那麼,是不是設計色譜柱的人腦子進了水,非要挑些奇怪的數字來消遣大家...看(kan)樣(yang)子(zi),明(ming)顯(xian)不(bu)是(shi),大(da)家(jia)會(hui)發(fa)現(xian),市(shi)麵(mian)上(shang)大(da)部(bu)分(fen)的(de)色(se)譜(pu)柱(zhu)都(dou)是(shi)這(zhe)些(xie)奇(qi)怪(guai)的(de)內(nei)徑(jing)規(gui)格(ge),反(fan)而(er)是(shi)那(na)些(xie)帶(dai)著(zhe)整(zheng)數(shu)值(zhi)內(nei)徑(jing)的(de)色(se)譜(pu)柱(zhu)好(hao)像(xiang)看(kan)上(shang)去(qu)和(he)大(da)家(jia)格(ge)格(ge)不(bu)入(ru)成(cheng)為(wei)了(le)異(yi)類(lei)...
到底是為什麼?這一定是有什麼原因的...那麼原因是什麼呢?
▉ 範德米特曲線
zaiyexiangsepudejichulilunzhong,womenzonghuitingdaoyigeruleiguanerdemingzi,tajiaofandemite,weilejianbian,womenchenghutajiaozuolaofan,tazengjingzaizhishanghualeyigeduigou,yonglaijieshisepuzhudezhuxiaoheliusudeguanxi,houlai,zhegeduigouchumingle,beijiaozuo“範德米特曲線”,成為了液相色譜分離當中最經典的理論之一。
上圖是不同粒徑的範德米特曲線,不過這裏我們以5um填料色譜柱繪製的範德米特曲線為例,為啥要選5um填料?主要是因為這個規格的填料從上世紀80年代產生,90年代興盛到現在仍舊老當益壯經久不衰,堪稱經典,另外,5um填料的範德米特曲線是個非常周正的對鉤。
那麼我們來解釋一下這個經典的對鉤吧,它被畫在一個坐標軸裏,橫坐標表示譜帶移動的線速度,縱坐標表示理論塔板高度。納尼?線速度,理論塔板高度,這都是嘛(四聲)?
▉ 流速和柱效
這兩個詞確實生僻。所以,我們可以把它們近似地理解為:流速和柱效,對於給定的一根色譜柱(長度,填料粒徑固定)越大的流速能產生越高的分析速度,越小的板高能產生越大的柱效;所以,在老範的對鉤當中,橫坐標數值越大,分析速度越快;縱坐標數值越小,柱子的分離效果越好。
知道了這些,我們就大概能理解老範畫的這個對鉤代表的意思了:對應一根固定的色譜柱:柱(zhu)效(xiao)隨(sui)著(zhe)流(liu)速(su)提(ti)升(sheng)而(er)升(sheng)高(gao),到(dao)達(da)一(yi)個(ge)最(zui)大(da)值(zhi)以(yi)後(hou),又(you)開(kai)始(shi)隨(sui)流(liu)速(su)增(zeng)大(da)而(er)降(jiang)低(di),這(zhe)個(ge)讓(rang)色(se)譜(pu)柱(zhu)達(da)到(dao)最(zui)大(da)柱(zhu)效(xiao)的(de)流(liu)速(su)值(zhi),被(bei)叫(jiao)做(zuo)最(zui)佳(jia)流(liu)速(su),在(zai)最(zui)佳(jia)流(liu)速(su)附(fu)近(jin)保(bao)證(zheng)實(shi)際(ji)柱(zhu)效(xiao)與(yu)最(zui)佳(jia)柱(zhu)效(xiao)差(cha)異(yi)很(hen)小(xiao)的(de)一(yi)個(ge)區(qu)域(yu)內(nei)的(de)流(liu)速(su),被(bei)叫(jiao)做(zuo)最(zui)佳(jia)流(liu)速(su)範(fan)圍(wei)。所(suo)以(yi)老(lao)範(fan)的(de)對(dui)鉤(gou)的(de)深(shen)層(ceng)意(yi)義(yi)就(jiu)是(shi):誰在最佳流速使用色譜柱,我就給誰畫個大對鉤。
▉ 內徑
