11.4 : Dyfuzja na kolumnach chromatograficznych

W chromatografii kolumnowej, gdy analit jest wprowadzany jako wąskie pasmo na górze kolumny, substancje rozpuszczone zaczynają się rozdzielać i rozszerzać, rozwijając profil Gaussa. To rozszerzenie następuje z powodu różnych czynników, takich jak dyfuzja podłużna.

Dyfuzja podłużna występuje, gdy cząsteczki substancji rozpuszczonej w fazie ruchomej dyfundują z bardziej skoncentrowanego środka pasma chromatograficznego do bardziej rozcieńczonych regionów po obu stronach, zarówno w kierunku przepływu, jak i przeciwnie do niego. Ten proces dyfuzji jest napędzany przez gradient stężeń i współczynnik dyfuzji analitu, który mierzy ruchliwość substancji w danym medium.

Wpływ procesu dyfuzji na chromatografię gazową i cieczową zmienia się ze względu na różnice we współczynnikach dyfuzji analitów w gazowych i ciekłych fazach ruchomych. W GC współczynniki dyfuzji cząsteczek gazowych są znacznie większe niż w cieczach, co skutkuje wyższymi wskaźnikami dyfuzji podłużnej i większym poszerzeniem pasma. W konsekwencji dyfuzja podłużna jest bardziej znacząca w chromatografii gazowej (GC) niż w chromatografii cieczowej (LC).

W LC współczynniki dyfuzji są znacznie mniejsze, co sprawia, że ​​dyfuzja podłużna jest mniej istotna dla poszerzenia pasma. Należy jednak zauważyć, że udział dyfuzji podłużnej w wysokości płyty jest odwrotnie proporcjonalny do prędkości liniowej eluentu. Oznacza to, że gdy natężenie przepływu jest wysokie, analit spędza mniej czasu w kolumnie, a dyfuzja ze środka pasma do krawędzi ma mniej czasu, aby wystąpić, zmniejszając wpływ dyfuzji podłużnej na poszerzenie pasma.