儀器分析第六章 色譜分析法

1、第六章第六章 色譜分析法導(dǎo)論色譜分析法導(dǎo)論 色譜法或色譜分析法，是一種分離分析色譜法或色譜分析法，是一種分離分析 技術(shù)，它利用混合物中各物質(zhì)在兩相間技術(shù)，它利用混合物中各物質(zhì)在兩相間 分配系數(shù)的差別，當(dāng)溶質(zhì)在兩相間作相分配系數(shù)的差別，當(dāng)溶質(zhì)在兩相間作相 對(duì)移動(dòng)時(shí)，各物質(zhì)在兩相間進(jìn)行多次分對(duì)移動(dòng)時(shí)，各物質(zhì)在兩相間進(jìn)行多次分 配，從而使各組分得到分離?？赏瓿蛇@配，從而使各組分得到分離?？赏瓿蛇@ 種分離的儀器稱(chēng)為色譜儀。種分離的儀器稱(chēng)為色譜儀。 本章教學(xué)內(nèi)容本章教學(xué)內(nèi)容 色譜分離儀的基本原理和基本概念色譜分離儀的基本原理和基本概念 色譜分離的理論基礎(chǔ)色譜分離的理論基礎(chǔ) 色譜定性和定量分析的方法色譜定

2、性和定量分析的方法 本章知識(shí)目標(biāo)本章知識(shí)目標(biāo) 熟悉色譜分析中的基本術(shù)語(yǔ)熟悉色譜分析中的基本術(shù)語(yǔ); 了解色譜分析中的塔板理論和速率理論了解色譜分析中的塔板理論和速率理論; 熟悉影響色譜柱柱效、分離度的因素熟悉影響色譜柱柱效、分離度的因素; 熟悉色譜分析中的定性和定量方法。熟悉色譜分析中的定性和定量方法。 本章能力目標(biāo)本章能力目標(biāo) 熟練校正因子的計(jì)算方法熟練校正因子的計(jì)算方法; 掌握歸一化法、內(nèi)標(biāo)法的定量計(jì)算方法掌握歸一化法、內(nèi)標(biāo)法的定量計(jì)算方法; 掌握外標(biāo)法，熟練繪制外標(biāo)法工作曲線(xiàn)掌握外標(biāo)法，熟練繪制外標(biāo)法工作曲線(xiàn) 并進(jìn)行定量計(jì)算并進(jìn)行定量計(jì)算; 掌握填充柱的制備方法。掌握填充柱的制備方法。 第

3、一節(jié)第一節(jié) 色譜及分類(lèi)色譜及分類(lèi) 茨維特實(shí)驗(yàn)茨維特實(shí)驗(yàn) 固定相固定相CaCOCaCO3 3顆粒顆粒 流動(dòng)相流動(dòng)相石油醚石油醚 一、色譜法一、色譜法 色譜法是一種分離分析技術(shù)。它是利用各色譜法是一種分離分析技術(shù)。它是利用各 物質(zhì)在兩相中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩物質(zhì)在兩相中具有不同的分配系數(shù)，當(dāng)兩 相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)在兩相中進(jìn)行相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，這些物質(zhì)在兩相中進(jìn)行 多次反復(fù)的分配來(lái)達(dá)到分離的目的多次反復(fù)的分配來(lái)達(dá)到分離的目的 。 色譜法以其具有高分離效能、高檢測(cè)性能、色譜法以其具有高分離效能、高檢測(cè)性能、 分析時(shí)間快速而成為現(xiàn)代儀器分析方法中分析時(shí)間快速而成為現(xiàn)代儀器分析方法中 應(yīng)用最廣泛的

4、一種方法。應(yīng)用最廣泛的一種方法。 固定相固定相在色譜柱中固定不動(dòng)的相。可以在色譜柱中固定不動(dòng)的相。可以 是固體，還可以是液體。是固體，還可以是液體。 流動(dòng)相流動(dòng)相攜帶試樣混合物流過(guò)固定相的流攜帶試樣混合物流過(guò)固定相的流 體，是液體或氣體。體，是液體或氣體。 色譜柱色譜柱承載固定相的裝置。各種材質(zhì)和承載固定相的裝置。各種材質(zhì)和 尺寸。尺寸。 被分離組分被分離組分不再僅局限于有色物質(zhì)不再僅局限于有色物質(zhì) 基本術(shù)語(yǔ)：基本術(shù)語(yǔ)： 二、色譜法分類(lèi)二、色譜法分類(lèi) 1 1按兩相分子的聚集狀態(tài)按兩相分子的聚集狀態(tài) 流動(dòng)相流動(dòng)相固定相固定相 類(lèi)型類(lèi)型 液相色譜液相色譜 液體液體 固體固體 液液- -固色譜固色譜

