分離度2

分離度（R）と理論段数（N），分離係数（α），保持係 数（k），との関係は，（1）式で表すことができます。（た だし，二つのピークのピーク幅が等しく，k は後ろのピー クの保持係数とします。）

では，分離度の向上に，理論段数，分離係数，保持係数が具体的にどのように寄与するのでしょうか？（1）式を基に考えてみましょう。

（1）式より，分離度は理論段数の平方根に比例します ので，理論段数が2 倍では分離度は√2￣=1.41 倍に，ま た4 倍では√4￣=2 倍になります。 今，理論段数10,000 段のカラムを用いた時，2 本の ピークの分離度が「0.8」であったとします。分析カラム を変更して，分離度を「1.5」（完全分離）に向上させる ためには，理論段数をいくらにすればよいでしょうか？ この場合，分離度を1.5/0.8=1.9 倍にすることになり ますので，分離係数，保持係数が変わらないとすると， 理論段数は1.9の2乗＝3.6倍，すなわち36,000 段必要であ ることがわかります（図1）。理論段数を高めるには，同 じ充填剤ではカラム長さを長くすればよいのですが，こ の例では長さを何と3.6 倍にもしなければなりません。

しかし最近では，充填剤粒子径が 2 μm 以下のカラム を用いた超高速LC（UHPLC）により，同じカラム長さ でもより高い理論段数が得られるようになってきました。 ただし，この場合，カラム圧が高くなるため，高耐圧な HPLC 装置が必要となります。

（1）式における分離係数が分離度に与える影響，すな わち αと（α -1）/ αの関係は，図2・左のようになり ます。 分離係数は2 本のピークの保持係数の比であり，充填 剤固定相，移動相pH（イオン性分析種の場合），移動相 有機溶媒の種類，カラム温度などの条件により変化しま す。図2 より，分離係数は「1.2」程度までほぼ直線的 に分離度向上に寄与することがわかります。前出の例に おいて，分離度「0.8」での分離係数を「1.1」とすると， 分離度「1.5」を得るには分離係数は「1.2」程度にすれ ばよく，効率的な分離度向上が可能です。ただし，条件 を最適化するための検討時間が必要です。

分離係数と同様に，（1）式におけるk とk/（1+k）の 関係は，図2・右のようになります。 保持係数はより溶出力の小さい移動相に変更すれば大 きくできますので，例えば逆相クロマトグラフィーにお いては，有機溶媒比率を下げればよいことになります。 しかし，図2・右のように，保持係数が分離度向上へ寄 与するのは溶出が早いピークの場合であり，例えば保持 係数を「3」から「9」にしても，分離度は1.2 倍にし かならない反面，分析時間が長くなってしまいます。

 

図2　分離係数，保持係数と分離度

以上のように，（1）式から分離度向上のための基本的 な考え方を理解することができます。基本はしっかりつ かみましょう！