Teoria da Separação Cromatográfica

A teoria da separação cromatográfica explica como os analitos migram e as bandas se alargam, fornecendo as figuras de mérito que quantificam a qualidade de uma separação.

Definition

A teoria da separação cromatográfica é o corpo de princípios físico-químicos que descreve a retenção de analitos e o alargamento da banda em cromatografia e quantifica o desempenho da separação através da retenção, seletividade, eficiência e resolução.

Scope

Este tópico abrange a estrutura conceitual comum a todos os métodos cromatográficos: o fator de retenção e a constante de distribuição, a seletividade, o modelo de placas de eficiência, a explicação da teoria da taxa para o alargamento da banda e a equação de resolução que os interliga. É o complemento teórico aos tópicos específicos de técnicas de separação por cromatografia gasosa, líquida e eletroforética.

Core questions

• Como o fator de retenção, a seletividade e o número de pratos são definidos e medidos?
• Quais processos físicos alargam as bandas cromatográficas à medida que os analitos migram?
• Como a teoria da taxa prevê uma velocidade ótima da fase móvel?
• Como a equação de resolução combina eficiência, seletividade e retenção?

Key theories

Teoria de Placas

Modelar a coluna como uma série de estágios de equilíbrio fornece o número de pratos teóricos e a altura de prato como medidas de eficiência; pratos mais nítidos e numerosos correspondem a picos mais estreitos, e o conceito deriva do tratamento de partição de Martin e Synge.

Teoria da Taxa (van Deemter)

A teoria da taxa expressa a altura de prato como uma soma de termos de difusão de redemoinho, difusão longitudinal e resistência à transferência de massa que variam com a velocidade de fluxo, prevendo uma altura de prato mínima em uma velocidade ótima e explicando como o tamanho da partícula e a difusão limitam a eficiência.

Mechanisms

A constante de distribuição de um analito entre as fases móvel e estacionária define seu fator de retenção e, portanto, seu tempo de eluição. A seletividade é a razão dos fatores de retenção para dois analitos e reflete diferenças na química. À medida que as bandas migram, elas se espalham por difusão de redemoinho no empacotamento, difusão molecular longitudinal e taxas finitas de transferência de massa entre as fases; a teoria da taxa soma estes fatores na altura de prato. A resolução de dois picos então resulta da interação entre eficiência, seletividade e retenção.

Clinical relevance

A teoria da separação orienta o desenvolvimento prático de métodos em todos os lugares onde a cromatografia é usada — escolhendo dimensões da coluna, tamanho de partícula e taxa de fluxo para alcançar a resolução e velocidade necessárias para análises farmacêuticas, ambientais, clínicas e alimentares.

History

A base teórica começou com o artigo de cromatografia de partição de Martin e Synge de 1941, que introduziu o conceito de placa e lhes rendeu o Prêmio Nobel. A teoria da taxa de Van Deemter e colegas de 1956 conectou a altura de prato aos processos de transporte físico, e Giddings mais tarde unificou e estendeu a teoria cinética do alargamento da banda.

Key figures

• Archer Martin
• Richard Synge
• Jan van Deemter
• John Calvin Giddings

Seminal works

• martin1941
• vandeemter1956
• skoog2017

Frequently asked questions

O que é um prato teórico?

É uma unidade conceitual de eficiência de separação emprestada da destilação; uma coluna com mais pratos teóricos produz picos mais estreitos, e a contagem de pratos é calculada a partir do tempo de retenção e da largura de um pico.

Por que existe uma vazão ótima em cromatografia?

A teoria da taxa mostra que o alargamento da banda por difusão longitudinal diminui com o fluxo mais rápido, enquanto o alargamento por transferência de massa aumenta, de modo que a altura de prato é menor — e a eficiência maior — em uma velocidade intermediária e ótima.