Интернет-журнал "Домашняя лаборатория", 2008 №3 - Журнал «Домашняя лаборатория»

k' =(nmc)/(naq)

С учетом того, что стационарная фаза подвижна, для значения V:' получим:

k' = (tR - to)/{to(1 — tR/tMC)}

В отличие от ВЭЖХ, в данном случае через детектор могут проходить также молекулы пробы с бесконечными значениями k'. В этом случае молекулы пробы задерживаются исключительно внутри мицелл. Влияние распределения ионов пробы между псевдостационарной фазой и буфером на разделение смеси веществ представлено на рис. 73.

Рис. 73. А) Соотношение между временем миграции и значением k'. В) Разделение методом МЭКХ ароматических соединений:

буфер: 110 мМ ДДСН в 25 мМ борате, pH 8.5: капилляр 75 мкм, 50/70 см; напряжение 20 кВ, детектирование 200 нм; 1 — формамид (to), 2 — анилин, 3 — фенол, 4 — бензиловый спирт, 5 — бензойная кислота, 6 — бензальдегид, 7 — нитробензол, 8 — фенилацетон, бензилцианид, 9 — ацетофенон, 10 — толуол, 11 — хлорбензол, 12 — этилбензол+о-ксилол, 13 — нафталин, 14 — судан III (1 мс).

При постоянном Дк' расстояния между пиками с ростом значения k' уменьшаются. Для вычисления k' необходимо знать to и tMC. Однако для МЭКХ не существует идеального маркера. Маркер для to должен быть электрически нейтральным и полностью свободным от мицелл. В качестве инертных маркеров подходят, например, ацетон; формамид или метанол, взаимодействием которых с мицеллами можно пренебречь и которые движутся со скоростью ЭОП. В дальнейшем эти вещества можно детектировать с помощью УФ-поглощения или изменения показателя преломления как пик показателя преломления.

Труднее определить скорость движения мицелл. В качестве маркера для (мс находят применение такие водорастворимые соединения, которые задерживаются только внутри мицелл, например, судан III и судан IV.

Область применения метода МЭКХ не ограничивается только разделением нейтральных веществ, им можно разделять и заряженные пробы. Распределение веществ между водной и мицеллярной фазами может приводить к росту селективности и воздействовать тем самым на разделение ионов с очень схожими электрофоретическими подвижностями. В этих случаях разрешение пиков, достигаемое методом МЭКХ, перекрывает разрешение КЗЭ.

Для МЭКХ необходимы ионные детергенты. Многие детергенты можно приобрести в торговле, однако только немногие из них пригодны в качестве добавок в МЭКХ. Для того, чтобы детергент подходил к МЭКХ, он должен отвечать следующим требованиям:

— растворимость в соответствующем буфере должна быть достаточно высокой (> ККМ), чтобы могли образоваться мицеллы;

— мицеллярный раствор должен быть гомогенным и УФ-прозрачным;

— мицеллярный раствор должен обладать невысокой вязкостью.

В МЭКХ могут применяться как анионные, так и катионные детергенты. Однако наиболее распространены анионные детергенты. Наиболее часто применяется, как уже отмечалось, ДДСН. Меньше подходят гомологи ДДСН. Так, например, расвор децилсульфата натрия с необходимой концентрацией (50 мМ) обладает высокой электропроводностью, что увеличивает поток и, как следствие, возникают проблемы с джоулевым теплом. Тетрадецилсульфат натрия обладает при комнатных температурах слишком малой растворимостью, что ограничивает его применение только высокими температурами. В общем случае сульфаты и сульфонаты предпочтительнее карбоксилатов, поскольку они сохраняют постоянную часть заряда в широкой области pH. В таблице 26 приведены некоторые детергенты со своими КМК и числами агрегирования. Величина ККМ представляет собой минимальную концентрацию детергента, необходимую для образования мицеллы. Под числом агрегирования понимают число молекул детергента, укладываемых по диаметру мицеллы.

Данные относятся к чистой воде. В буферном растворе значения ККМ ниже, а числа агрегирования больше.

В качестве катионных детергентов в основном находят применение аммонийные соли с гидрофобными алкильными цепочками.

Адсорбция молекул детергента на стенках капилляра приводит к обращению направления ЭОП уже при концентрациях несколько ниже ККМ. Вследствие этого анализируемые вещества движутся к аноду. Электрическое поле в данном случае должно налагаться таким образом, чтобы анод находился со стороны детектора. Противоионионного детергента при данной температуре оказывает определенное влияние на ККМ. Например, ДДСН более растворим в воде, чем додецилсульфат калия. Если в буфере присутствуют ионы калия, это может привести к обмену противоионов, в результате чего растворимость детергента может уменьшиться настолько, что ККМ не будет достигаться.

Разрешающая способность в методе МЭКХ определяется аналогично хроматографическому методу:

С учетом подвижности мицелл получим соотношение для разрешающей способности:

Уравнение описывает зависимость разрешающей способности от факторов N, а, k', to/two. Разрешение растет пропорционально квадратному корню из числа тарелок. Чем больше наложенная разность потенциалов, тем число теоретических тарелок больше до тех пор, пока с увеличением переноса вещества в потоке джоулево тепло вырастет не слишком сильно. Среднее число теоретических тарелок для большинства веществ пробы лежит в пределах от 100 до 200 тысяч. Если эффективность заметно ниже, то это означает, что молекулы пробы адсорбируются на стенках капилляра. В этом случае капилляр следует промыть и условия опыта оптимизировать, например, с помощью изменения pH.

Гидрофобные вещества пробы или анализируемые вещества с большими временами миграции дают, как правило, большее число теоретических тарелок вследствие того, что коэффициент диффузии мицелл меньше, чем для анализируемых веществ в буфере. Число теоретических тарелок несущественно зависит от длины капилляра, однако все же при использовании коротких капилляров вводимый объем должен уменьшаться для того, чтобы избежать уширения пиков, вызванного перегрузкой объема.

Селективность а — важнейший фактор, т. к. за счет селективности можно достичь большого улучшения разрешающей способности. Селективность определяется коэффициентами распределения между подвижной и стационарной фазами и, следовательно, зависит от химических свойств разделяемой системы. На разрешающую способность можно воздействовать как изменением состава буфера, так и выбором другого детергента. Методом МЭКХ без труда можно разделить два вещества пробы, обладающие селективностью 1.02. С ростом величины k' разрешающая способность, обусловленная подвижностью стационарной фазы, растет не постоянно, а проходит через максимум. Эта характерная для МЭКХ зависимость представлена на рис. 74. При постоянной селективности расстояния межу максимумами пиков уменьшаются для маленьких и больших значений k'. С помощью расчетов можно показать, что оптимальное значение k' составляет (tMC/to)1/2.

Рис. 74. Зависимость между селективностью и значением k'.

Как и в хроматографии, в МЭКХ значение k' зависит от коэффициента распределения через соотношение фаз:

k' = KVMC/Vaq

k — коэффициент распределения, VMC — объем мицеллы, Vaq — оставшийся объем буфера и УмсЛ/aq — представляет собой соотношение фаз. В отличие от хроматографии, соотношение фаз в методе МЭКХ зависит от объема мицелл и, тем самым, от концентрации детергента. Зависимость между k' и концентрацией детергента линейна. Таким образом, если известна величина ККМ, величиной