## Schoteltheorie

De schoteltheorie wordt gebruikt om de effectiviteit van een kolom theoretisch te optimaliseren en benaderen. In de praktijk is dit een weinig gebruikte methode, maar hij geeft wel een aantal interessante inzichten.

De theorie beschouwd een kolom als een grote kolom met schotels, waarbij op iedere schotel er een evenwicht van het analyt is tussen de stationaire en mobiele fase. Het analyt ondergaat:

- Eddy diffusie, wat voornamelijk te maken heeft met de packing van de kolom hierbij hoort de coëfficiënt .
- Longitudinale diffusie, het analyt zal door Brownse beweging en capilaire werking over de hele lengte van de kolom willen verspreiden. Hierbij hoort de coëfficiënt .
- Massatransport tussen mobiele en stationaire fase. Dit zegt iets over de snelheid waarmee het analyt kan overgaan tussen mobiele en stationaire fase. Hierbij horen de coëfficiënten en .

Net als bij destillatie geldt dat hoe meer schotels, hoe effectiever de scheiding tussen componenten zal zijn. Het totale aantal schotels () moet dus zo groot mogelijk zijn. Aangezien de lengte van een bepaalde kolom () niet variabel is (tenzij er een andere kolom gebruikt wordt) is te berekenen hoe hoog in theorie de schotels zijn (), in dit geval zijn lage schotels het meest effectief (meer schotels in een kolom. De theoretische schotelhoogte is te berekenen uitgaande van de hierboven genoemde coëfficiënten voor diffusie en transport en de stroomsnelheid van de mobiele fase. Dit is de Van Deemter vergelijking:

Hierin is de gemiddelde stroomsnelheid van de mobiele fase. Als de theoretische schotelhoogte uitgezet wordt tegen de stroomsnelheid levert dat de volgende grafiek:

Bij lage stroomsnelheden is er veel tijd voor het analyt om diffusie in de lengte van de kolom te ondergaan, dat is uiteraard ongewenst, dit leidt tot piekverbreding. Wel levert een lage stroomsnelheid vaak betere scheiding omdat de retentietijden hoger zijn (hogere capaciteitsfactor en bijbehorende selectiviteit)

Een hoge stroomsnelheid is ook niet optimaal, immers de stoffen hebben dan een erg lage retentietijd, de selectiviteitsfactor zal dan ook laag zijn. Pieken gaan overlappen of zijn helemaal niet meer te onderscheiden. Bij te hoge stroomsnelheden is er steeds minder kans voor het analyt om in evenwicht te zijn tussen de mobiele en stationaire fase. Er treedt uiteindelijk ook piekverbreding op omdat het analyt zich over de hele kolom verspreid.

De Van Deemter vergelijking geeft aan dat er dus een optimale stroomsnelheid van de mobiele fase is. In de praktijk wordt deze vergelijking nauwelijks gebruikt maar vertrouwt men op de expertise van de analist.

Algemeen

Om pieken zo smal mogelijk te krijgen met een hoge selectiviteit zijn er een aantal (logische) punten:

- De meeste Van Deemtervergelijkingen lopen vrij vlak (de bijdrage van is relatief klein). Met een hoge stroomsnelheid kan dan toch een relatief lage theoretische schotelhoogte bereikt worden. Bijkomend voordeel is dan dat er niet zo lang gewacht hoeft te worden op de resultaten van de analyse.
- Een pakking met deeltjes met kleine diameter verkleint de bijdrage van , immers de te volgen wegen voor verschillende deeltjes zijn dan vergelijkbaar.
- Een kolom met een kleine diameter en een dunne stationaire fase zorgt ervoor dat stoftransport sneller kan plaatsvinden en verkleint zo de bijdrage van .
- De invloed van de temperatuur kan groot zijn, deze is voor nu buiten beschouwing gelaten. Maar bij hogere temperatuur in een GC is er meer diffusie, juist een lagere temperatuur kan dus gunstig zijn (maar ook dit brengt weer nadelen met zich mee als het gaat om selectiviteit).