Scarica Cromatografia e tecniche analitiche e più Appunti in PDF di Chimica analitica strumentale solo su Docsity! DIFFUSIONE Una banda di soluto si muove attraverso una colonna cromatografica. Idealmente, una banda infinitamente stretta iniettata all’inizio della colonna, emerge all’uscita con una forma gaussiana (in condizioni meno ideali la banda diviene asimmetrica). Una delle principali cause dell’allargamento della banda è la DIFFUSIONE dovuto al flusso (J) della sostanza da una zona a maggiore concentrazione ad una a minore concentrazione. dx dc DJ sm mol Flusso 2 D = coefficiente di diffusione Segno negativo perché il flusso netto va da una zona a maggiore ad una a minore concentrazione Profilo gaussiano della banda per effetto della diffusione )4(2e 4 Dtx Dt m c Equazione del picco gaussiano 22 2)(e 2 1 xy Dt2 dev. std del picco È importante sottolineare che i piatti non esistono realmente all’interno della colonna, sono solo un modello per facilitare la comprensione del processo che avviene in colonna. Inoltre sono utili per poter valutare l’efficienza della colonna. IL MODELLO DEI PIATTI TEORICI Questo modello suppone che la colonna cromatografica contenga un elevato numero di “strati” detti piatti teorici sui quali si instaura l’equilibrio di ripartizione dell’analita tra fase stazionaria e fase mobile. L’analita si sposta verso la fine della colonna attraverso il movimento della fase mobile, all’equilibrio su un piatto, al piatto successivo. EFFICIENZA DELLA COLONNA Se il soluto nella colonna ha percorso una distanza x alla velocità di flusso lineare ux, il tempo che ha trascorso nella colonna sarà t = x/ux. Se per effetto della diffusione la 2 della banda è 2Dt, di conseguenza: xHx u D u x DDt xx 2 222 Altezza del Piatto Teorico xH 2 L’Altezza del Piatto Teorico è la costante di proporzionalità tra la varianza della banda (2) e la distanza che essa ha percorso (x) Risoluzione = 0.5 Risoluzione = 0.75 Risoluzione = 1.00 Risoluzione = 1.50 In cromatografia la RISOLUZIONE fra 2 picchi è definita come: wm = larghezza media dei 2 picchi w1/2m = larghezza media a metà altezza dei 2 picchi m r m r w t w t 2/1 589.0 eRisoluzion Per l’analisi quantitativa è preferibile una risoluzione uguale o superiore a 1.5 È utile mettere in relazione R con il numero di piatti teorici della colonna, i fattori di selettività e i fattori di ritenzione dei due analiti. L’equazione che correla tutti questi parametri è la seguente: ' '11 4 B B k kN R Per ottenere un’alta risoluzione, è necessario massimizzare i 3 termini. Un aumento del numero di piatti teorici, aumentando la lunghezza della colonna, porta ad un aumento nel tempo di ritenzione, ma può provocare anche un aumento della larghezza della banda. In alternativa per aumentare il numero di piatti si può ridurre l’altezza del piatto teorico riducendo la dimensione delle particelle della fase stazionaria. La separazione può essere migliorata controllando il fattore di capacità variando la composizione della fase stazionaria. Un tocco di realismo: bande di forma asimmetrica Il coefficiente di ripartizione K = Cs/Cm dovrebbe essere costante ed indipendente dalla concentrazione del soluto. Se così fosse avremmo bande simmetriche di forma gaussiana. Nelle colonne reali tuttavia K cambia all’aumentare della concentrazione del soluto e le bande si presentano codate. Cm C s S e g n a l e Tempo Sovraccarico (fronting) K aumenta S e g n a l e Tempo Codatura (tailing) S e g n a l e Tempo IDEALE K diminuisce K = Cs/Cm = costante Sovraccarico per iniezione di troppo soluto: la banda emerge gradualmente dalla colonna, ma termina bruscamente Alcuni siti della fase stazionaria trattengono il soluto più fortemente di altri: si origina così una codatura prolungata