5、 液體液體 液體液體 液液- -液色譜液色譜 氣體氣體 固體固體 氣氣- -固色譜固色譜 氣體氣體 液體液體 氣氣- -液色譜液色譜 氣相色譜氣相色譜 2 2按固定相的固定方式按固定相的固定方式 平面色譜平面色譜 紙色譜紙色譜 薄層色譜薄層色譜 高分子薄膜色譜高分子薄膜色譜 柱色譜柱色譜 填充柱色譜填充柱色譜 毛細(xì)管柱色譜毛細(xì)管柱色譜 3 3按分離機(jī)制分按分離機(jī)制分 分配色譜：利用分配系數(shù)的不同分配色譜：利用分配系數(shù)的不同 吸附色譜：利用物理吸附性能的差異吸附色譜：利用物理吸附性能的差異 離子交換色譜：利用離子交換原理離子交換色譜：利用離子交換原理 空間排阻色譜：利用排阻作用力的不同空間排阻色

6、譜：利用排阻作用力的不同 色譜法的特點(diǎn)色譜法的特點(diǎn) 分離效率高：復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體。分離效率高：復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體。 手性異構(gòu)體。手性異構(gòu)體。 靈敏度高：可以檢測(cè)出靈敏度高：可以檢測(cè)出g.gg.g-1 -1(10 (10-6 -6)-ng.g )-ng.g-1 -1(10 (10-9 -9) ) 級(jí)的物質(zhì)量。級(jí)的物質(zhì)量。 分析速度快：一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成分析速度快：一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成 一個(gè)試樣的分析。一個(gè)試樣的分析。 應(yīng)用范圍廣：氣相色譜：沸點(diǎn)低于應(yīng)用范圍廣：氣相色譜：沸點(diǎn)低于400400的各種有的各種有 機(jī)或無(wú)機(jī)試樣的分析。機(jī)或無(wú)機(jī)試樣的分析

7、。 液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離 分析。分析。 不足之處：被分離組分的定性較為困難。不足之處：被分離組分的定性較為困難。 分離過(guò)程分離過(guò)程 當(dāng)流動(dòng)相中攜帶的混合物流經(jīng)固當(dāng)流動(dòng)相中攜帶的混合物流經(jīng)固 定相時(shí)，其與固定相發(fā)生相互作定相時(shí)，其與固定相發(fā)生相互作 用。由于混合物中各組分在性質(zhì)用。由于混合物中各組分在性質(zhì) 和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間 產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同 ，隨著流動(dòng)相的移動(dòng)，混合物在，隨著流動(dòng)相的移動(dòng)，混合物在 兩相間經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的分配平衡兩相間經(jīng)過(guò)反復(fù)多次的分配平衡

8、 ，使得各組分被固定相保留的時(shí)，使得各組分被固定相保留的時(shí) 間不同，從而按一定次序由固定間不同，從而按一定次序由固定 相中流出。相中流出。 第二節(jié)第二節(jié) 色譜流出曲線(xiàn)和術(shù)語(yǔ)色譜流出曲線(xiàn)和術(shù)語(yǔ) 一、一、 色譜流出線(xiàn)色譜流出線(xiàn) 從進(jìn)樣到被測(cè)組分流出色譜柱進(jìn)入檢測(cè)從進(jìn)樣到被測(cè)組分流出色譜柱進(jìn)入檢測(cè) 器連續(xù)測(cè)定，得到的器連續(xù)測(cè)定，得到的檢測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化檢測(cè)信號(hào)隨時(shí)間變化 的曲線(xiàn)稱(chēng)為色譜流出曲線(xiàn)或色譜圖的曲線(xiàn)稱(chēng)為色譜流出曲線(xiàn)或色譜圖。 二、色譜術(shù)語(yǔ)二、色譜術(shù)語(yǔ) 1 1基線(xiàn)：基線(xiàn)：操作條件穩(wěn)定操作條件穩(wěn)定 后，無(wú)樣品通過(guò)時(shí)檢測(cè)器后，無(wú)樣品通過(guò)時(shí)檢測(cè)器 所反映的信號(hào)一時(shí)間曲線(xiàn)。所反映的信號(hào)一時(shí)間曲線(xiàn)。 它

