Kapillär elektrokromatografi

Mekanism för kapillär elektrokromatografi

Kapillär elektrokromatografi ( CEC ) är en kromatografisk teknik där den mobila fasen drivs genom den kromatografiska bädden genom elektroosmos . Kapillärelektrokromatografi är en kombination av två analytiska tekniker, högpresterande vätskekromatografi och kapillärelektrofores . Kapillärelektrofores syftar till att separera analyter på basis av deras massa-till-laddning-förhållande genom att föra en hög spänning över ändarna av ett kapillärrör , som är fyllt med analyten. Högpresterande vätskekromatografi separerar analyter genom att föra dem, under högt tryck, genom en kolonn fylld med stationär fas . Interaktionerna mellan analyterna och den stationära fasen och den mobila fasen leder till separation av analyterna. I kapillär elektrokromatografi utsätts kapillärer, packade med HPLC stationär fas, för en hög spänning. Separation uppnås genom elektroforetisk migrering av lösta ämnen och differentiell uppdelning.

Princip

Kapillär elektrokromatografi (CEC) kombinerar principerna som används i HPLC och CE. Den mobila fasen drivs över den kromatografiska bädden med hjälp av elektroosmos istället för tryck (som i HPLC). Elektroosmos är vätskans rörelse som induceras av en pålagd potential över ett poröst material, kapillärrör, membran eller någon annan vätskeledning. Elektroosmotiskt flöde orsakas av Coulomb-kraften som induceras av ett elektriskt fält på mobil elektrisk laddning i en lösning. Under alkaliska förhållanden kommer ytsilanolgrupperna i den sammansmälta kiseldioxiden att joniseras vilket leder till en negativt laddad yta. Denna yta kommer att ha ett lager av positivt laddade joner i omedelbar närhet som är relativt immobiliserade. Detta lager av joner kallas Stern-lagret . Tjockleken på det dubbla lagret ges av formeln:

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

där ε _r är mediets relativa permittivitet , ε _o är vakuumets permittivitet, R är den universella gaskonstanten , T är den absoluta temperaturen , c är molkoncentrationen och F är Faradays konstant

När ett elektriskt fält appliceras på vätskan (vanligtvis via elektroder placerade vid inlopp och utlopp), induceras nettoladdningen i det elektriska dubbelskiktet att röra sig av den resulterande Coulomb-kraften. Det resulterande flödet kallas elektroosmotiskt flöde. I CEC ackumuleras positiva joner av elektrolyten som tillsätts tillsammans med analyten i det elektriska dubbelskiktet av partiklarna i kolonnpackningen vid applicering av ett elektriskt fält, de rör sig mot katoden och drar med sig den flytande mobila fasen.

Förhållandet mellan den linjära hastigheten u för vätskan i kapillären och det pålagda elektriska fältet ges av Smoluchowskis ekvation som

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

där ζ är potentialen över Stern-skiktet ( zetapotential ), E är den elektriska fältstyrkan och η är lösningsmedlets viskositet .

Separation av komponenter i CEC är baserad på interaktioner mellan den stationära fasen och differentiell elektroforetisk migration av lösta ämnen.

Instrumentation

Komponenterna i en kapillärelektrokromatograf är en provflaska , käll- och destinationsflaskor, en packad kapillär, elektroder, en högspänningskälla , en detektor och en datautgångs- och hanteringsenhet. Källflaskan, destinationsflaskan och kapillären är fyllda med en elektrolyt såsom en vattenhaltig buffertlösning. Kapillären är packad med stationär fas. För att införa provet placeras kapillärinloppet i en flaska som innehåller provet och återförs sedan till källan flaskan (provet införs i kapillären via kapillärverkan, tryck eller sifonering). Migrationen av analyterna initieras sedan av ett elektriskt fält som appliceras mellan källan och destinationsflaskorna och tillförs elektroderna av högspänningsförsörjningen. Analyterna separeras när de migrerar på grund av sin elektroforetiska rörlighet och detekteras nära utloppsänden av kapillären. Utsignalen från detektorn skickas till en datautgångs- och hanteringsenhet såsom en integrator eller dator. Data visas sedan som ett elektroferogram , som rapporterar detektorsvar som en funktion av tiden. Separerade kemiska föreningar uppträder som toppar med olika migrationstider i ett elektroferogram .

Fördelar

Att undvika användningen av tryck för att införa den mobila fasen i kolonnen, resulterar i ett antal viktiga fördelar. För det första beror den tryckdrivna flödeshastigheten över en kolonn direkt på kvadraten av partikeldiametern och omvänt på kolonnens längd. Detta begränsar längden på kolonnen och storleken på partikeln, partikelstorleken är sällan mindre än 3 mikrometer och längden på kolonnen är begränsad till 25 cm. Elektriskt driven flödeshastighet är oberoende av kolonnens längd och storlek. En andra fördel med att använda elektroosmos för att passera den mobila fasen in i kolonnen är den pluggliknande flödeshastighetsprofilen för EOF, som minskar dispersionen av lösta ämnen i kolonnen, vilket ökar kolonnens effektivitet.

Se även

• Kromatografi
• Elektrofores
• Högpresterande vätskekromatografi
• Kapillärelektrofores
• Elektrokromatografi

Vidare läsning

• Smith, N. "Capillary ElectroChromatography" Tillgänglig på: https://www.beckmancoulter.com/wsrportal/bibliography?docname=AP8508ACECPrimer.pdf
•   Bartle, KD Kapillär elektrokromatografi publicerad av The Royal Society of Chemistry, Cambridge. ISBN 0-85404-530-9