Ю.А. Золотов - Общие вопросы, методы разделения (Основы аналитической химии, том 1) (1110133), страница 57
Текст из файла (страница 57)
Н в Нз !!ого" иг ! о Н! Для нахождения Х1/2200 О 0909 см Н =200/2450=0,0816 см; з= Н ! ыми: виеиия с двумя иеизвести 0 0909 = В /40+ С О 0816 = В /1 5+ С'.15; -з р = 0,83 (1.7 ' 1О-з) 22,09 млзмии. 0,83; С' = 1,7.10, -з, 22 09 = 0,075 си; Н -0 83/22,09+1,7.10 2/Н =20Г/0,075 = 2666 Отсюда Тогда 275 зз вюкны ы (толщи 2 и имеет эффективность аф„ческая КОЛ вой 2 и име и У=40 /м ип. альвая схо ВсетЬ КОЛОНКИ в и СЛУЧас МО Л1зи этой скорости ~т~к' з записать в зиле у ение Вап-Деемтера в Н А+В/у+С' шиа Отвоен кивают нулю и. Реши Р шаодиузо ззР~ авиевие дифферсицирук" ' тельво р 8.4.3.
Оценка размывании хроматографической полосы Теория хроматографии должна не только объаснить, но и количественно оцешпь статистически обусловленное размывание хроматографической пе. лосы. Размывание, приводящее к перекрыванию хроматографических пиков, происходит как в колонке, так и вне ее (внеколоночное размывание). Причи. ны размывания соединений в хроматографической колонке подробно рас- смотрены при изложении теории теоретических тарелок (см. Разд. 8.4.1) и кинетической теории (см.
Разд. 8.4.2). Внеколоночное размывание происхо- дит в устройстве ввода пробы, коммуникациях от устройства ввода пробы до колонки и от колонки до детектора, а также в самом детекторе. Теория хро- матографии позволяет оценить вклад каждого из этих факторов в размыва- ние полосы, т. е. ширину пика, н = 4а. Стандартное отклонение пика (о') или дисперсия (а ) являются результирующими всех случайных процессов на молекулярном уровне, вызывающих размывание. Для распределения Га- усса эффективность колонки (Н, М) связана с дисперсией.
ВЭТТ может быть определена как дисперсия иа единицу длины колонки ((,, мм): 1 Н= —, а (8.20) А причем о' выражают в тех же единицах (длины, времени или объема), что и Н. Так как Ф = ЦН,то Я=в (8.21) Н' Теория показывает, что дисперсии, в отличие от стандартных отклонений, статистически аддитивны. Поэтому при условии взаимной независимости различных факторов, приводящих к размыванию, наблюдаемая (суммарная) величина а' может быть представлена следующим образом: а' =а, +а,'+, (8.22) где о;,а„...,о'„— дисперсии, связанные с равновесным размыванием 2 2 2 компонента при его движении вдоль колонки, неравновесным или динамическим размыванием, связанным с сопротивлением переносу масс, диффузионными процессами в подвижной и неподвижной фазах, неравномерным перемещением потока подвижной фазы между частицами неподвижной фазы (или в порах сорбента), а также виеколоночными факторами размывания.
Тогда результирующее стандартное отклонение поН2 2 лосы а= — вычисляют как зД,а, . 4 276 ывание пика и записанн ые че ез слагаер, определяющие Размыв и Н, комбинируя уравнения мыс исперсии, можн о выразить через величину, ко (8.20) и (8.22): 2 2 2 1 8.23 а а,, + а ( ) Н= †= — . — .— 2. ад каждого из механиз„ ,ядно представить, например мов етического размывания в ВЭ с ф ров азмывания пика ого из отдш2ЬИЫХ Относительный вклад квжд „. Инте уравнения Ваиической системы: ср ис,т р род хрома "Ра ии На р Яесмду у"нее - и остной хроматогр азмывание х матогр в внеколоночное Раз 2 в лучших конструкШ""' Р" ого обьема систесводитсл к ования выбирают так мы а условия хроматогр "Ро двуазя основными ф и размывания поло глашзы~ обр~" " виоснзь примерно Равный в~~ в последнем случае они должны вносить 8 4.4.
Селекгивиость и Разре и со бента и еление основано на селективност р фического разделения индиа ест смеси на индиа коэ ициих хроматографические параметры. сит селективности явля- вить и а и разрешение Я,. Коэ ициеит ент селективносзпи а и разр ительной подвижности аиия или относ ется мерои отн осительного удержив разделяемых вешесгв: Д /~ /с )22 М, (8.24) сы, х оматографичес«ого пик а, связанные с Стандартные отклонения Р, 05 0 011 0,009 и 0 045 см факюра~н Размыв 6) ффааианос2ь (Н сы) к анна, состаалянп 00 ' ' оленки вескольк ое лоиеиие ширины пика числите: а) стандартное стал кого фактора в Рю Размывание пика, %. 7 длиной 10см;в)вклал 2 =0,00225 см1, тогда а=0,04 0 0111+ 0,009'+0,045 = еы иа разаьпавие отклонение (0,045), связанное с влиянием разиызаии -2 6) Н = а'/з'. = 2, 25 10 см; с ", т.
