TERMOSTACE KOLON

1. Teplota má vliv na termodynamický aspekt z hlediska změny distribuční konstanty KD. Retence solutů s rostoucí teplotou klesá a log k je lineární funkcí převrácené hodnoty teploty, T. Tento závěr odpovídá obecnému tvaru van´t Hoffových závislostí pro chromatografický proces:[1],[2] ln k = A + B/T, kde A, B jsou konstanty závislé na chromatografickém systému. Z rovnice je zřejmé, že se vzrůstající teplotou klesá distribuční konstanta a kapacitní poměr k. Experimentální závislosti jsou v dobré shodě s těmito závěry a ze směrnic těchto závislostí lze vypočítat entalpie chromatografického procesu. Kapacitní poměr v kapalinové chromatografii se při zvýšení teploty o 1 oC zmenšuje obvykle o 1 % (cit.[3]). Závislost log VR resp. log k na reciproké teplotě je lineární. Termostace kolon má proto vliv zejména v případě, že má teplota velký vliv na kapacitní poměry a změna teploty ovlivní retenci látek (změna teploty v letním a zimním období v neklimatizovaných laboratořích).

2. Kinetický aspekt separace je ovlivněn změnou velikosti difuzních koeficientů, které jsou funkcí teploty a viskozity mobilní fáze. Se zvýšením teploty obvykle roste účinnost chromatografické kolony.

3. Vlivem průchodu mobilní fáze náplňovou kolonou (ložem) se mechanická energie toku mobilní fáze přeměňuje na energii tepelnou, která se rozptyluje do mobilní fáze a kolony. Toto je pak příčinou teplotních přírůstků v některé z částí kolony. Jestliže budeme uvažovat tepelně izolovanou soustavu (adiabatický děj) je teplotní přírůstek pouze funkcí tlaku p, ale tento případ nastává pouze u krátkých kolon a pro částice < 5 µm a tlacích > 20 MPa. Pro odhad teplotního gradientu na koloně můžeme ale vycházet po určité aproximaci pro tepelnou energii:

a vyjádříme-li teplotní gradient, pak můžeme rovnici přepsat na tvar:

kde cV je molární tepelná kapacita při konstantním objemu (molární teplo), m je hmotnost solventu, V je objem, Dp je tlakový gradient na koloně, DT je teplotní gradient solventu a r  hustota solventu.

Dosazením výrazu pro tlakový spád Dp na koloně dostaneme

a z rovnice je patrné, že teplotní gradient DT na koloně roste:

  1. s rostoucím průtokem mobilní fáze Fm
  2. rostoucí viskozitou h
  3. délkou kolony L
  4. klesajícím vnitřním průměrem kolony dc
  5. klesající velikostí částic dp
  6. klesající hustotou mobilní fáze r

Termostace HPLC kolon je důležitá zejména:

  1. u dlouhých kolon s malým vnitřním průměrem o malé velikosti částic a při větších průtocích, aby nedocházelo k teplotnímu gradientu na koloně. Zabráníme tak možným teplotním fluktuacím na koloně, což se pak projevuje v průběhu monitorování základní linie.
  2. u solutů, u nichž změna teploty má velký vliv na kapacitní poměry. Nejčastější temperace kolony je okolo 40 °C. Tato teplota není překročena ani v letních měsících v neklimatizovaných laboratořích a kapacitní poměry jsou konstantní.
  3. pro studium vlivu teploty na kapacitní poměry solutů (selektivitu).

Odkazy

Vliv teploty na retenci solutů a účinnost systému

Literatura

[1] Colin H., Guiochon G.: J. Chromatogr. 158, 183 (1978).
[2] Jinno K., Ozaki N.: J. Liquid Chromatogr. 7, 877 (1984).
[3] Kirkland J.J.: Practice of Modern Liquid Chromatography. Wiley-Interscience, New York 1972.
 
[Top of Page]
 
Last modified: