Оценка эффективности и селективности хроматографической колонки.

Для того, чтобы разделение двух последовательных пиков стало заметным, необходимо, чтобы расстояние между максимумами пиков на оси времени (D t) было больше, чем ширина пиков у основания, выраженная через их стандартные квадратичные отклонения.

Установлено, что достаточное разделение происходит лишь в том случае, если:D t = 2(s₁ + s₂).

При существовании соотношенияD t £ (s₁ + s₂),перекрытие (наложение) пиков настолько велико, что оба компонента воспринимаются детектором как одно вещество.

Практически полное разделение происходит при условии:

D t ³ 3 (s1 + s2)

(26)

С помощью соотношений (24), (25) и (26) можно непосредственно установить, произошло разделение компонентов или нет. Однако величины D t и s настолько сильно зависят от внешних условий, что становится невозможным на их основе сделать какие-либо выводы о параметрах разделительной колонки.

Подставив в уравнение (24) вместо D t разность (t₂ - t₁) и разделив обе части уравнения на время удерживания первого компонента t₁, получим

. (27)

Относительные величины и в уравнении (27) уже в значительно меньшей мере зависят от внешних условий и определяются главным образом параметрами колонки.

Из уравнения (27) следует, что главную роль в процессе разделения веществ в колонке играют:

· отношение значений абсолютных времен удерживания ;

· относительные стандартные отклонения пиков и .

Таким образом, определяющими для процесса разделения веществ являются следующие два свойства хроматографической колонки:

· первое характеризуется различием во времени, в течение которого колонка удерживает разделяемые компоненты, называется разделительным действием или селективностью и количественно оценивается величиной отношения для двух разделяемых соединений;

· второе определяет меру размывания каждого пика относительно среднего значения времени, т.е. относительную ширину пика, называется эффективностью разделения и количественно оценивается величиной отношения для каждого из разделяемых компонентов.

Под селективностью в самом общем смысле понимают способность хроматографической системы (сорбента и подвижной фазы) делить данную пару соединений. Как видно из изложенного в предыдущих разделах, роль хроматографической системы сводится, прежде всего к тому, чтобы обеспечить различие в скоростях перемещения компонентов. Чем больше это различие, тем сильнее раздвинуты максимумы пиков или пятна на пластине и тем лучше их разделение. Поэтому представляется логичным в качестве меры селективности использовать отношение скоростей перемещения компонентов.

Коэффициент селективности a является мерой относительного удерживания или относительной подвижности разделяемых веществ:

Рис.1.8. Хроматографические пики при неполном разделении компонентов

(1.31)

где t^'_R1 и t^'_R2 - исправленное время удерживания соответственно веществ 1 и 2,V _R’1 и V _R’2 - исправленный удерживаемый объем соответственно веществ 1 и 2, k^'₁ и k^'₂ - коэффициенты емкости этих веществ.

Если a = 1, разделение компонентов сложного вещества невозможно, так как их характеристики одинаковы и на хроматограмме образуется один пик.

Для разделения компонентов необходимо подобрать такие условия, чтобы разделяемые вещества перемещались по колонке с разными скоростями.

Это достигается главным образом подбором соответствующей подвижной и неподвижной фазы.

Так как a зависит от коэффициентов емкости k^' разделяемых компонентов, то повысив селективность разделения этих компонентов можно, увеличить объем неподвижной фазы, т. е. увеличив длину колонки и объем содержащегося в ней сорбента или неподвижной жидкой

полное разделение (Rs> 1)

частичное разделение (0 <Rs< 1)

разделение отсутствует (Rs = 0)

фазы.

На хроматограмме пики компонентов анализируемой смеси могут иметь различный вид. Они могут быть расположены совершенно отдельно друг от друга или в большей или меньшей степени накладываться друг на друга (рис.1.8).

Разделение двух соседних хроматографических пиков характеризуется разрешением R_s, (критерием разделения) которое описывается уравнением

, (1.32)

где w _{1 ,} w₂- ширина пиков у их основания.

Для плохо разделяющихся пиков предложено несколько критериев:

Критерий разделения меняется от 0 до бесконечности. Полное разделение пиков достигается при R_s=1.

Кроме того критерий разделения можно представить в виде произведения:

Где K_c критерий селективности, который показывает избирательность хроматографической колонки по отношению к данной паре разделяемых веществ. Он показывает увеличение расстояния между максимумами в ходе хроматографического разделения:

Данная формула удовлетворительно описывает избирательность колонки с большими значениями времен удерживания. Если хотят охарактеризовать избирательность колонки для слабосорбирующихся веществ, в данную формулу подставляют исправленные времена удерживания.

Для количественного разделения компонентов вполне достаточно, чтобы R_s имело значение от 1 до 1,5. При R_s = 1 перекрывается только 2% площади пиков, при R_s = 1,5 два соседних пика разделены практически до нулевой (базовой) линии.