HPLC에서 시료 성분의 분배계수(K)가 클 때와 작을 때를, 고정상에… | 2022년 식품안전기사실기(필답형) 2회차 기출문제 상세 페이지

(1) 고정상에 대한 친화력이 커서 칼럼을 느리게 통과한다(머무름시간이 길어 늦게 용리된다).

(2) 고정상에 대한 친화력이 작아 이동상을 따라 칼럼을 빠르게 통과한다(머무름시간이 짧아 일찍 용리된다).

[해설]

분배계수는 시료 성분이 고정상과 이동상에 나뉘어 존재할 때 두 상의 농도비다.

$K = \dfrac{C_s}{C_m}$ ($C_s$ : 고정상에 분배된 성분의 농도, $C_m$ : 이동상에 분배된 성분의 농도)

① $K$가 큰 성분($C_s \gt C_m$) — 성분 대부분이 고정상 쪽에 붙들려 있다. 칼럼 충전제와의 상호작용(소수성 결합·수소결합·극성 인력 등)이 강하다는 뜻이므로 이동상에 실려 나아가는 시간이 줄어 칼럼을 늦게 빠져나오고 머무름시간($t_R$)이 길어진다. 크로마토그램에서는 뒤쪽 피크로 나타난다.

② $K$가 작은 성분($C_s \lt C_m$) — 성분이 주로 이동상에 머물러 흐름을 그대로 따라간다. 고정상에 붙들리는 일이 적어 칼럼을 빨리 통과하고 머무름시간이 짧아 앞쪽 피크로 나온다.

크로마토그래피의 분리는 결국 이 $K$ 차이에서 나온다. 성분마다 $K$가 다르면 칼럼 통과 속도가 달라져 서로 다른 시간에 검출기에 도달하고, $K$가 비슷하면 겹쳐 나와 분리되지 않는다. 그래서 이동상 조성이나 고정상 극성을 바꿔 목표 성분들의 $K$ 차이를 벌리는 것이 분리조건 최적화의 핵심이다.

한 가지 짚어 둘 것이 있다. HPLC(고성능 액체 크로마토그래피)의 이동상은 물·아세토나이트릴·메탄올 같은 액체 용매다. 일부 교재가 이동상을 '운반기체'로 적어 두었으나 운반기체(carrier gas)는 질소·헬륨을 쓰는 기체 크로마토그래피(GC)의 이동상이다. 분배계수의 정의는 두 기법에 똑같이 적용되지만 이동상이 무엇인지는 구분해야 한다.