chedaozheer,yizhizaishuolaofanheliusudeshier,haimeiheneijingcheshangyidianguanxi,jiexialai,womenjiuyaogeilaofanheliusuqianxiandaqiaole,zhegeqianxiandaqiaoderenjiujiao內徑。
在老範的大對鉤中,橫坐標叫做線速度,我們近似的把它認為是流速,其實,在“近似”的過程中,我們省略了內徑這個因素,或者說是色譜柱粗細的影響。
線速度指的是色譜峰譜帶移動的速度,通常用cm/min作為單位。
而流速指的是色譜儀輸液的體積流速,通常用mL/min作為單位。
舉上一個生活化的例子,就是汽車,線速度可以理解為汽車行駛的速度;流liu速su可ke以yi理li解jie為wei汽qi車che燒shao油you的de速su度du,而er不bu同tong內nei徑jing的de色se譜pu柱zhu,可ke以yi理li解jie為wei不bu同tong大da小xiao的de汽qi車che,越yue粗cu的de色se譜pu柱zhu代dai表biao著zhe越yue大da的de汽qi車che,要yao開kai到dao相xiang同tong的de速su度du,燒shao的de油you就jiu多duo,所suo以yi,更geng粗cu的de色se譜pu柱zhu需xu要yao更geng大da的de體ti積ji流liu速su才cai能neng產chan生sheng與yu細xi色se譜pu柱zhu相xiang同tong的de線xian速su度du/分析速度。
返回頭看老範給畫的大對鉤,找個尺子一比,發現對於5um填料的色譜柱,最佳流速對應的是大概6cm/minzheyidian,buguo,zheshixiansudu,womenyongdesepuyidoushixuyaoshedingtijiliusude,gangcaiwomenshuoguo,tijiliusuhesepuzhuneijingshiyouguande,namewentilaile:色譜柱內徑哪樣好?
在這個問題上,設計色譜柱的人沒有隨便設計個1,2,5,10mm這種自己看了爽大家又喜聞樂見的內徑數字,在這個問題上,他們秉承了“業界良心”。
大家想想看,自己在色譜儀上輸入流速的時候,是輸入1mL/min的感覺爽還是輸入1.18mL/min的感覺爽?我相信,隻要不是自虐傾向太強的同學,一定都會覺得是1mL/min更爽些...1mL/min對應的是4.6mm內徑色譜柱的最佳流速,而1.18mL/min對應的是5mm內徑色譜柱的最佳流速(都是說5um填料的色譜柱)。
現在大家明白為啥我說色譜柱的設計者有“業界良心”了吧,為了讓大家在使用的時候爽,他們寧可讓自己在做柱子的時候“不爽”,這是怎樣的國際主義精神啊。
houlaine,suizheyiqidejinbu,yiqinengkongzhideliusujingduyuelaiyuegao,suoyi,chuyuduiliudongxiangjieshenghezhipujianrongxingdengdengdexuqiu,yekaishichuxianleneijinggengxiaodesepuzhu,zaizhexiezhuzideshejishang,rengjiubingchengleyiguandeyejieliangxin,jinkenengrangdajiazaiyiqikongzhideshihoushuruyixiegeng“整”的數字,所以色譜柱的內徑仍舊是不太規整的,3.0mm對應0.4mL/min,2.1mm對應0.2mL/min,1.0mm對應0.05mL/min(這個貌似兩邊都挺整,簡直是強迫症患者的福音啊~不過,其實這個規格的色譜柱遠沒有其他規格的填料種類全...)
▉ UHPLC
後來,UHPLC出現了,老範的對鉤明顯走形了……
我們能看到,UHPLC對應的最佳流速已經明顯和5um的HPLC填料不同了,按照剛才的業界良心理論,UHPLC色譜柱的內徑也應該應對變化以繼續讓大家爽,可但是,我們看到的UHPLC色譜柱的內徑規格還是那老三樣:4.6,3.0和2.1。
難道是世風日下,業界良心一去不返了?
