Por que é necessário usar alta pressão na cromatografia líquida de alta eficiência?
Passo 1
O enunciado pede para explicarmos por que é necessário usar alta pressão na cromatografia líquida de alta eficiência (HPLC). O conteúdo envolve teoria de cromatografia, principalmente a relação entre eficiência de separação e tamanho de partícula na fase estacionária, e a queda de pressão que ocorre ao empurrar o eluente por partículas de diâmetro reduzido. Vamos usar a equação de Van Deemter e a lei de Darcy (ou Kozeny–Carman) para entender essa necessidade.
Passo 2
Para aumentar a eficiência de separação na HPLC, reduz-se o diâmetro das partículas da fase estacionária. Isso melhora a difusão e diminui a dispersão de banda, conforme a equação de Van Deemter:
em que
é a altura equivalente a um prato teórico,
é a velocidade linear da fase móvel,
reflete o efeito de múltiplos caminhos (reduzido com partículas menores) e
está associado à difusão longitudinal (torna-se menor para partículas pequenas). Logo, diminuir o diâmetro
das partículas reduz
e aumenta o número de pratos, melhorando a resolução.
Passo 3
Porém, empurrar o solvente por uma coluna recheada com partículas pequenas exige superar uma resistência muito maior. Pela lei de Darcy (ou Kozeny–Carman), a queda de pressão
ao longo de uma coluna de comprimento
e porosidade
vale por exemplo:
onde
é a viscosidade do eluente. Note que
: se eu reduzir pela metade o diâmetro das partículas, a pressão necessária quadruplica para manter a mesma vazão.
Passo 4
Portanto, para manter uma velocidade linear
pr’atica (e n~ao ficar com corridas lent’edimas) usando part’iculas de
--
, `e imprescind’ivel aplicar press~oes elevadas ('as vezes acima de
bar). S’o assim obtemos alto n’umero de pratos, boa resolu\c{c}~ao e tempo de an’alise compat’ivel com aplica\c{c}~oes reais.
Resposta
É preciso usar alta pressão na HPLC porque a eficiência melhora ao usar partículas muito pequenas na coluna, mas essas partículas geram uma queda de pressão muito grande (
). Só com pressão elevada consegue-se manter um fluxo adequado de fase móvel e obter alta resolução em tempo razoável.