Prestazioni di un sistema gascromatografico
Esercizio sulle prestazioni di un sistema gascromatografico
La gascromatografia (GC) è una tecnica analitica impiegata per l'analisi di campioni gassosi, liquidi o solidi.
In GC la fase mobile è un gas permanente (detto carrier o gas di trasporto) che scorre all'interno di una colonna in cui è posta la fase stazionaria che può essere solida o liquida.
In questa lezione vedremo quali sono i principali parametri e le principali grandezze di un sistema gascromatografico e come si procede al loro calcolo.
Testo dell'esercizio
Un'analisi gascromatografica, con una colonna lunga 15 m, ha fornito i seguenti risultati:
Si determini:
- il numero di piatti teorici per il benzene
- l'altezza del piatto teorico per il benzene
- il fattore di ritenzione per il benzene
- il tempo di ritenzione corretto per il benzene
- la risoluzione tra i due picchi
Svolgimento dell'esercizio
1) Un piatto teorico è un tratto di colonna cromatografica in cui una determinata specie chimica si trova in equilibrio tra la fase stazionaria e la fase mobile.
Il numero di piatti teorici di una colonna cromatografica può essere calcolato, conoscendo il tempo di ritenzione della sostanza (tR) e la larghezza alla base del picco (wb), con la seguente formula:
Per il benzene si ha che:
- tR = 303 s
- wb = 9 s
Sostituendo i dati in nostro possesso si ha:
2) L'altezza del piatto teorico (H) è un parametro utilizzato per esprimere l'efficienza di una colonna cromatografica e per confrontare le prestazioni di colonne diverse. H è dato dal rapporto tra la lunghezza della colonna (L) e il numero di piatti teorici (N):
H = L / N
Nel nostro caso la colonna è lunga 15 m = 15.000 mm, e pertanto si ha che:
H = 15.000 / 18135 = 0,83 mm
3) Il fattore di ritenzione (k), noto anche come fattore di capacità, è un parametro che caratterizza il comportamento di una determinata coppia di fasi (mobile e stazionaria) e di un determinato tipo di colonna nei confronti di una data sostanza.
Se il flusso della fase mobile è costante, k può essere calcolato con la seguente formula:
Per il benzene si ha che:
- tR = 303 s
- tM = 78 s
Sostituendo i dati, risulta che:
4) Il tempo di ritenzione corretto (t'R) è il tempo speso da una sostanza nelle interazioni chimico-fisiche con la fase stazionaria. È dato dalla differenza tra il tempo di ritenzione (tR) e il tempo morto (tM).
Per il benzene si ha che:
- tR = 303 s
- tM = 78 s
Pertanto:
t'R = 303 - 78 = 225 s
5) La risoluzione tra due picchi cromatografici indica il grado di separazione dei picchi.
La risoluzione viene espressa dal rapporto tra la differenza dei tempi di ritenzione delle due sostanze (tRB e tRA, in cui i pedici B e A indicano rispettivamente il benzene e l'acetofenone) e la semisomma delle rispettive larghezze alla base (wbB, wbA):
Ovvero:
Nel nostro caso si ha che:
- tRB = 303 s
- tRA = 243 s
- wbB = 9 s
- wbA = 6 s
- tM = 78 s
Sostituendo i dati si ha che:
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