Обращенно-фазовая.

Этот наиболее формальный ответ (с точки зрения сравнительной полярности фаз) в данном случае является вместе с тем и наиболее точным и однозначным. Ответы с точки зрения механизма разделения (адсорбционная, распределительная, ион-парная) неточны, поскольку в такого рода системах механизм обычно смешанный. Ответ с точки зрения техники работы («колоночная») лишен содержания, поскольку ВЭЖХ является колоночной по умолчанию.

Коэффициент емкости вещества, присутствующего в виде равновесной смеси форм, равен «средневзвешенному» из коэффициентов емкости отдельных форм. Полный вывод этого выражения в задаче не требовался. Некоторые участники тем не менее сделали это – и получили за свои труды по несколько «премиальных» баллов.

Комментарии, видимо, излишни. Это тот вопрос, на который, по замыслу, должен был бы ответить каждый участник. Увы… Многие не брались вообще, многие путали долю A^-и HA.

P.S. Правильное решение применительно к условиям электрофоретического разделения мы тоже засчитывали.

Рассчитаем из выражения п.2 значение k’ для HA₁₆ ([H⁺] = 10^-4,83 = 1,48^.10^-5 М):

Для HA₁₈k’ = 0,857^.1,012 = 0,868

Из выражения п. 2 имеем:

. Отсюда для HA₁₈

5. Сколько теоретических тарелок необходимо, чтобы в указанных условиях хроматографического эксперимента полностью разрешить пики HA₁₆ и HA₁₈ (R_s = 1,5)?

 т.т. (в расчете использовано среднее значение k’ для обеих кислот)

Эта стандартная формула есть в любом учебнике. Но надо еще правильно ее применить. Основные ошибки – использовали неверное значение k’ (для индивидуальных форм) либо вообще пренебрегали в расчете сомножителем, содержащим k’. В данном случае (при столь малых коэффициентах емкости) это приближение – слишком грубое.

Из выражения п.2

=

=  =

=  =

=

рН наибольшей селективности найдем, приравняв нулю dα/d[H⁺]:

Отсюда  М и рН = 5,10.

До идеи решения кое-кто дошел. А вот получить еще и правильный численный ответ…

Разрешение характеризуется величиной . «Лобовой» путь решения, аналогичный п. 6 (выражение всех величин через [H⁺], дифференцирование по [H⁺] и т.д.) в конце концов приведет к успеху, но он крайне трудоемок. Для ответа на поставленный вопрос достаточно найти знак производной dR_S/dpH при значении рН, рассчитанном в п.6. Считая, что число теоретических тарелок N от рН не зависит, имеем:

При рН максимальной селективности первый член суммы в квадратных скобках равен нулю, а второй отрицателен (поскольку с увеличением рН растет доля диссоциированной формы кислоты, k’ уменьшается, и величина  - тоже уменьшается). Поэтому максимальное разрешение наблюдается при более низком значении рН, чем максимальная селективность (численный расчет дает значение рН = 4,70 – ср. с рН = 5,10 для максимальной селективности).

Среди вопросов по хроматографии этот оказался самым трудным. Видимо, главная причина трудностей состояла в нечетком понимании того, что хроматографическая селективность и хроматографическое разрешение – это разные вещи.

Распространенная ошибка – рассмотрение возможности того или иного способа детектирования в отрыве от конкретного вещества с его конкретными свойствами. Пусть способ X тысячу раз хорош сам по себе – но для данного вещества в данных условиях он может быть неприменим!

Для расчета времени миграции t воспользуемся следующими соотношениями:

t = l/v, где v – скорость движения иона;

v = μE = μU/L, где E – напряженность электрического поля, U – приложенное напряжение, μ – общая электрофоретическая подвижность;

μ = μ_abs + μ_eof, где μ_abs - абсолютная подвижность, μ_eof - электроосмотическая подвижность;

μ_abs = l/(|z|F), где l - эквивалентная электропроводность, z – заряд иона, F – постоянная Фарадея.

Отсюда для |z| = 1 (бензоат-ион)

Величину l можно приближенно принять равной α_Al^∞, где α_A – доля диссоциированной формы кислоты, а μ_eof рассчитать из значения t₀ для незаряженного компонента – бензилового спирта (для него μ_abs = 0):

 м²с^-1В^-1

(знак «минус» означает, что электроосмотический поток направлен противоположно движению анионов, т.е. к катоду; в качестве условного положительного направления выбрано направление к аноду).

Доля диссоциированной формы бензойной кислоты в условиях эксперимента ([H⁺] = 1,00^.10^-4 М) составляет

Отсюда

 мин

Начинается электрофорез. Это та часть задачи, которая требует уже специальных знаний. А данный вопрос, кроме того – еще и логического мышления, умения связывать воедино различные понятия, а также точности и аккуратности в выкладках и вычислениях. В условии задачи намеренно была приведена характеристика, обычно не используемая при описании электрофоретических экспериментов, - предельная электропроводность. Как из нее оценить традиционную электрофоретическую характеристику, электрофоретическую подвижность? Да хотя бы из размерностей можно было бы догадаться!

Наличием в растворе в условиях хроматографического разделения метанола, уменьшающего диэлектрическую проницаемость среды и, соответственно, величины констант кислотности.

Вопрос, требующий не только внимательного прочтения условий эксперимента, но и грамотного их анализа. По крайней мере, факторы, которые заведомо не могут повлиять на значение константы кислотности, - различие в рН растворов и наличие электростатического поля – следовало бы сразу же исключить из рассмотрения.

1)      времена миграции HA₁₆ и HA₁₈

2)      число теоретических тарелок

при введении в раствор 0,1% гидроксипропилцеллюлозы (ГПЦ)? Объясните Ваш ответ.

Гидроксипропилцеллюлоза адсорбируется на стенках капилляра и тем самым:

1)      подавляет электроосмотический поток – времена миграции анионов уменьшатся;

2)      препятствует адсорбции разделяемых ионов – размывание пиков уменьшится, число теоретических тарелок увеличится;

Специфика капиллярного электрофореза – наличие такого явления, как электроэндоосмотический поток, который направлен, как правило, к катоду. Т.е. в данном случае – в направлении, противоположном движению ионов. Не знающие этого могли бы по крайней мере догадаться о существовании чего-то подобного из вопроса 9, где приведена величина времени миграции бензилового спирта – незаряженного (!) соединения. Конечно, ГПЦ в какой-то мере увеличивает вязкость раствора и тем самым вроде бы увеличивает время миграции. Но эффект подавления электроосмотического потока все перекрывает.

В присутствии гидроксипропилцеллюлозы электроосмотический поток подавлен, бензоат-анионы движутся, как им и полагается, к аноду. В отсутствие гидроксипропилцеллюлозы наблюдается электроосмотический поток, направленный к катоду, но его скорость меньше, чем собственная скорость бензоат-анионов (см. п.9) – бензоат-анионы движутся также к аноду (но с гораздо меньшей скоростью).

«катионы двигаются к катоду, а анионы - к аноду…» Так вот – не всегда! Наличие электроосмотического потока может изменить картину на наоборот. И любые разумные соображения на эту тему, будь они приведены в тексте ответа, конечно же, не остались бы без соответствующей оценки. А вот изменится ли картина на самом деле – это уже надо сравнивать скорость потока и собственную скорость иона. Короче, надо считать. «Нельзя же так – на веру, нельзя же так – без сметы, должны быть аргументы и численный расчет»!