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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:

Prestazioni di un sistema gascromatografico

Si determini:

  1. il numero di piatti teorici per il benzene
  2. l'altezza del piatto teorico per il benzene
  3. il fattore di ritenzione per il benzene
  4. il tempo di ritenzione corretto per il benzene
  5. 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:

N = 16 (tr/wb)^2

Per il benzene si ha che:

  • tR = 303 s
  • wb = 9 s

Sostituendo i dati in nostro possesso si ha:

Numero di piatti teorici del benzene

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:

Formula fattore di ritenzione

Per il benzene si ha che:

  • tR = 303 s
  • tM = 78 s

Sostituendo i dati, risulta che:

Calcolo fattore di ritenzione

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).

Formula del tempo di ritenzione corretto

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):

Formula risoluzione

Ovvero:

Formula risoluzione 2

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:

Calcolo risoluzione tra due picchi cromatografici

Link correlati:

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