17-1가스크로마토그래피에서 칼럼의 효율이 높아지는 조건을 각각 골라 … | 2017년 식품안전기사실기(필답형) 1회차 기출문제 상세 페이지

(1) 얇게

(2) 좁게

(3) 길게

[해설]

칼럼의 효율은 이론단수 $N$으로 나타내며, 이론단높이 $H$와 칼럼 길이 $L$ 사이에 $N = \dfrac{L}{H}$ 관계가 있다. 즉 단높이를 낮추거나 길이를 늘리면 효율이 올라간다.

(1) 필름을 얇게 — 고정상 액막이 두꺼우면 시료가 액상 속으로 드나드는 데 시간이 걸려 물질전달 저항이 커지고, 그만큼 피크가 넓게 퍼진다. 얇게 하면 피크가 날카로워져 이론단수가 커진다. 다만 시료 수용력이 줄어 과부하가 생기기 쉬우므로, 휘발성이 큰 저비점 물질이나 시료량이 많을 때는 오히려 두꺼운 막을 쓴다.

(2) 내경을 좁게 — 관이 가늘수록 이동상 흐름의 속도 분포가 고르고 시료가 고정상까지 가는 거리가 짧아 단높이가 낮아진다. 대신 압력이 높아지고 시료 수용력이 작아진다.

(3) 길이를 길게 — 시료가 고정상과 접촉하는 기회가 늘어 이론단수가 비례해 커진다. 다만 이론단수는 길이에 비례하지만 분리도는 $\sqrt{L}$에 비례하므로, 길이를 두 배로 늘려도 분리도는 약 1.4배만 좋아지고 분석시간과 압력은 두 배가 된다. 무작정 늘리는 것이 능사가 아닌 이유다.

정리하면 효율(이론단수)은 얇은 막 · 좁은 내경 · 긴 칼럼에서 높아진다. 반대로 시료 용량과 분석 속도가 필요하면 막을 두껍게, 내경을 넓게, 길이를 짧게 잡는 절충을 한다.