Teorie

Příprava mobilních fází

Odkazy

Literatura

Teorie

Při přípravě mobilní fáze se často používají aditiva, která slouží k úpravě pH nebo iontové síly mobilní fáze. Při přípravě pufrovaných mobilních fází je vhodné pracovat v oblasti pK daného pufru, kdy se dosahuje nejvyšší pufrovací kapacity. Pufrovací kapacita (b) kvantitativně vyjadřuje jak se změní pH pufru při přídavku malého množství kyseliny nebo báze.^[1]

Nebudeme-li uvažovat dále ve výpočtech aktivitní koeficienty pak můžeme pro matematické vyjádření pufrační kapacity napsat:

b = d(C_b)/ d(pH)

kde d(C_b) představuje malý přídavek báze a d(pH) je výsledná změna pH. Podle této definice je tudíž pufrační kapacita reciprokou hodnotou směrnice titrační křivky. Pro pufrační kapacitu lze dovodit následující rovnici. Pufrační kapacita slabé kyseliny; závisí na poměru koncentrací [H⁺] a pK_a a na koncentraci pufru (c_HA). Maximální pufrační kapacity se dosáhne když  pH je rovno pK_a:

b_max =0,58c_HA

V případě změny ± 1 jednotky pH od pK_a je pufrační kapacita 0,19 c_HA, v případě změny ± 2 jednotek pH od pK_a je pak pufrační kapacita již 25krát nižší než b_max.

Při přípravě pufrovaných mobilních fází se většinou upravuje pH mobilní fáze a to s přesností na 0,1 jednotky pH, protože i malá změna pH mobilní fáze může vést ke změně retence analytu. pH mobilní fáze se většinou měří a upravuje před přídavkem organického rozpouštědla, protože pH v organických rozpouštědlech se výrazně liší od pH vodných rozpouštědel. Pro autoprotolytickou konstantu vody platí K_H2O = [H⁺]·[OH^-]= 10^-14, pro autoprotolytickou konstantu methanolu však platí K_MeOH = [H⁺]·[CH₃O^-]= 10^-16,6. To znamená, že pro koncentraci [H⁺ =[CH₃O^-]= 10^-8,3 (nebo pH 8,3) je prostředí neutrální. Ve směsném rozpouštědle methanol – voda pak autoprotolytická konstanta leží mezi 10^-14 až 10^-16,6, protože vedle sebe vystupují anionty H⁺, CH₃O^- a OH^-. Methoxidový anion má vyšší nukleofilitu oproti OH^- a proto pufry připravené v prostředí methanol – voda mají rozdílné vlastnosti proti čistě vodným pufrům. Pro změnu pH pufrů v nevodných prostředích můžeme odvodit obecná pravidla. Pro slabé kyseliny (kyselina octová, H₂PO₄^-) v pK_a stoupá, pro slabé zásady (NH₄⁺) naopak  pK_a klesá.^[2]

Tabulka pK_a pufrů ve vodě a rozpouštědle methanol-voda (50+50)

Příprava mobilních fází

Při přípravě pufrovaných mobilních fází můžeme postupovat několikerým způsobem. Jedním ze způsobů je ten, že se pro vypočtenou koncentraci a pH pufru se smíchá požadované množství kyseliny a báze a doplní vodou  na definovaný objem (např. roztok hydroxidu sodného a kyseliny octové). Chyba pH takto připraveného pufr se pohybuje kolem 0,1 jednotky pH, protože nepočítáme s aktivitními koeficienty. Druhý způsob přípravy spočívá v tom, že se připraví přesná koncentrace kyseliny resp. báze a přidá se menší množství báze resp. kyseliny než odpovídá požadovanému (vypočtenému) množství. pH takto připraveného pufru se pak upravuje pod pH metrem bazí nebo kyselinou na požadované pH pufru. Třetí způsob přípravy  pufrovaných mobilních fází se příliš obecně nedoporučuje a používá se pouze v případech, kdy velmi malá změna pH má vliv na retenci solutu. Tento způsob upřednostňuje úpravu pH mobilní fáze až po smísení s organickou složkou mobilní fáze. Výhodou prvního způsobu je rychlá příprava mobilní fáze, druhý způsob je vhodný pro přípravu mobilních fází s přesně definovaným pH mobilní fáze.

Odkazy

Obecné pokyny pro přípravu mobilních fází můžete najít zde...

Jednoduchý kalkulátor pro výběr doporučeného pufru podle požadovaného pH...

pK kyselin a bazí.

Literatura

[1] Van Slyke D.D.: J. Biol. Chem.52, 525 (1922).

[2] Bosch E., Bou P., Alleman H., Roses M.: Anal. Chem. 72, 5183 (2000).

[Top of Page]

Last modified: