Lý thuyết tách sắc ký

Lý thuyết tách sắc ký giải thích cách các chất phân tích di chuyển và các dải mở rộng, cung cấp các chỉ số định lượng chất lượng của quá trình tách.

Definition

Lý thuyết tách sắc ký là tập hợp các nguyên tắc hóa lý mô tả sự lưu giữ chất phân tích và sự mở rộng dải trong sắc ký, đồng thời định lượng hiệu suất tách thông qua độ lưu giữ, độ chọn lọc, hiệu quả và độ phân giải.

Scope

Chủ đề này bao gồm khuôn khổ khái niệm chung cho tất cả các phương pháp sắc ký: hệ số lưu giữ và hằng số phân bố, độ chọn lọc, mô hình đĩa lý thuyết về hiệu quả, giải thích của lý thuyết tốc độ về sự mở rộng dải, và phương trình độ phân giải liên kết tất cả các yếu tố này. Đây là phần bổ sung lý thuyết cho các chủ đề cụ thể về kỹ thuật tách sắc ký khí, sắc ký lỏng và sắc ký điện di.

Core questions

• Hệ số lưu giữ, độ chọn lọc và số đĩa được định nghĩa và đo lường như thế nào?
• Những quá trình vật lý nào làm mở rộng các dải sắc ký khi các chất phân tích di chuyển?
• Lý thuyết tốc độ dự đoán tốc độ pha động tối ưu như thế nào?
• Phương trình độ phân giải kết hợp hiệu quả, độ chọn lọc và độ lưu giữ như thế nào?

Key theories

Lý thuyết đĩa

Mô hình hóa cột như một chuỗi các giai đoạn cân bằng cho số đĩa lý thuyết và chiều cao đĩa như các thước đo hiệu quả; các đĩa sắc nét hơn, nhiều hơn tương ứng với các đỉnh hẹp hơn, và khái niệm này bắt nguồn từ xử lý phân bố của Martin và Synge.

Lý thuyết tốc độ (van Deemter)

Lý thuyết tốc độ biểu thị chiều cao đĩa là tổng của các thuật ngữ khuếch tán xoáy, khuếch tán dọc trục và điện trở truyền khối thay đổi theo vận tốc dòng chảy, dự đoán chiều cao đĩa tối thiểu ở vận tốc tối ưu và giải thích cách kích thước hạt và khuếch tán giới hạn hiệu quả.

Mechanisms

Hằng số phân bố của chất phân tích giữa pha động và pha tĩnh xác định hệ số lưu giữ của nó và do đó là thời gian rửa giải. Độ chọn lọc là tỷ lệ các hệ số lưu giữ của hai chất phân tích và phản ánh sự khác biệt về tính chất hóa học. Khi các dải di chuyển, chúng lan rộng thông qua khuếch tán xoáy trong vật liệu nhồi, khuếch tán phân tử dọc trục và tốc độ truyền khối hữu hạn giữa các pha; lý thuyết tốc độ tổng hợp các yếu tố này thành chiều cao đĩa. Độ phân giải của hai đỉnh sau đó được xác định từ sự tương tác của hiệu quả, độ chọn lọc và độ lưu giữ.

Clinical relevance

Lý thuyết tách hướng dẫn phát triển phương pháp thực tế ở mọi nơi sắc ký được sử dụng—chọn kích thước cột, kích thước hạt và tốc độ dòng chảy để đạt được độ phân giải và tốc độ cần thiết cho các phân tích dược phẩm, môi trường, lâm sàng và thực phẩm.

History

Nền tảng lý thuyết bắt đầu với bài báo sắc ký phân bố năm 1941 của Martin và Synge, giới thiệu khái niệm đĩa và mang lại cho họ giải Nobel. Lý thuyết tốc độ năm 1956 của Van Deemter và các đồng nghiệp đã liên kết chiều cao đĩa với các quá trình vận chuyển vật lý, và Giddings sau đó đã thống nhất và mở rộng lý thuyết động học về sự mở rộng dải.

Key figures

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

Seminal works

• martin1941
• vandeemter1956
• skoog2017

Frequently asked questions

Đĩa lý thuyết là gì?

Đó là một đơn vị khái niệm về hiệu quả tách được mượn từ chưng cất; một cột có nhiều đĩa lý thuyết hơn sẽ tạo ra các đỉnh hẹp hơn, và số đĩa được tính từ thời gian lưu giữ và độ rộng của đỉnh.

Tại sao có tốc độ dòng chảy tối ưu trong sắc ký?

Lý thuyết tốc độ cho thấy sự mở rộng dải do khuếch tán dọc trục giảm khi tốc độ dòng chảy nhanh hơn trong khi sự mở rộng truyền khối tăng lên, do đó chiều cao đĩa thấp nhất—và hiệu quả cao nhất—ở một vận tốc trung gian, tối ưu.