11.6 : Эффективность колонки: Теория тарелок

Расширение полосы в хроматографической колонке измеряется ее эффективностью, которая определяется числом теоретических тарелок (N). Согласно теории теоретических тарелок, разделительная колонка состоит из непрерывного ряда воображаемых тарелок, где происходит уравновешивание растворенных веществ между неподвижной и подвижной фазами.

Большее количество теоретических тарелок свидетельствует о более высокой эффективности колонки и улучшенной способности разделения. Высота тарелки влияет на ширину полосы пропускания и качество разделения; она обратно пропорциональна эффективности колонки. Число теоретических тарелок (N) рассчитывается как длина колонки (L), деленная на высоту тарелки (H), что выражается в следующем уравнении:

Минимизация значения H имеет решающее значение для повышения эффективности и сокращения длины колонки.

Высота тарелки варьируется для различных растворенных веществ из-за разных коэффициентов диффузии. Она составляет от 0,1 до 1 мм в газовой хроматографии, около 10 мкм в высокоэффективной жидкостной хроматографии и менее 1 мкм в капиллярном электрофорезе.

Эффективность колонки можно определить как дисперсию на единицу длины, поскольку хроматографические полосы часто имеют гауссову форму. Количество теоретических тарелок также связано с временем удерживания и шириной пика у основания или на половине высоты. Важно отметить, что теоретические тарелки являются абстрактным понятием, и их количество зависит от характеристик колонки и свойств растворенного вещества, что делает их величину переменной для разных растворенных веществ.

В насадочных колонках высота, эквивалентная теоретической тарелке (HETP), является ценным параметром, характеризующим производительность колонки. HETP указывает длину колонки, необходимую для одной теоретической тарелки, и имеет важное значение для проектирования и оценки эффективности насадочной колонки. Более низкое значение HETP означает более высокую эффективность колонки и улучшенные возможности разделения.