9、反映檢測(cè)器系統(tǒng)噪它反映檢測(cè)器系統(tǒng)噪 聲隨時(shí)間變化。穩(wěn)定的基聲隨時(shí)間變化。穩(wěn)定的基 線(xiàn)是一條直線(xiàn)。線(xiàn)是一條直線(xiàn)。 2 2色譜峰：從被測(cè)組分開(kāi)始進(jìn)入檢測(cè)器至色譜峰：從被測(cè)組分開(kāi)始進(jìn)入檢測(cè)器至 完全流出檢測(cè)器所形成的峰型部分稱(chēng)色完全流出檢測(cè)器所形成的峰型部分稱(chēng)色 譜峰。基線(xiàn)與色譜峰組成了一個(gè)完整的譜峰?；€(xiàn)與色譜峰組成了一個(gè)完整的 色譜圖。色譜圖。 色譜峰色譜峰 3 3保留值保留值 保留時(shí)間保留時(shí)間tM：不與固定相作用的物質(zhì)從進(jìn)樣到出不與固定相作用的物質(zhì)從進(jìn)樣到出 現(xiàn)峰極大值時(shí)的時(shí)間?，F(xiàn)峰極大值時(shí)的時(shí)間。 保留時(shí)間保留時(shí)間tR：試樣從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值時(shí)的時(shí)試樣從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值時(shí)的時(shí) 間。它包括

10、組份隨流動(dòng)相通過(guò)柱子的時(shí)間間。它包括組份隨流動(dòng)相通過(guò)柱子的時(shí)間 t tM M和組和組 份在固定相中滯留的時(shí)間。份在固定相中滯留的時(shí)間。 調(diào)整保留時(shí)間調(diào)整保留時(shí)間 ：某組份的保留時(shí)間扣除死時(shí)間某組份的保留時(shí)間扣除死時(shí)間 后的保留時(shí)間，它是組份在固定相中的滯留時(shí)間。后的保留時(shí)間，它是組份在固定相中的滯留時(shí)間。 RRM ttt R t 死體積死體積Vm：不被保留的組分通過(guò)色譜柱所消不被保留的組分通過(guò)色譜柱所消 耗的流動(dòng)相的體積，又指色譜柱中未被固定相耗的流動(dòng)相的體積，又指色譜柱中未被固定相 所占據(jù)的空隙體積（包括色譜儀中的所占據(jù)的空隙體積（包括色譜儀中的 管路、連管路、連 接頭的空間、檢測(cè)器的空間）

11、。接頭的空間、檢測(cè)器的空間）。 0MM VtF F0：流動(dòng)相的體積流速：流動(dòng)相的體積流速 保留體積保留體積VR：從進(jìn)樣開(kāi)始到組分出現(xiàn)濃度極大從進(jìn)樣開(kāi)始到組分出現(xiàn)濃度極大 點(diǎn)時(shí)所消耗的流動(dòng)相的體積。點(diǎn)時(shí)所消耗的流動(dòng)相的體積。 0RR VtF 0RRmR VVVtF 調(diào)整保留體積調(diào)整保留體積 ：保留體積與死體積之差，即組分保留體積與死體積之差，即組分 停留在固定相時(shí)所消耗流動(dòng)相的體積停留在固定相時(shí)所消耗流動(dòng)相的體積 R V 相對(duì)保留值相對(duì)保留值 is ：一定實(shí)驗(yàn)條件下組分一定實(shí)驗(yàn)條件下組分i i與另一標(biāo)與另一標(biāo) 準(zhǔn)組分準(zhǔn)組分S S的調(diào)整保留時(shí)間之比。的調(diào)整保留時(shí)間之比。相對(duì)保留值只與柱相對(duì)保留值只

12、與柱 溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與其他色譜操作條件無(wú)關(guān)，溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，與其他色譜操作條件無(wú)關(guān)， 色譜定性分析的重要參數(shù)色譜定性分析的重要參數(shù) 。 RiRi is RsRs tV tV 4. 色譜峰區(qū)域分析色譜峰區(qū)域分析 峰高峰高h(yuǎn)：色譜峰頂?shù)交€(xiàn)的垂直距離。色譜峰頂?shù)交€(xiàn)的垂直距離。 半峰寬半峰寬W1/2 ：色譜峰高一半處的寬度。色譜峰高一半處的寬度。 峰底寬峰底寬W：從色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上的切線(xiàn)與基線(xiàn)交點(diǎn)之從色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上的切線(xiàn)與基線(xiàn)交點(diǎn)之 間的距離，也稱(chēng)基線(xiàn)寬度。間的距離，也稱(chēng)基線(xiàn)寬度。 標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差 ：峰高峰高(h)的的0.607倍處色譜峰寬度的一半。倍處色譜峰寬度的一半。 與半峰寬及

