Rozšiřování chromatografické zóny je dáno jednak vlastním separačním  a jednak k rozšíření chromatografické zóny přispívají nemalou měrou i mimokolonové příspěvky. Ty představují rozšíření chromatografických píků v nastřikovacím zařízení, spojovacích zařízení (potrubí, spojky) a detektoru. Na reverzní fázi hraje velkou úlohu k rozšíření chromatografické zóny zbytková koncentrace silanolových skupin.

Tento příspěvek je úměrný celkovému objemu těchto částí. Rozptyl v šířce chromatografické zóny je tedy roven součtu rozptylů v koloně a ve všech ostatních objemových částech chromatografického systému a matematicky můžeme psát:

Objemy všech částí aparatury mají být tedy co nejmenší, aby se zamezilo mimokolonovému rozmývání píků a tím snížení účinnosti kolony. Toto je zejména markantní u použití mikrokolon (krátké a extrémně úzké, plněné malými částečkami), kdy klesá volný objem kolony jejím zkrácením a zmenší se i výškový ekvivalent teoretického patra.

Nástřik vzorku a objem cely detektoru

Pro odhad směrodatné odchylky příspěvku objemu nástřiku V_i, použijeme-li varianci obdélníkového koncentračního pulsu, můžeme psát:

a pro objemový příspěvek detektoru V_det můžeme napsat stejnou rovnici:

Mimokolonový příspěvek objemu nástřiku a objemu cely detektoru se sníží objemovým snížením těchto parametrů.

Spoje

Spojovací kapiláry mezi kolonou a detektorem, kolonou a nástřikovým zařízením musí být voleny tak, aby zbytečně nezvyšovaly mrtvý objem celého chromatografického a tím nepřispívaly k rozmývání elučních křivek. Rozšiřování píků v kapilárních spojích je možné vyjádřit rozptylem  Taylor-Arisovou rovnicí:

kde L je délka kapiláry, d_t je její vnitřní průměr.^[1],[2] Pro mimokolonové příspěvky je nutné, aby kapiláry byly co nejkratší a měly co nejmenší vnitřní průměr, ale v praxi se nemůže omezeně zmenšovat jejich vnitřní průměr pro značný vzrůst odporu (0,08-0,25 mm).

Vliv spojovacího potrubí lze demonstrovat tím, že při průchodu mobilní fáze spojovacím potrubím (kapilárou, kolonou) dochází k deformaci zóny složky. Ve středu kapiláry postupuje mobilní fáze (a tím i zóny složky) pomaleji než u stěn kapiláry. Výsledkem je, že směrodatná odchylka v šířce zóny je větší než očekávaná hodnota ( viz obrázek č. 1) a je rovna hodnotě B místo očekávané hodnotě A (projevuje se u kapilár s velkým vnitřním průměrem).

Obr. 1 Profil zóny složky v chromatografické koloně

Elektronika detektoru

Časová konstanta detektoru

Pro experimentální modifikovanou Gaussovu křivku je rozptyl dán součtem rozptylu symetrického Gaussova rozdělení a časové konstanty t²

Pro retenční čas 1 min a účinnost kolony n = 10 000 pater je s asi 0,6 s (kolona 3,9x150 mm F_m = 1,5 ml/min) a proto by měly mít detektory časovou konstantu <  1s,lépe okolo 0,1 s.

A/D převodník a digitální filtr

Pro časovou konstantu t_A/D převodníku (filtr) můžeme vyjít z rovnice pro nástřik vzorku a substitucí dostaneme:

Vliv časové konstanty detektoru je ukázán na obrázku č. 2 ze kterého je zřejmý mimokolonový příspěvek časové konstanty k rozšiřování šířky píku.

Pro digitální filtr (záměna elektronického filtru) se zavádí faktor b:

V případě, že b=10 a časová konstanta t_A/D = 0,1 je s = 0,3 s.

Kromě elektronických konstant detektoru existuje u některých typů detektorů i možnost nastavení rychlosti sběru a ukládání dat (bodů za sekundu, SR), které má vliv na tvar elučního píku. Minimální počet bodů přes celý pík je 15 bodů a pro určení velikost SR zde platí rovnice:

kde Y_V je šířka píku v základně píku [s]. V případě, že šířka píku W=3 s, pak SR = 15/3 = 5 s^-1. Pro pochopení je vliv nastavení SR ukázán na obrázku č. 3.

Obr. 2 Vliv časové konstanty detektoru (filtr) na mimokolonové rozšíření píku

Obr. 3 Vliv nastavení SR (Sampling Rate ) na tvar píku. (SR = 5,0 tj. 5 bodů za sekundu; SR = 0,25 tj. 1 bod za 4 sekundy)

Mimokolonové příspěvky, zde zejména příspěvky  objemu cely detektoru, by měly dosahovat maximálně 10-30 % směrodatné odchylky , jinak rozmytí zón je pak daleko větší a uplatňují se tím daleko významněji k rozšíření chromatografického píku.

Vliv objemu nástřiku na účinnost systému je (popsán zde).

Vliv velikosti nástřiku na účinnost kolony (popsán také zde).

Literatura

[1] Taylor G.I.: Proc. Roy. Soc. A219, 196 (1953).

[2] Aris R.: Proc. Roy. Soc.A235, 67 (1965).

[Top of Page]

Last modified: