11.5 : Rozdzielczość chromatograficzna

W chromatografii substancja rozpuszczona przemieszcza się przez kolumnę chromatograficzną i ma tendencję do rozprzestrzeniania się, tworząc pasmo w kształcie Gaussa. Im dłużej substancja rozpuszczona przebywa w kolumnie, tym szersze staje się pasmo. Rozszerzanie się może prowadzić do nakładania się w obrębie kolumny, co wpływa na skuteczność rozdziału.

Skuteczność rozdziału można ocenić, określając poziom rozdzielenia między dwoma sąsiadującymi pikami na chromatogramie, który przedstawia poszczególne składniki próbki.

W chromatografii rozdzielczość wyrażana jest jako czas retencji lub stosunek różnicy objętości między dwoma sąsiadującymi pikami do ich średniej szerokości podstawy. Wyższa rozdzielczość oznacza lepszą separację między pikami.

Wartość rozdzielczości jest ilościową miarą zdolności kolumny do rozdzielenia dwóch analitów. Wskazuje ona odległość między dwoma pikami w stosunku do ich szerokości. Rozdzielczość 1,0 skutkuje 2,3% nakładaniem się dwóch pików o równej szerokości, co stanowi minimalną separację wymaganą do dokładnego kwantyfikacji. Rozdzielczość 1,5 odpowiada 0,1% nakładaniu się pików o równej szerokości, co jest uważane za wystarczające dla rozdzielczości bazowej pików o równej wysokości.

Przy niższych rozdzielczościach nakładanie się czasu elucji i objętości między dwoma sąsiednimi pikami jest wysokie, co oznacza znaczące współeluowanie dwóch substancji rozpuszczonych. Wraz ze wzrostem rozdzielczości obszar nakładania się maleje.

Ponieważ krzywe Gaussa mają przewidywalną formę, równanie można dostosować do szerokości przy połowie maksymalnej wysokości piku, jeśli pomiar szerokości podstawy jest trudny. Ponadto rozdzielczość można obliczyć przy użyciu współczynnika separacji, znanego również jako selektywność. Jest to termodynamiczna miara względnej retencji dwóch substancji rozpuszczonych, wyrażona jako stosunek ich współczynników retencji.

Równanie rozdzielczości głównej lub równanie Purnella łączy rozdzielczość z wydajnością. Rozdzielczość można poprawić, wydłużając czas retencji lub zmniejszając szerokości linii bazowej substancji rozpuszczonych. Wydłużenie czasu retencji można osiągnąć, zwiększając interakcję substancji rozpuszczonych z kolumną lub zwiększając selektywność kolumny dla jednej z substancji rozpuszczonych. Dodanie większej liczby półek teoretycznych w celu zwiększenia liczby etapów separacji może również poprawić rozdzielczość poprzez zwiększenie długości kolumny. Jednak wydłuża to również czas wymagany do separacji.

W kolumnach wypełnionych szerokości pasma zwiększają się wraz z pierwiastkiem kwadratowym migrowanej odległości. Tymczasem odległość między środkami szczytów zwiększa się liniowo wraz z przebytą odległością. Oznacza to, że separacja poprawia się, ponieważ pasma lub szczyty poruszają się szybciej niż poszerzanie.