2-EFICIENTA-COLOANEI
-
Upload
dana-solomonean -
Category
Documents
-
view
212 -
download
0
description
Transcript of 2-EFICIENTA-COLOANEI
Eficiena unei coloane cromatografice
Eficiena unei coloane cromatograficePentru a obine o separare bun a componenilor unui amestec, trebuie s se obin picuri ascuite i simetrice. n acest scop, lrgirea zonei ( benzii) trebuie limitat.Numrul de talere teoretice al coloaneiPentru a studia eficiena separrii cromatografice s-a elaborat modelul talerelor. Conform acestui model, migrarea unei substane separate n coloana cromatografic se poate descompune teoretic ntr-o succesiune de deplasri prin dreptul a n incinte din interiorul coloanei unde au loc echilibre perfecte ntre faza staionar din incint i cea mobil. Similar cu distilarea n coloane prevzute cu talere, aceste mici incinte ideale au fost numite talere teoretice. Lungimea poriunii dintr-o coloan care corespunde unei asemenea incinte , n care se realizeaz un echilibru termodinamic, se noteaz cu H i se numete nlime echivalent a unui taler teoretic. Aceast nlime caracterizeaz performana coloanei i se poate calcula din raportul:
(1)
Unde L COL este lungimea coloanei,
n numrul de talere.
Fig. 1. Talerele unei coloane cromatografice
Cu ct valoarea H (nlime echivalent a unui taler teoretic) este mai mare, separarea este mai bun. Numrul de talere , n , se poate calcula pe baza cromatogramei obinute experimental din limea picului la baz, wb , care este de 4 ori valoarea abaterii standard a mediei
Wb = 4 Eficacitatea unei coloane cromatografice este cu att mai mare cu ct numrul platourilor teoretice este mai mare , respectiv cu ct este mai mic baza picului i abaterea standard. Cu alte cuvinte se poate spune c: eficacitatea coloanei exprim nsuirea ei de a da picuri ct mai simetrice, cu baze mai mici . n aceste condiii se obin cele mai bune separri ale analiilor.
(2)Acest raport reprezint ptratul numrului de picuri care ar ncpea pe o cromatogram n intervalul corespunztor timpului tR , picurile fiind separate doar parial , de exemplu cele cu rezoluia RS=0,75.Rezoluia, RS este mrimea ce exprim gradul de separare a dou componente date de pe o cromatogram.
Pentru componentele A i B , rezoluia se exprim prin raportul:
(3)
Unde tR este diferenta dintre timpii de retentie ai componentelor B si A, adica tR=tR,B-tR,A
Iar, w1/2 reprezinta latimea medie a picurilor la baza, w1/2=(wA + wB)/2 .
Rezolutia se mai exprima si in varianta
Pentru doua picuri alaturate, Rs=1, iar pentru doua picuri complet separate , Rs =1,5.
Fig. 2. Picuri cromatografice separate ntre ele cu diferite rezoluii
nlocuind in ecuaia (2) , Wb = 4 , se obine:
(4)Prin convenie , n cromatografie, w1/2 simbolizeaz limea picului la jumtate din nlimea sa. n acest punct, 2 se numete dispersia picului.
w1/2 = 2,35 , iar = w1/2 / 2,35
(5)
Limea picului la baza, w se msoar de fapt la 13,5 % din nlime unde wb=4 .
Ecuaia (2) , scris n funcie de limea picului la jumtate din nlimea devine:
(6)
In relaia (6) rezult:
Cu ct valoarea numrului de talere teoretice n este mai mare , cu att picurile sunt mai nguste (w1/2 scade). Deci, cu ct numrul de talere teoretice este mai mare , cu att vor ncpea mai multe picuri pe aceeai cromatogram. Se vor putea separa mai multe componente , iar separarea picurilor dou cte dou va fi mai net i coloana va fi mai eficient.
Observaie Mrimile tR i wb se vor exprima n aceleai uniti , deci n este adimensional. De regul, ambele mrimi se exprim n mm, msurai direct pe hrtia nregistratorului.
n timpul mort, tM, nu poate iei din coloan nici un component al amestecului injectat , n cromatografie se mai utilizeaz o mrime numrul efectiv de talere teoretice, Nef, considerat un numr mai apropiat de realitate dect numrul de talere teoretice, deoarece nu se mai ia n calcul timpul mort.
(7)
Din ecuaia (4)
se poate nlocui wb i apoi se exprim Nef n funcie de n:
(8)
Unde nlocuind tR cu tR= tM (1+k) i exprimnd Nef funcie de n se obine:
(9)k= factor de capacitateRezolutia se poate exprima prin urmatoarea expresie, facand notatiile:
si inlocuind in ecuatia (3)
Fig. 3. Compromisul realizat n orice separare cromatografic ntre: 1- eficien, 2- vitez i 3 volumul probei
Pentru o coloan cromatografic i un sistem supus separrii , ncercnd s mrim cantitatea de prob, pierdem din rezoluie pentru c se depete capacitatea de sorbie ( adsorbie sau absorbie ) a coloanei. n general suma dintre cantitatea de prob, eficiena coloanei ( sau rezoluia) i viteza de separare este o constant.
Considernd valori reduse (unitare) pentru fiecare dintre aceseta ne putem imagina o problem de separare , n care punctul corespunztor unei situaii date este reprezentat n interiorul unui triunghi echilateral, cu laturile 1 (reprezentat n figura 3). Suma paralelelor la cele 3 laturi este ntotdeauna 1. ntotdeauna se face un compromis: pentru a ctiga viteza, micorm rezoluia sau cantitatea de prob, iar dac dorim s separm cantiti mari de prob, va trebui s micorm att rezoluia ct i viteza. n analiza chimic este foarte important mai ales eficiena ( care este proporional cu rezoluia la ptrat). De aceea se recomand s se lucreze cu o cantitate minim de prob i cu vitez optim. Prin modificarea naturii coloanei (compoziia fizico-chimic, lungimea, temperatura, viteza eluentului ) se modific parametri separrii celor 2 componente A, B pentru a asigura separarea complet a amestecului de interes practic. _1381030253.unknown
_1381034296.unknown
_1381034806.unknown
_1444640217.unknown
_1381031807.unknown
_1380999836.unknown
_1381029320.unknown
_1381027273.unknown
_1380992363.unknown