別慌,回過頭再用尺子比比老範的發福版對鉤,我們會看到,對於UHPLC的最佳流速,大概是在12cm/min這個地方,而且,由於UHPLC最佳流速範圍的擴展,經典HPLC的最佳流速數值仍然在最佳流速範圍內,所以,即使我們不改變內徑和流速,UHPLC的柱效也是很好的,如果要追求最佳流速,隻要把原來的流速都乘以2就差不多了,1變成2,應該也不會造成什麼不爽...
▉ 大內徑色譜柱優勢
我wo們men已yi經jing了le解jie了le造zao成cheng色se譜pu柱zhu內nei徑jing數shu字zi不bu是shi整zheng數shu的de原yuan因yin,剛gang才cai我wo們men稍shao稍shao提ti過guo一yi下xia,小xiao內nei徑jing色se譜pu柱zhu的de出chu現xian是shi出chu於yu溶rong劑ji節jie省sheng和he質zhi譜pu兼jian容rong性xing的de原yuan因yin,那na麼me大da家jia會hui問wen,既ji然ran小xiao內nei徑jing色se譜pu柱zhu有you這zhe些xie好hao處chu,為wei啥sha還hai沒mei有you取qu代dai大da內nei徑jing的de色se譜pu柱zhu?下麵來大概解釋一下吧:
1:大(da)內(nei)徑(jing)色(se)譜(pu)柱(zhu)可(ke)以(yi)承(cheng)載(zai)更(geng)大(da)的(de)上(shang)樣(yang)量(liang),利(li)用(yong)這(zhe)個(ge)特(te)性(xing),我(wo)們(men)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)色(se)譜(pu)製(zhi)備(bei)純(chun)化(hua),用(yong)很(hen)大(da)內(nei)徑(jing)的(de)色(se)譜(pu)柱(zhu),一(yi)次(ci)進(jin)樣(yang)就(jiu)可(ke)以(yi)純(chun)化(hua)很(hen)多(duo)樣(yang)品(pin),還(hai)是(shi)用(yong)汽(qi)車(che)做(zuo)個(ge)例(li)子(zi),大(da)公(gong)交(jiao)比(bi)小(xiao)麵(mian)包(bao)可(ke)以(yi)裝(zhuang)更(geng)多(duo)的(de)人(ren)。
2:大內徑的色譜柱有更好的抗“溶劑效應”能力,通常即使溶劑兼容性不是那麼好的情況下,大內徑色譜柱更容易得到更好的峰型。
3:daneijingsepuzhuduiyiqidexitongkuosannaishounenglijiaoqiang,youyushiyongjiaogaoliusufenxi,daneijingsepuzhuyouyuyiqisitijizaochengdezhuxiaosunshihuigengxiao,erxiaoneijingsepuzhuduisitijigewaimingan,zheyeshiweishenmexianzaidezhaijingzhu(內徑小於等於2.1mm)都推薦使用在高性能的UHPLC儀器上的原因。
4:大內徑色譜柱對儀器的延遲體積影響也相對不太敏感,主要也是由於使用高流速,可以盡量抵消延遲體積帶來的影響。
5:對於某些型號的儀器以及某些特殊的方法,高流速下容易獲得更好的混合精準度,這主要是由於儀器的硬件性能限製導致的。
所(suo)以(yi)呢(ne),色(se)譜(pu)柱(zhu)內(nei)徑(jing)大(da)小(xiao)的(de)選(xuan)擇(ze)和(he)使(shi)用(yong),完(wan)全(quan)是(shi)要(yao)根(gen)據(ju)自(zi)己(ji)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)來(lai)選(xuan)擇(ze)的(de),在(zai)某(mou)方(fang)麵(mian)表(biao)現(xian)好(hao),必(bi)然(ran)會(hui)有(you)某(mou)方(fang)麵(mian)的(de)犧(xi)牲(sheng),尺(chi)有(you)所(suo)短(duan)寸(cun)有(you)所(suo)長(chang),根(gen)據(ju)自(zi)己(ji)的(de)儀(yi)器(qi)方(fang)法(fa)和(he)實(shi)際(ji)需(xu)要(yao)選(xuan)擇(ze)合(he)適(shi)內(nei)徑(jing)的(de)色(se)譜(pu)柱(zhu)才(cai)是(shi)正(zheng)道(dao)。
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