Využití fázového poměru ke zkrácení doby analýzy

Jak každý parametr GC kolony ovlivňuje chromatografii?

Délka kolony

Délka kolony má výrazný vliv na rozlišení kritických párů. Čím delší kolona, tím více teoretických pater je k dispozici pro interakce analytu s kolonou – a tím lepší je i separace.

Kolony s vysokým počtem teoretických pater však stále vyžadují, aby interakce analytu se stacionární fází byly rychlé a účinné, jinak nedojde k optimální separaci v dané délce kolony. To lze zajistit vhodným vnitřním průměrem kolony (ID). Úzké kolony umožňují více těchto rychlých a efektivních interakcí, čímž poskytují kvalitní separaci a ostré píky. Je však třeba mít na paměti, že zmenšením vnitřního průměru omezíte kapacitu kolony a bude nutné pracovat s nižším průtokem.

Tloušťka filmu

Třetím parametrem GC kolony, který ovlivňuje účinnost chromatografie, je tloušťka filmu stacionární fáze. Tenký film zajišťuje rychlejší přenos hmoty. Při použití tenkého filmu je přechod analytu do stacionární fáze a zpět snazší, což vede ke kratším retenčním časům.

Všechny tyto parametry spolu úzce souvisí a mohou být využity k optimalizaci metody a zkrácení doby analýzy prostřednictvím práce s fázovým poměrem (β).

Výpočet fázového poměru

Fázový poměr se vypočítá z vnitřního průměru kolony a tloušťky filmu podle rovnice:

β = d / 4df,
kde d je průměr kolony (mm) a df je tloušťka filmu (µm).

Jakmile znáte fázový poměr kolony, kterou používáte, můžete zlepšit separaci jeho zvýšením. Vyšší hodnota β odpovídá vyšší účinnosti separace, což vám umožní použít kratší kolonu a přitom dosáhnout stejné kvality rozdělení.

Praktický příklad

Původní analýza měla fázový poměr β = 44,2 při použití kolony 30 m × 0,53 mm × 3,00 µm. Pokud by tloušťka filmu zůstala stejná, ale zmenšil by se vnitřní průměr kolony (např. ke zkrácení doby analýzy), došlo by ke snížení fázového poměru a tím i ke ztrátě účinnosti. Aby byla zachována účinnost a zároveň se zkrátila doba analýzy, je nutné zmenšit i tloušťku filmu – tím se zachová stejná efektivita, ale dosáhne se rychlejší analýzy.

Shrnutí

• Menší vnitřní průměr kolony zvyšuje frekvenci interakcí analytu se stacionární fází, což vede k vyšší účinnosti separace.
• Tenký film zvyšuje rychlost přenosu hmoty a snižuje difuzi ve vrstvě kapaliny, čímž dále zvyšuje účinnost.
• Zvýšením účinnosti můžete použít kratší kolonu, čímž zkrátíte dobu analýzy, aniž by se snížila kvalita separace.

Závěr

Optimalizací analytické metody pomocí fázového poměru můžete výrazně zkrátit dobu GC analýzy, šetřit čas i náklady a zároveň zvýšit efektivitu laboratoře.