Chromatografická kolona
Chromatografická kolona je v podstatě trubka nebo kapilára rovnoměrně naplněná nebo pokrytá stacionárná fází. Plášť kolony (hardware) má za úkol tudíž udržet pohromadě stacionární fázi, přičemž na hardware kolony jsou kladeny určité požadavky:
- musí být chemicky inertní
- musí odolávat poměrně vysokým tlakům
- vnitřní povrch pláště kolony musí být dostatečně hladký
Nejpoužívanější materiál k výrobě kolon je nerezová ocel (typ 316), plasty (PEEK) nebo sklo. Vlastní klasická HPLC kolona se skládá z kovového pláště (1), který je uzavřen porézní kovovou fritou (2), která zabraňuje uvolňování stacionární fáze (3) z kolony a současně umožňuje plynulý průtok mobilní fáze. Oba konce kolony jsou ukončeny převlečným ochranným kroužkem (4) a koncovou hlavicí (5), ve které je navrtán vstup pro kapiláru se šroubem (6).
Objem kolony VC rovnoměrně naplněné sorbentem lze rozdělit na tři části: objem mobilní fáze mezi částicemi náplně Vp, objem mobilní fáze uvnitř pórů částeček (také tzv. stagnující mobilní fáze) Ve a objem skeletu náplně Vsk:
|
kde VM je celkový objem mobilní fáze v koloně.
Poměr objemu mobilní fáze mezi částečkami, uvnitř částeček a celkového objemu mobilní fáze k celkovému objemu kolony určuje trojí druh pórovitosti naplněné kolony:
pórovitost mezi zrny náplně ep
pórovitost uvnitř zrn ei
celkovou pórovitost eT
|
U pravidelně a rovnoměrně naplněných kolon o průměru větším, než je desetinásobek středního průměru částice je ep =0,40 až 0,42, bez zřetele na typ náplně. Pórovitost uvnitř zrn ei závisí na charakteru náplně. U dokonale nepórovitých částeček je ei = 0 a u částeček zcela vyplněnými póry je ei = ep = 0,40 až 0,42. U těchto částeček je celková pórovitost tedy eT = 0,8 až 0,84.
Rychlost pohybu mobilní fáze kolonou se vyjadřuje buď jako objemová rychlost toku Fm (cm3/s), anebo lineární rychlost toku u (cm/s). Lineární rychlost toku charakterizuje průtok mobilní fáze nezávisle na jejím průřezu a lze ji vypočítat z elučního času nízkomolekulárního inertu (mrtvého času kolony tM) např. dusičnanu sodného a z délky kolony L. Lineární rychlost toku souvisí s objemovou rychlostí vztahy:[1],[2],[3]
|
kde q je volný průřez kolony, r je vnitřní poloměr kolony a dc je vnitřní průměr kolony.
Mrtvý objem kolony závislý na rozměrech kolony, způsobu uložení náplně a pórovitosti náplně. Pro mrtvý objem kolony můžeme odvodit rovnici:
|
Lineární rychlost toku mobilní fáze je úměrná podle Darcyho zákona tlakovému spádu na koloně Dp a nepřímo úměrná délce kolony a viskozitě mobilní fáze:
|
kde Bo je konstanta úměrnosti a nazývá se permeabilita kolony.
Permeabilita kolony nezávisí na teplotě, rozměrech kolony, tlakovém spádu a na složení mobilní fáze takže hodnotu stanovenou v jedné mobilní fázi lze používat i v mobilní fázi jiné:
|
Další související odkazy:
Literatura
[1]. Guillaume Y., Guinchard C.: J. Chromatogr. Sci. 33, 204 (1995).
[2]. Knox J.H., Kaliszan R.: J. Chromatogr. 349, 211 (1985).
[3]. Slaats E.H., Markovski W., Fekete J., Poppe H.: J. Chromatogr. 207, 299 (1981).
Last modified: