Капиллярная электрохроматография

Механизм капиллярной электрохроматографии

В анализе химическом капиллярная электрохроматография ( КЭХ ) представляет собой хроматографический метод, при котором подвижная фаза проходит через хроматографический слой посредством электроосмоса . Капиллярная электрохроматография представляет собой комбинацию двух аналитических методов: высокоэффективной жидкостной хроматографии и капиллярного электрофореза . Капиллярный электрофорез направлен на разделение аналитов на основе их отношения массы к заряду путем пропускания высокого напряжения через концы капиллярной трубки , заполненной аналитом. Высокоэффективная жидкостная хроматография разделяет аналиты, пропуская их под высоким давлением через колонку, заполненную неподвижной фазой . Взаимодействие между аналитами и неподвижной фазой и подвижной фазой приводит к разделению аналитов. В капиллярной электрохроматографии капилляры, заполненные неподвижной фазой ВЭЖХ, подвергаются воздействию высокого напряжения. Разделение достигается электрофоретической миграцией растворенных веществ и дифференциальным разделением.

Принцип

Капиллярная электрохроматография (КЭХ) сочетает в себе принципы, используемые в ВЭЖХ и КЭ. Подвижная фаза перемещается по хроматографическому слою с помощью электроосмоса вместо давления (как в ВЭЖХ). Электроосмос — это движение жидкости, вызванное приложенным потенциалом через пористый материал, капиллярную трубку, мембрану или любой другой канал для жидкости. Электроосмотический поток вызывается кулоновской силой, индуцированной электрическим полем на суммарном подвижном электрическом заряде в растворе. В щелочных условиях силанольные группы на поверхности плавленого кварца ионизируются, что приводит к образованию отрицательно заряженной поверхности. Эта поверхность будет иметь слой положительно заряженных ионов в непосредственной близости, которые относительно иммобилизованы. Этот слой ионов называется слоем Штерна . Толщина двойного слоя определяется по формуле:

$\delta ={\sqrt {\frac {\epsilon _{r}\epsilon _{0}RT}{2cF^{2}}}}$

где ε _r — относительная диэлектрическая проницаемость среды, ε _o — диэлектрическая проницаемость вакуума, R — универсальная газовая постоянная , T — абсолютная температура , c — молярная концентрация , а F — постоянная Фарадея.

Когда к жидкости прикладывается электрическое поле (обычно через электроды, расположенные на входах и выходах), результирующий заряд в двойном электрическом слое перемещается под действием результирующей кулоновской силы. Возникающий поток называется электроосмотическим потоком. В КЭП положительные ионы электролита, добавляемые вместе с аналитом, накапливаются в двойном электрическом слое частиц насадки колонки и под действием электрического поля движутся к катоду и увлекают за собой жидкую подвижную фазу.

Связь между линейной скоростью u жидкости в капилляре и приложенным электрическим полем определяется уравнением Смолуховского :

$u=\epsilon _{r}\epsilon _{0}\zeta E\eta$

где ζ — потенциал на слое Штерна ( дзета-потенциал ), E — напряженность электрического поля , а η — вязкость растворителя.

Разделение компонентов в CEC основано на взаимодействии неподвижной фазы и дифференциальной электрофоретической миграции растворенных веществ.

Инструментарий

Компонентами капиллярного электрохроматографа являются флакон с образцом , флаконы источника и назначения, насадочный капилляр, электроды, источник питания высокого напряжения , детектор, а также устройство вывода и обработки данных. Исходный флакон, целевой флакон и капилляр заполнены электролитом, например водным буферным раствором. Капилляр заполнен неподвижной фазой. Для введения образца капиллярное отверстие помещается во флакон, содержащий образец, а затем возвращается в исходный флакон (образец вводится в капилляр посредством капиллярного действия, давления или сифонирования). Затем миграция аналитов инициируется электрическим полем, которое прикладывается между флаконами источника и назначения и подается на электроды от источника питания высокого напряжения. Аналиты разделяются по мере их миграции из-за их электрофоретической подвижности и обнаруживаются вблизи выходного конца капилляра. Выходной сигнал детектора отправляется на устройство вывода и обработки данных, такое как интегратор. или компьютер. Затем данные отображаются в виде электрофореграммы , которая показывает реакцию детектора как функцию времени. Разделенные химические соединения проявляются на электрофореграмме в виде пиков с разным временем миграции.

Преимущества

Отсутствие использования давления для введения подвижной фазы в колонку дает ряд важных преимуществ. Во-первых, скорость потока через колонку, обусловленная давлением, зависит прямо от квадрата диаметра частиц и обратно пропорционально длине колонны. Это ограничивает длину колонки и размер частиц, размер частиц редко составляет менее 3 микрометров, а длина колонки ограничивается 25 см. Скорость потока с электроприводом не зависит от длины и размера колонки. Вторым преимуществом использования электроосмоса для подачи подвижной фазы в колонку является пробковый профиль скорости потока EOF, который уменьшает дисперсию растворенного вещества в колонке, увеличивая эффективность колонки.

См. также

• Капиллярный электрофорез
• Хроматография
• Электрохроматография
• Электрофорез
• Высокоэффективная жидкостная хроматография

Дальнейшее чтение

• Смит, Н. «Капиллярная электрохроматография». Доступно по адресу: https://www.beckmancoulter.com/wsrportal/bibliography?docname=AP8508ACECPrimer.pdf.
• Бартл, К.Д. Капиллярная электрохроматография. Опубликовано Королевским химическим обществом, Кембридж. ISBN   0-85404-530-9