Teori Dasar Kromatografi

Sebuah teori yang dikembangkan oleh Van Deemter berusaha menggambarkan bentuk puncak elusi dari kromatogram. Ekspresi pengertian kualitatifnya sangat berguna pada optimalisasi kinerja kolom. Ada tiga prinsip yang memberikan kontribusi pada melebarnya suatu pita (puncak), yaitu :

1. Efek multipath atau difusi pusaran. (sebagai A)
2. Difusi molekuler (sebagai B)
3. Perlawanan pada perpindahan massa (gas dan cairan, sebagiai C)

HETP = A + B/μ + C
Dimana A, B, dan C adalah konstanta yang disebutkan di atas dan P adalah kecepatan linear gas ( atau Kecepatan aliran) yang melalui kolom kromatografi. Kecepatan linear gas ditentukan dari :

Jika HETP di plot terhadap μ, diperoleh satu hiperbola dengan HETP minimum. Pada titik minimum tersebut kecepatan aliran (μ) optimum, dimana kolom beroperasi secara efisien. C terdiri dari dua komponen perlawanan terhadap perpindahan massa, satu berkaitan dengan gas Cg dan satu lagi berkaitan dengan cairan C1.
HETP = A + B /μ  +(Cg + C1)μ

Gambar 18.3. Hubungan kecepatan alir (μ) terhadap tinggi HETP
Persamaan yang dikembangkan oleh Van Deemter adalah :


Penelitian kualitatif dari versi persamaan yang dikembangkan oleh Van Deemter berguna untuk mengoptimalkan kinerja kolom.
Faktor A : Efek Multipath atau Difusi Eddy
A = 2 ? dp
Dalam kolom kemasan gas pembawa dapat mengikuti berbagai path (jalur). Oleh karena itu molekul bahan terlarut memiliki waktu kediaman yang berbeda. A akan lebih kecil jika menggunakan partikel yang lebih kecil.. Bagaimanapun juga ? adalahkarakter tetap sifat alami kemasan partikel dan meningkat sesuai dengan ukuran partikel yang lebih kecil. Turunnya tekanan kolom juga merupakan faktor pembatas ukuran partikel. Arus gas yang linier akan lebih seragam pada perbandingan tekanan pintu masuk ke pintu keluar yang rendah.
Untuk meminimalkan A diperlukan partikel kecil dengan ukuran seragam konsisten dengan penurunan tekanan rendah, ? rendah dan diameter kolom kecil. Di dalam kolom kapiler dimana tidak ada kemasan, maka A = 0
Faktor B : Istilah Difusi Molekular
B = 2 γ Dg
Istilah difusi molekular sebanding dengan koefisien difusi bahan terlarut (analit) dalam gas pembawa. Bahan terlarut difusi tinggi memimpin ke arah pelebaran puncak dan hilangnya efisiensi. Difusi bahan terlarut pada gas pembawa adalah suatu fungsi dari bahan terlarut dan gas pembawa yang berkurang sesuai dengan peningkatan kepadatan dari gas dengan meningkatnya tekanan atau mengubah berat molekular gas.
Koreksi tortuosity, γ adalah perbedaan antara jalur garis lurus dan rata-rata jalur riil dari suatu molekul. Percepatan gas yang linier meningkat dalam kolom kemasan, dan sebaliknya pada kolom kapiler.
Untuk meminimalkan B : menaikkan aliran gas linier dan menggunakan gas dengan berat molekul tinggi.
Faktor C : Istilah Transfer resistan ke massa.
C merupakan gabungan transfer resistan ke massa yang timbul dari gas Cg dan transfer resistan ke massa yang timbul dari cairan.
C = Cg + Cl
Untuk kolom kemasan, Cg dapat diabaikan.Untuk kolom kapiler, ketebalan fase diam sangat kecil sehingga Cl dapat diabaikan selama df ketebalan film sangat kecil. ( Cg >> Cl ). Untuk mengurangi C ini, ketebalan film dalam kolom kemasan harus kecil. Ketebalan film juga mempengaruhi rasio kapasitas k’ Untuk menguragi C Term, fase cair juga harus memiliki viscositas rendah dan koefisien difusi cairan yang tinggi.
Untuk meminimalkan C diperlukan fase cair dengan koefisien difusi tinggi dan yang dilapisi film tipis yang seragam.
Dari pembahasan di atas persamaan Van Deemter untuk dinding kapiler yang dilapisi pipa terbuka.
A = 0 karena tidak ada kemasan
Cg >> Cl karena ketebalan film sangat kecil