液相色谱系列LC03丨范德姆特大对勾

– – – – – – – – – – – – – – -【纵向分子扩散】- – – – – – – – – – – – – – –

接着，我们注意到，

前进时有人快两步有人慢两步，发呆唠嗑看风景，

本来很整齐的队伍又零散了。

而且行军速度越慢，这种散漫程度越厉害，

道路越宽，也越容易变乱。

这种队伍自身的散漫，被称为纵向分子扩散（molecular diffusion），

对应范式方程的B/v项。

怎么减小分子的扩散呢？

可以快速行军，变多列为少列。

在色谱柱中，

我们可以提高流动相的流速v，

并且选用比较窄的柱子。

– – – – – – – – – – – – – – -【传质阻力】- – – – – – – – – – – – – – –

接下来，一片花园挡住了前进的方向，队伍只好打散了，各自找路。

有的进入了小花园，路比较短，出来的就比较早。

有的进入了大花园，曲曲绕绕，耽误了很久才出来。

最后，不同士兵出来的时间不同，队伍又散了。

这种因为不同的滞留引起的扩散被称为传质阻力（molecular diffusion），

是范式方程的C*v项。

那怎样减小它呢？

首先，可以把大花园改成小花园，减少不同路线的差距；

其次，可以把速度降下来，

如果速度太快，有的士兵从大花园里出来时，其他的士兵可能已经跑很远了。

对应到我们色谱柱里，

可以选用更小粒径的填充材料，还可以降低流动相的流速v。

– – – – – – – – – – – – – – -【最优速度】- – – – – – – – – – – – – – –

从前面的描述我们看到，第一项与流速无关，

和色谱柱的规格和填料的均匀程度有关。

第二项纵向分子扩散，是和色谱柱内径以及流动相的流速相关。

而第三项传质阻力，和填料的粒径大小以及流动相流速都有关。

后两项和速度的关系正好相反，

这就需要找到一个最优的速度，使总的数值是最小的。

在色谱柱确定，也就是A，B，C项确定的情况下，

我们可以通过计算来得到这个最佳流速的值。

通过这个公式，

可以计算出经典的4.6mm直径，5um粒径的柱子最佳流速恰好就是1ml/min。

这可不是个巧合，

其实液相色谱柱的内径都是故意设计成一些零零碎碎的数字，

比如4.6，2.1，就是为了让最佳流速能算成整数，大家输入流速的时候更方便一些。

范德姆特大对勾解释了柱效的秘密，

同时也拉开了液相色谱飞速发展的序幕。

一个小小的公式，影响了整个行业的发展，

这就是理论研究的魅力所在吧。

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