эти ступени напомнили мне об эффективности колонки, которая измеряется числом теоретических тарелок.

Я уже уделял этому внимание, но мне бы хотелось вернуться к решению вопросов, связанных разрешением в хроматографии. Я уже описывал разрешение в общем виде. А также подробно разбирал вопросы селективности и как выбор подвижной фазы и неподвижной фазы может повлиять на разрешение.

Как насчет того, чтобы рассмотреть уравнение разрешения прямо сейчас?

Эффективность колонки или число теоретических тарелок является важным фактором, который может увеличить разрешение. Если все переменные в уравнении разрешения остаются постоянными, кроме числа теоретических тарелок, то значение разрешения пропорционально квадратному корню из этого числа.

Поэтому увеличение числа теоретических тарелок, например, в 4 раза, увеличит разрешение в 2 раза.

Позвольте мне изложить здесь немного базовой информации по данной теме. Мартин и Синг в своей модели хроматографии разделили хроматографическую колонку на отдельные секции, которые они назвали теоретическими тарелками. Каждая такая тарелка представляет собой теоретическое расстояние, необходимое для одного этапа адсорбции-десорбции компонентов образца между неподвижной и подвижной фазой (см. рисунок ниже). Число теоретических тарелок часто используется для определения эффективности колонки и варьируется от 100 до 106.

Чем больше теоретических тарелок доступно в колонке, тем больше уравновешивания между неподвижной и подвижной фазами и тем лучше качество разделения.

Эффективность колонки можно рассчитать следующим образом:

Где t_R — время удержания, w — ширина пика базовой линии, b_0.5 — ширина пика на середине высоты.

Для колонки с заданной длиной L количество тарелок зависит от расстояний между ними, известное как высота тарелки (H). Чем больше число теоретических тарелок, тем меньше расстояние между ними. Высота тарелки часто называется «высотой, эквивалентной теоретической тарелке» (HETP) и может быть выражена следующей формулой:

Значение высоты тарелки определяет, насколько эффективно была наполнена колонка.

Это аналогично тому, что я бы предпочел подниматься по лестнице с большим количеством маленьких ступенек, нежели восходить по высоким ступеням Великой Китайской стены.

Условием эффективного разделения является высокое значение числа теоретических тарелок (N) и низкое значение высоты теоретической тарелки (H). 

Все эти теоретические расчеты вы можете наблюдать на практике в своих хроматографических работах. В реальности число теоретических тарелок (N) в колонке влияет на дисперсию пика, полученного при прохождении вещества через эту колонку. Чем больше теоретических тарелок в колонке, тем меньше дисперсия, т.е. пики получаются более узкие и менее размытые, и, следовательно, удается достичь лучшего разделения.

Интуитивно понятно, что самым простым способом повышения эффективности колонки могло бы быть просто увеличение длины колонки.

При увеличении длины колонки число тарелок тоже увеличится, пики станут более узкими, и таким образом увеличится эффективность разделения. Однако увеличение длины колонки значительно увеличит и время выполнения хроматографических работ.

Поэтому следует рассмотреть, какие еще параметры могут быть изменены для повышения эффективности колоночной хроматографии. Как вам это сделать? Я поделюсь некоторыми идеями в следующей статье этого блога, поэтому обязательно загляните сюда в ближайшее время, чтобы иметь полное представление о способах повышения эффективности.

Не беспокойтесь, если походы на природу привлекают вас больше, чем популярные туристические достопримечательности. В природных пейзажах я также могу увидеть хроматографию. Читайте в других статьях, как горные вершины вдохновили меня на обсуждение селективности, неподвижных фаз и разрешения. Давайте посмотрим, с чем еще у меня ассоциируется хроматография.

До новых встреч,