11.7 : Säuleneffizienz: Theorie der Durchflussrate

Die Theorie der Durchflussrate der Chromatographie liefert quantitative Einblicke in die Formen und Breiten von Elutionsbändern. Diese Bänder basieren auf dem Random-Walk-Mechanismus, der die Molekülwanderung innerhalb einer Säule steuert. Das Gauß-Profil chromatographischer Bänder ergibt sich aus der kumulativen Wirkung zufälliger Molekülbewegungen beim Durchlaufen der Säule.

Während der Elution erfährt ein gelöstes Molekül zahlreiche Übergänge zwischen stationären und mobilen Phasen und weist dabei unregelmäßige Verweilzeiten in jeder Phase auf. Während eine gelöste Zone die Säule hinunterwandert, vergrößert sich ihre Breite aufgrund der erhöhten Dispersionszeit. Diese Zonenbreite ist direkt proportional zur Säulenverweilzeit und umgekehrt proportional zur Fließgeschwindigkeit der mobilen Phase.

Die Van-Deemter-Gleichung verdeutlicht den Einfluss der Fließgeschwindigkeit der mobilen Phase auf die Höhe eines theoretischen Bodens. Diese Gleichung besteht aus drei Faktoren: A, B und C. Faktor A stellt die mehreren Wege dar, die einem gelösten Stoff beim Durchlaufen einer gepackten Säule zur Verfügung stehen (Wirbeldiffusion). Faktor B berücksichtigt die longitudinale (axiale) oder molekulare Diffusion, die aus der Dispersion gelöster Stoffe zwischen zentralen Bereichen mit hoher Konzentration und peripheren Bereichen mit niedriger Konzentration entsteht, und Faktor C betrifft den Massentransfer gelöster Stoffe innerhalb stationärer und mobiler Phasen.

Insgesamt erhöht eine hohe Geschwindigkeit der mobilen Phase die Bodenhöhe, was zu einer Bandverbreiterung führt.