13、峰底寬的關(guān)系為：與半峰寬及峰底寬的關(guān)系為： W1/2=2.354 W=4 區(qū)域?qū)挾龋簠^(qū)域?qū)挾龋?峰面積（峰面積（A）：）：由色譜峰與基線(xiàn)之間所圍成的面積由色譜峰與基線(xiàn)之間所圍成的面積 稱(chēng)為峰面積。定量分析的基本依據(jù)。稱(chēng)為峰面積。定量分析的基本依據(jù)。 對(duì)理想的對(duì)稱(chēng)峰：對(duì)理想的對(duì)稱(chēng)峰： A=1.065h W1/2 在相同的色譜操作條件下獲得的色譜峰在相同的色譜操作條件下獲得的色譜峰 的區(qū)域?qū)挾戎翟叫?，說(shuō)明色譜柱的分離的區(qū)域?qū)挾戎翟叫。f(shuō)明色譜柱的分離 效能越好，柱效越高。效能越好，柱效越高。 5. 描述分配過(guò)程的參數(shù)描述分配過(guò)程的參數(shù) 分配系數(shù)分配系數(shù)K： 組分在固定相和流動(dòng)相之間的組分在固定相和

14、流動(dòng)相之間的 分配處于平衡狀態(tài)時(shí)，在兩相中的濃度之比。分配處于平衡狀態(tài)時(shí)，在兩相中的濃度之比。 s m c c K 溶質(zhì)在固定相中的濃度 溶質(zhì)在流動(dòng)相中的濃度 K K 只與固定相和溫度有關(guān)，與兩相體積、柱管只與固定相和溫度有關(guān)，與兩相體積、柱管 特性和所用儀器無(wú)關(guān)。特性和所用儀器無(wú)關(guān)。 分配比分配比k： 在一定的溫度和壓力下，組分在在一定的溫度和壓力下，組分在 兩相間分配達(dá)平衡時(shí)，分配在固定相和流動(dòng)相兩相間分配達(dá)平衡時(shí)，分配在固定相和流動(dòng)相 中的質(zhì)量比。中的質(zhì)量比。 ssss mmmm mC VVK kK mC VV 組分在固定相中的質(zhì)量 組分在流動(dòng)相中的質(zhì)量 =Vm/Vs，表示相比率，是柱型

15、特點(diǎn)參數(shù)，對(duì)，表示相比率，是柱型特點(diǎn)參數(shù)，對(duì) 于填充柱，于填充柱， 值一般為值一般為635，對(duì)于毛細(xì)管柱，對(duì)于毛細(xì)管柱， 值一般為值一般為60600。 選擇性因子選擇性因子 ： 指相鄰兩組分調(diào)整保留值之比。指相鄰兩組分調(diào)整保留值之比。 11 22 RR RR tV tV 值的大小反映了色譜柱對(duì)難分離組分對(duì)的分離值的大小反映了色譜柱對(duì)難分離組分對(duì)的分離 選擇性，選擇性， 值越大，相鄰兩組分色譜峰相距越遠(yuǎn)，值越大，相鄰兩組分色譜峰相距越遠(yuǎn)， 色譜柱的分離選擇性越高。當(dāng)色譜柱的分離選擇性越高。當(dāng) 等于或接近等于或接近1時(shí)，時(shí)， 說(shuō)明相鄰兩組分不能分離。說(shuō)明相鄰兩組分不能分離。 色譜流出曲線(xiàn)的意義色譜

16、流出曲線(xiàn)的意義 色譜峰數(shù)色譜峰數(shù)= =樣品中單組份的最少個(gè)數(shù)；樣品中單組份的最少個(gè)數(shù)； 色譜保留值色譜保留值定性依據(jù)；定性依據(jù)； 色譜峰高或面積色譜峰高或面積定量依據(jù)；定量依據(jù)； 色譜保留值或區(qū)域?qū)挾壬V保留值或區(qū)域?qū)挾壬V柱分離效能評(píng)價(jià)指標(biāo)；色譜柱分離效能評(píng)價(jià)指標(biāo)； 色譜峰間距色譜峰間距固定相或流動(dòng)相選擇是否合適的依據(jù)。固定相或流動(dòng)相選擇是否合適的依據(jù)。 第三節(jié)第三節(jié) 色譜分析基本理論色譜分析基本理論 兩組份峰間距足夠遠(yuǎn)：兩組份峰間距足夠遠(yuǎn)： 由各組份在兩相間的分配系數(shù)決定，由各組份在兩相間的分配系數(shù)決定， 即由色譜過(guò)程的即由色譜過(guò)程的熱力學(xué)性質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)決定。決定。 每個(gè)組分峰寬足夠?。好?/p>

