e nel caso di adsorbenti idrofili, l’attività.

I cambiamenti più drastici sono provocati dal solvente che può essere scelto in base alla “forza” ed alla “selettività”.

La sua funzione, sostanzialmente, è quella di trasporto dei componenti e far si che i corrispondenti Rf rientrino in un range ottimale.

Da esso dipende la selettività e può anche influenzare la qualità dello strato sottile grazie alla sua viscosità o, parlando in maniera più corretta, grazie al fattore di permeazione (al numeratore troviamo la tensione superficiale e a denominatore la viscosità).

E’ importante sottolineare che il solvente in cromatografia, durante la migrazione, rilascia una parte dei suoi componenti allo strato adsorbente, perciò la fase mobile si trova via via impoverita rispetto ai componenti che formavano il solvente originariamente.

Si può comprendere che solvente e fase mobile sono differenti e che quest’ultima varia anche in base alla lunghezza della separazione.

Durante una separazione ci sono quattro processi che si sviluppano in competizione l’uno con l’altro (fig.13 ), la camera di eluizione rappresenta un sistema chiuso in cui i componenti che compongono il solvente stabiliscono un equilibrio con la fase vapore, il nome di questa condizione di equilibrio è saturazione della camera (1).

In base alla tensione di vapore dei componenti di interesse, la composizione della fase gas può differire in maniera significativa da quella del solvente.

Il tempo necessario per raggiungere una condizione di saturazione dipende dal rapporto tra il volume del solvente ed il volume e la geometria della camera.

Il processo di saturazione può essere accelerato se all’interno della camera viene posto un foglio di carta imbevuto di solvente.

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Il secondo processo che si attiva all’interno della camera è il precondizionamento (2) che si manifesta quando la fase stazionaria entra in contatto con le molecole del solvente presenti nella fase gas.

Quando la fase mobile fluisce attraverso lo strato sottile deve spostare le molecole di solvente che sono state precedentemente assorbite nella fase di precondizionamento ed è possibile percepire questo processo in quanto si osserva un fronte che si trova al di sopra del fronte della fase mobile. Durante la fase di eluizione, la fase mobile che sale attraverso quella stazionaria, a parte quando la camera è completamente saturata, parte del liquido che migra evapora.

Questa evaporazione (3) è controllata non solo dalla pressione di vapore ma anche dall’equilibrio di adsorbimento dei componenti della fase mobile.

Fig.13 Processi coinvolti durante lo sviluppo in camera cromatografica: 1,

saturazione; 2, precondizionamento; 3, evaporazione; 4, formazione di

fronti secondari.

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Quando il piatto viene eluito in una camera non saturata, l’evaporazione è tanto maggiore quanto più in alto fluisce la fase mobile.

La differenza della tensione di vapore di ogni componente del solvente permette una differenza nell’interazione di questi con la fase fissa, come risultato si può osservare la formazione di fronti secondari (4) ed è un effetto che può essere attenuato tanto meglio è precondizionata la camera.

Per tutte queste cause, risultati riproducibili si possono ottenere se tutti i parametri coinvolti vengono mantenuti costanti, ad esempio, la forma e la saturazione della camera giocano un ruolo fondamentale.

4.12.

FLUSSO CAPILLARE

In cromatografia planare il solvente fluisce spontaneamente attraverso lo strato sottile grazie all’effetto della capillarità.

La fase stazionaria è un adsorbente, caratterizzato da piccole particelle con un alta energia di superficie data dalla presenza di una infinità di micropori.

Dette particelle creano cavità o canali nello strato, quando l’adsorbente viene ricoperto dalle molecole della fase mobile detta energia si abbassa.

Contemporaneamente, entrando nelle cavità capillari dello strato sottile, la fase mobile deve cambiare la sua superficie e quindi la sua energia libera.

La differenza di energia ∆Em è proporzionale alla tensione superficiale γ

e al volume molare Vm del solvente ed inversamente proporzionale al

diametro dei pori.

