ทฤษฎีการแยกด้วยโครมาโตกราฟี

ทฤษฎีการแยกด้วยโครมาโตกราฟีอธิบายว่าสารวิเคราะห์เคลื่อนที่และแถบกว้างขึ้นได้อย่างไร โดยให้ค่าความดีที่ใช้วัดคุณภาพของการแยก

Definition

ทฤษฎีการแยกด้วยโครมาโตกราฟีคือหลักการทางฟิสิกส์-เคมีที่อธิบายการคงค้างของสารวิเคราะห์และการขยายตัวของแถบในโครมาโตกราฟี และวัดประสิทธิภาพการแยกผ่านการคงค้าง, การเลือกจำเพาะ, ประสิทธิภาพ และความละเอียด

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมกรอบแนวคิดที่เป็นพื้นฐานร่วมกันของวิธีการโครมาโตกราฟีทั้งหมด ได้แก่ ปัจจัยการคงค้างและค่าคงที่การกระจายตัว, การเลือกจำเพาะ, แบบจำลองเพลทของประสิทธิภาพ, ทฤษฎีอัตราที่อธิบายการขยายตัวของแถบ, และสมการความละเอียดที่เชื่อมโยงสิ่งเหล่านี้เข้าด้วยกัน เป็นส่วนเสริมทางทฤษฎีสำหรับหัวข้อเฉพาะเทคนิคของการแยกด้วยแก๊ส ของเหลว และอิเล็กโตรโฟเรติก

Core questions

• ปัจจัยการคงค้าง, การเลือกจำเพาะ และจำนวนเพลทถูกกำหนดและวัดได้อย่างไร?
• กระบวนการทางกายภาพใดที่ทำให้แถบโครมาโตกราฟีกว้างขึ้นเมื่อสารวิเคราะห์เคลื่อนที่?
• ทฤษฎีอัตราทำนายความเร็ววัฏภาคเคลื่อนที่ที่เหมาะสมที่สุดได้อย่างไร?
• สมการความละเอียดรวมประสิทธิภาพ, การเลือกจำเพาะ และการคงค้างเข้าด้วยกันได้อย่างไร?

Key theories

ทฤษฎีเพลท

การจำลองคอลัมน์เป็นชุดของขั้นตอนสมดุลทำให้ได้จำนวนเพลททางทฤษฎีและความสูงเพลทเป็นมาตรวัดประสิทธิภาพ; เพลทที่คมชัดและมีจำนวนมากขึ้นสอดคล้องกับพีคที่แคบลง และแนวคิดนี้มาจากแนวคิดการแบ่งส่วนของ Martin และ Synge

ทฤษฎีอัตรา (van Deemter)

ทฤษฎีอัตราแสดงความสูงเพลทเป็นผลรวมของเทอมการแพร่แบบเอ็ดดี้, การแพร่ตามยาว และความต้านทานการถ่ายโอนมวลที่แปรผันตามความเร็วการไหล โดยทำนายความสูงเพลทต่ำสุดที่ความเร็วที่เหมาะสมที่สุด และอธิบายว่าขนาดอนุภาคและการแพร่จำกัดประสิทธิภาพได้อย่างไร

Mechanisms

ค่าคงที่การกระจายตัวของสารวิเคราะห์ระหว่างวัฏภาคเคลื่อนที่และวัฏภาคคงที่กำหนดปัจจัยการคงค้างของสารนั้น และด้วยเหตุนี้จึงกำหนดเวลาการชะออก การเลือกจำเพาะคืออัตราส่วนของปัจจัยการคงค้างสำหรับสารวิเคราะห์สองชนิดและสะท้อนความแตกต่างทางเคมี เมื่อแถบเคลื่อนที่ แถบจะกระจายออกผ่านการแพร่แบบเอ็ดดี้ (eddy diffusion) ในตัวกลางบรรจุ, การแพร่โมเลกุลตามยาว (longitudinal molecular diffusion), และอัตราการถ่ายโอนมวลระหว่างวัฏภาคที่ไม่จำกัด; ทฤษฎีอัตราจะรวมสิ่งเหล่านี้เข้าเป็นความสูงเพลท ความละเอียดของสองพีคจึงเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันของประสิทธิภาพ, การเลือกจำเพาะ และการคงค้าง

Clinical relevance

ทฤษฎีการแยกเป็นแนวทางในการพัฒนาวิธีการปฏิบัติในทุกที่ที่มีการใช้โครมาโตกราฟี เช่น การเลือกขนาดคอลัมน์, ขนาดอนุภาค, และอัตราการไหล เพื่อให้ได้ความละเอียดและความเร็วที่จำเป็นสำหรับการวิเคราะห์ทางเภสัชกรรม, สิ่งแวดล้อม, คลินิก และอาหาร

History

รากฐานทางทฤษฎีเริ่มต้นด้วยบทความโครมาโตกราฟีแบบแบ่งส่วนของ Martin และ Synge ในปี 1941 ซึ่งนำเสนอแนวคิดเพลทและทำให้พวกเขาได้รับรางวัลโนเบล ทฤษฎีอัตราของ Van Deemter และเพื่อนร่วมงานในปี 1956 เชื่อมโยงความสูงเพลทกับกระบวนการขนส่งทางกายภาพ และ Giddings ได้รวมและขยายทฤษฎีจลนพลศาสตร์ของการขยายตัวของแถบในภายหลัง

Key figures

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

Seminal works

• martin1941
• vandeemter1956
• skoog2017

Frequently asked questions

เพลททางทฤษฎีคืออะไร?

เป็นหน่วยเชิงแนวคิดของประสิทธิภาพการแยกที่ยืมมาจากกระบวนการกลั่น; คอลัมน์ที่มีเพลททางทฤษฎีจำนวนมากจะสร้างพีคที่แคบลง และจำนวนเพลทคำนวณจากเวลาการคงค้างและความกว้างของพีค

ทำไมจึงมีอัตราการไหลที่เหมาะสมที่สุดในการทำโครมาโตกราฟี?

ทฤษฎีอัตราแสดงให้เห็นว่าการขยายตัวของแถบจากการแพร่ตามยาวจะลดลงเมื่ออัตราการไหลเร็วขึ้น ในขณะที่การขยายตัวจากการถ่ายโอนมวลจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นความสูงเพลทจะต่ำที่สุด—และประสิทธิภาพสูงสุด—ที่ความเร็วปานกลางที่เหมาะสมที่สุด