Коэффициент подвижности

Для количественной оценки подвижности вещества в хроматографической

системе используют коэффициент подвижности Rf, равный отношению

расстояния l, пройденного веществом (мм), к расстоянию, пройденному

растворителем L(мм):

Коэффициент подвижности Rf можно определить экспериментально: на хроматограмме измеряют расстояние l от линии старта вещества до центра пятна и расстояние от линии старта до линии финиша растворителя –L.

Величина Rf характеризует положение зоны вещества на хроматограмме.

Обычно коэффициент подвижности лежит в пределах

Rf = 0-1. Оптимальное значение составляет 0,3 –0,7. Условия хроматографирования подбираются так, чтобы величина Rf отличалась от нуля и

единицы.

Для воспроизводимости и строго постоянных условий хроматографирования

Rf = const. Разделение веществ практически возможно, еслиRf (I)–Rf (II)≥ 0,1.

Степень разделения

Способом оценки степени разделения двух веществ, регистрируемых на хроматограмме в виде соседних пиков, является вычисление величины отношения удвоенного расстояния “а” между максимумами пиков к сумме ширины пиков у основания 11 и 12 (рис. 16).

Это отношение служит мерой разделения двух компонентов, называется степенью разделения Rs и позволяет непосредственно из хроматограммы оценить степень эффективности разделения.

рис 1

Если расстояние между вершинами пиков “а” заменить разностью времен удерживания (t2 – t1), ширину пиков у основания выразить через размывание (а), использовать выражения для относительного удерживания (а) и числа теоретических тарелок (n) соотношение (38) преобразуется в уравнение:

рис 2

Которое позволяет установить влияние числа теоретических тарелок (n) и коэффициента емкости колонки для второго компонента (Jc2) на величину степени разделения двух соединений.

С помощью этого уравнения можно рассчитать, какой эффективностью должна характеризоваться хроматографическая колонка для получения заданного значения степени разделения Rs при заданном значении емкости колонки по отношению ко второму компоненту k2 и заданном значении относительного удерживания разделяемых компонентов а.

Если в соотношении (39) число теоретических тарелок выразить через отношение длины колонки к высоте, эквивалентной теоретической тарелки

N = L, то поскольку в зафиксированных условиях процесса разделения большая h

рис 3

Часть параметров этого уравнения остается постоянными, величина степени разделения оказывается пропорциональной корню квадратному из длины

Это соотношение показывает, что в первом приближении повысить эффективность процесса разделения можно простым увеличением длины колонки, при сохранении остальных параметров процесса разделения постоянными.

Коэффициент разделения.

Сорбенты

Наиболее распространенным сорбентом является силикагель. Силикагель - гидратированная кремниевая кислота, образующаяся при действии минеральных кислот на силикат натрия и сушкой образовавшегося золя. После размалывания золя используют фракцию определенной зернистости (указанную на пластинке, обычно 5-20 мкм). Силикагель является полярным сорбентом, у которого в качестве активных центров служит группы -ОН. Он легко сорбирует на поверхности воду и образует водородные связи. Окись алюминия. Окись алюминия является слабо основным адсорбентом и используется в основном для разделения соединений слабоосновного и нейтрального характера. Недостатком пластин на окиси алюминия является обязательная активация поверхности перед использованием в сушильном шкафу при высокой температуре (100-150 0С) и низкая, по сравнению с силикагелем адсорбционная емкость слоя. Кизельгур - адсорбент, полученный из природных минералов: диатомовых земель. Сорбент обладает гидрофильными свойствами, но более низкой адсорбционной емкостью слоя по сравнению с силикагелем. Кремнекислый магний менее полярный чем силикагель и обычно используется в случаях, когда более полярные адсорбенты не дали эффективного разделения. Целлюлоза - тонкослойные пластины с нанесенной целлюлозой очень эффективны для разделения сложных органических молекул. Адсорбент представляет собой в основном шарики целлюлозы диаметром до50 мкм, закрепленные на носителе крахмалом. Но как и в бумажной хроматографии, подъем фронта растворителя происходит очень медленно. В ионообменных хроматографических пластинках в качестве адсорбента используют ионообменные смолы, содержащие четвертичный аммоний или активные сульфогруппы, участвующие в ионном обмене. Тонкослойная хроматография с такого типа пластинками, проводится с подвижными фазами содержащими сильные кислоты или щелочи. Данные пластинки эффективны для разделения высокомолекулярных и амфотерных соединений. Вышеперечисленные сорбенты являются наиболее распространенными, но помимо этих существуют множество веществ, используемых как сорбенты. Это тальк, сульфат кальция, крахмал и т.д В то же время даже уже указанные сорбенты могут быть модифицированы для придания им новых сорбционных свойств (пропитка сорбентов реактивами, например AgNO3, создание пластин с обращенной фазой). Именно такое разнообразие возможных фаз при минимальных затратах позволяют использовать ТСХ для хроматографирования огромного числа веществ.

Растворители

В тонкослойной хроматографии, в качестве подвижной фазы используют либо чистые вещества (этилацетат, бензол и т.п.), либо смеси веществ (системы) в определенном соотношении. Подбор подвижной фазы (системы) проводится по следующим правилам : Выбирают такую систему, в которой разделяемые компоненты имеют небольшую растворимость (если растворимость вещества высокая, то вещества будут перемещаться с фронтом, при низкой растворимости - оставаться на старте). При распределительной хроматографии или при использовании обращенных фаз, растворимость веществ должна быть выше в подвижной фазе, чем в неподвижной.

· Состав системы должен быть постоянным и легко воспроизводимым.

· Растворитель или компоненты системы не должны быть ядовитыми или дефицитными.

· Система должна полностью разделять вещества близкого строения, причем различия в Rf должно быть не менее 0,05.

· Система не должна вызывать химические изменения разделяемых компонентов.

· В выбранной системе анализируемые вещества должны иметь различные значения Rf и распределяться по всей длине хроматограммы. Желательно, чтобы значения Rf лежало в пределах 0,05-0,85.

· При выборе системы также необходимо учитывать природу разделяемых веществ. Так, при хроматографировании веществ, имеющих основные свойства система не должна обладать кислотными свойствами и наоборот.

Эти рекомендации дают предварительную оценку выбранной системы. Последнее слово все равно остается за экспериментом.