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Durante l’eluizione i pori più piccoli sono i primi a riempirsi mentre gli altri richiedono un tempo maggiore, se si trascura questo evento e si assume che le forze capillari di un determinato adsorbente sono costanti rispetto ad uno specifico solvente, si può dire che la velocità complessiva della fase mobile cala iperbolicamente all’aumentare della distanza di sviluppo in quanto, la resistenza (frizione) se rapportata al flusso, cresce.

In HPTLC il movimento del fronte del solvente zf è governato da una

legge quadratica rispetto al tempo descritta dall’equazione(figura 14 ): √

Fig.14 Andamenti del fronte del solvente in eluizioni con flusso capillare e flusso

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La costante di flusso k tiene conto della permeabilità ko e della

dimensione media particellare dp, della tensione superficiale γ, della

viscosità η e dell’angolo di contatto θ della fase mobile. |

Per le fasi inverse la velocità del fronte è generalmente più lento di quello nelle fasi normali, questo è dovuto all’ampio angolo di contatto θ dell’acqua sulla superficie apolare delle cavità della fase stazionaria.

Quando aumenta il contenuto dell’acqua nel solvente (circa 40%) θ si avvicina a 90° e la costante di velocità del flusso diviene molto piccola in modo da impedire qualsiasi movimento.

Per concludere, dall’equazione si deduce che la velocità della fase mobile cade drasticamente con l’aumentare della distanza di sviluppo sino a fermarsi.

Se riprendiamo in considerazione l’equazione di Van Deemter quando la velocità della fase mobile è al di sotto del valore ottimale calcolato, l’altezza del piatto teorico ha un aumento drammatico e questo effetto è particolarmente marcato per i piatti HPTLC in cui l’alta densità di impaccamento dello strato genera un forte aumento della resistività al flusso capillare.

Alla luce di tutto questo ci si chiede quale sia lo sviluppo necessario per ottenere i migliori risultati e in questo contesto torna comodo valutare la risoluzione tra due picchi.

Per la formula della risoluzione si possono scegliere un valore di selettività α=1,5 e valori incrementali di Rf di 0,1.

Il numero di piatti è calcolato utilizzando l’equazione N=L/H e da prove sperimentali si è scoperto che la migliore risoluzione si ottiene a distanze di sviluppo pari a sei centimetri.

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Per concludere si osserva che quando l’eluizione dipende dalle forze capillari, ben poco si può fare per migliorare l’efficienza separativa se non lavorare sulla dimensione delle particelle della fase mobile.

Se forziamo opportunamente la fase mobile a fluire con una velocità opportuna si può mantenere l’altezza di piatto teorico a valori costanti anche per eluizioni molto lunghe.

Una delle tecniche più importanti nell’ambito delle tecniche a flusso forzato è la OPLC Overpressure Layer Chromatography.

Sebbene la risoluzione sia un parametro importante della separazione per la cromatografia planare entra in gioco la separation number che risulta essere una grandezza più indicata per questa tecnica:

1

−













−

=

W

W

z

SN

detto anche spot capacity dove zf è la distanza di migrazione del fronte,

W0 è la larghezza del picco a metà altezza per Rf = 0 e W1 è la larghezza

del picco a metà altezza per Rf = 1 .

Il valore calcolato di SN altro non è che il numero massimo di sostanze che è possibile separare.

4.13. LA FASE MOBILE

La fase mobile è il mezzo utilizzato per il trasporto degli analiti e quindi deve poterli sciogliere, inoltre può essere utilizzata per modificare o, per meglio dire, aggiustare la posizione degli analiti (valore degli Rf) presenti nel

cromatogramma, variando opportunamente la forza del solvente. Il valore ottimale degli Rf dovrebbe aggirarsi nell’intervallo 0,2-0,6.

La fase mobile, essendo un componente del sistema cromatografico, è responsabile della selettività della separazione.

123

Per una determinata fase stazionaria, generalmente si utilizza una variazione nella composizione della fase mobile per migliorare il risultato cromatografico.

Un corretto approccio e strategia per migliorare la selettività agendo sul solvente, è ancora piuttosto generico, ma può essere riassunto in tre punti principali:

1. Approcci empirici (trial and error) guidati dall’esperienza e