е. ВЭТОМ с ма иой дисперсии, т. е. в)100о', а =, в,, о, =1 1 , 5,4%, 3,6% и 91% от сум р практич о им фактором размывания полосы. практически связана с одним анто Это термодинамическая характеристика, зависящая при постоянной темпе ратуре только от природы разделяемых соединений и свойств подвижной и неподвижной фаз. При а = 1 разделение соединений в данных условиях невозможно. Только вещества с разными 27 будут перемещаться вдоль колонки с разными скоростями, что и приводит к их хроматографическому разделению. Для разделения нужно так подобрать подвижную и неподвижную фазы, чтобы хэ м.0 .
Величину 1 2' /с можно изменять, , варьируя 21, 'г;, а также К . При малых х' компоненты, как уже указывалось, слабо удерживаются колонкой и наблюдается плохое деление. П и больших р ших /с разделение улучшается, но увеличивается время хроматографирования. Огпимальные значения х' = 1,5 — 4. Разделение двух соседних пиков характеризуется разрешением Я, (разрешение пиков), которое описывается уравнением (8.25) где и, и из — ширина пиков, измеренная у их основания. Если для двух близких пиков 1апаапа 1ааа аа й йч 1аааа $М и | 1ааа 1аа 4Ф 1аа,Рг (аа 166 1аа 14? 1!г 114 116 Рис. 8.7.
Зависимость числа теоретических тарелок, необходимою для разделения веществ А и В, ог а ление смеси двух веществ. Оптимизация разделения сводится к выбору лучщего сочетания параметров, входящих в уравнение (8.28). Например, для уве личения 11 в два раза нужно увеличить эффективность Ф или длину ко- Х попки 2, в четыре раза. На величину й, в большей степени влияет коэффициент селективности: при изменении а от 1,02 до 1,04 Я, увеличивается в два раза. Для сильноудерживаемых веществ, когда 1с' ~ 1, число теоретических тарелок определяется ( Я, = 1): (8.26) Рис. 8.6, Зависимость степени разделения смеси двух аеществ от эффективности колонки и селекгнввости сорбента: а — высекав селективиость, ио плохая эффективность; б высокая эффективность, во плохая селективиосгь; в — высокая эффективность, достаточная се- лекгиввость г А1 = 16(-а-) 278 279 Я,= — =— к гя из и'1 Как видно из уравнения (8.25), разрешение пиков зависит от их ширины и от расстояния между максимумами пиков.
Учитывая уравнения (8.7), (8.21) и (8.24), приходим к выводу, что разрешение — функция эффективности Ф, коэффициента селективностн а н емкости /с' колонки: й, =- Ь: —, . (827) И з этого уравнения легко рассчитать число теоретических тарелок, необходимое для разделения с заданным разрешением: Фж!бЯ, —, — . (8.28) На рис. 8.6 показано влияние эффективности колонки и селективности сорбента на разде- 1бп У= —,. (а — 1) Как видно из рис.
8.7 (при постоянном параметре Я, ), чем меньше коэффициент селективности а, тем большее число Ф необходимо для разделения двух веществ. Для количественного разделения компонентов вполне достаточно, чтобы Я, = 1,5 (бп-разделение). При этом пики разделены практически до нулевой (базовой) линии. Если Я,=1, то расстояние между пиками 4о (4п- разделение). Этого вполне достаточно для количественного анализа, так как перекрывается только 2% плошади пиков. Эффекпшиость хромато~рафической колонки У = 4200 тарелок, время удерживаних компонентов гв = 15,05 и 1в =14,82 мин. Какова степень РазРешеииа этих д 2 соединений иа колонке? Сколько теоретических тарелок нотр у и еб ется, чтобы и пр этом времени удерживания разрешение стало равным единице. ии е? Учтем, что для близлежащих пиков м, =и,, д, = Ьгв1'и и Агв = 0,23 мин. Далее находят ширину пиков у основания: (8.29) А; = я[а;е(с) — ао) 1 1,г 184 1ря Ю' г 8.5.2.
Общие сведении о детекторах Рнс. 8.10. Логарифмическая за- виснмссгь отклика детектора от концентрации вещества: аб — линейная область Поэта ПозтомУ ч ===4 15,05/з14200 =0,92 мнн; Д, =0,23/0,92=0,25. Если ДГя =ю=0,23 мин,то Я, =1,тогда И=16(15,05/0,23) =68506 таРело . тарелок. 8.5. .. Аппаратура и обработка хроматограмм 8.5.1.
Схема хроматографа 1 г Х роматографическое разделение осущ ествляют в приборах — хроматографах, блоксхема хроматографа приведена на рис. 8.8. В ;г 7, современных хроматографах широко п именают овнои узел хроматографа — колонка. Колонки бывают металлические, стеклянные и пластиковые. оличество вещества, выходящего из 5 колонки, регистрируют с помощью детектора, сигналы которого записывают в виде хроматоРис. 8.8. Блок-схема хромато- гРамм.
графа: 1 — система подачи подвиж- Сов м ион фазы (баллон с газо, - чные дет ременныи хроматограф может вюлоч ть м, на- несколько колонок н различные дет а сос шш ж чные детекторы, а также фазы); 2 — дозатор; 3 — к и ндкои подвижной автоматическое устройств о лля подготовки и ввода ка; 4 — детекго; 5 — - т — дозатор; — колон- пробы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