17、個(gè)組分峰寬足夠小： 由組份在色譜柱中的傳質(zhì)和擴(kuò)散決由組份在色譜柱中的傳質(zhì)和擴(kuò)散決 定，即由色譜過(guò)程的定，即由色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)動(dòng)力學(xué)性質(zhì)決定。決定。 熱力學(xué)理論：塔板理論熱力學(xué)理論：塔板理論平衡理論平衡理論 動(dòng)力學(xué)理論：速率理論動(dòng)力學(xué)理論：速率理論VanderVander方程方程 基本理論基本理論 一、塔板理論一、塔板理論 塔板模型：將一根色譜柱視為一個(gè)精餾塔板模型：將一根色譜柱視為一個(gè)精餾 塔，即色譜柱是由一系列連續(xù)的、相等塔，即色譜柱是由一系列連續(xù)的、相等 的水平塔板組成。每一塊塔板的高度用的水平塔板組成。每一塊塔板的高度用 H H表示，稱(chēng)為塔板高度。表示，稱(chēng)為塔板高度。 塔板理論假設(shè)：

18、在每一塊塔板上，溶質(zhì)在兩相間很塔板理論假設(shè)：在每一塊塔板上，溶質(zhì)在兩相間很 快達(dá)到分配平衡，然后隨著流動(dòng)相按一個(gè)一個(gè)塔板快達(dá)到分配平衡，然后隨著流動(dòng)相按一個(gè)一個(gè)塔板 的方式向前轉(zhuǎn)移。對(duì)一根長(zhǎng)為的方式向前轉(zhuǎn)移。對(duì)一根長(zhǎng)為L(zhǎng) L的色譜柱，溶質(zhì)平的色譜柱，溶質(zhì)平 衡的次數(shù)衡的次數(shù)n n稱(chēng)為理論塔板數(shù)。稱(chēng)為理論塔板數(shù)。 L n H 塔板理論要點(diǎn)塔板理論要點(diǎn) 當(dāng)溶質(zhì)在柱中的平衡次數(shù)，即理論塔板數(shù)當(dāng)溶質(zhì)在柱中的平衡次數(shù)，即理論塔板數(shù) n n大于大于5050時(shí)，可得到基本對(duì)稱(chēng)的峰形曲線(xiàn)。時(shí)，可得到基本對(duì)稱(chēng)的峰形曲線(xiàn)。 當(dāng)試樣進(jìn)入色譜柱后，只要各組分在兩相當(dāng)試樣進(jìn)入色譜柱后，只要各組分在兩相 間的分配系數(shù)有微

19、小差異，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次間的分配系數(shù)有微小差異，經(jīng)過(guò)反復(fù)多次 的分配平衡后，仍可獲得良好的分離。的分配平衡后，仍可獲得良好的分離。 n與半峰寬度及峰底寬的關(guān)系式為：與半峰寬度及峰底寬的關(guān)系式為： 22 1/2 5.54 ()16 () RR tt n WW 有效塔板數(shù)和有效塔板高度有效塔板數(shù)和有效塔板高度 單位柱長(zhǎng)的塔板數(shù)越多，表明柱效越高。單位柱長(zhǎng)的塔板數(shù)越多，表明柱效越高。 用不同物質(zhì)計(jì)算可得到不同的理論塔板數(shù)。用不同物質(zhì)計(jì)算可得到不同的理論塔板數(shù)。 常用有效塔板數(shù)常用有效塔板數(shù)n n有效 有效表示柱效： 表示柱效： 22 1 2 5 5416 RR / tt n.()() WW L H n

20、有效 有效 有效 例題例題1 1： 在柱長(zhǎng)為在柱長(zhǎng)為2m的的5%5%的阿皮松柱、柱溫為的阿皮松柱、柱溫為 1000C，記錄紙速度為，記錄紙速度為2.0cm/min的色譜條件下，的色譜條件下， 測(cè)定苯的保留時(shí)間為測(cè)定苯的保留時(shí)間為1.5min，半峰寬為，半峰寬為0.20cm， 求理論塔板數(shù)。求理論塔板數(shù)。 解解(1) ： 23 1.5 5.54()1.2 10 0.1 n 3 2000 1.7 1.2 10 Hmm 1/2 0.2 0.1min 2.0 W 解解(2) ： 23 3.0 5.54()1.2 10 0.2 n 3 2000 1.7 1.2 10 Hmm 1.5 2.03.0 R t

21、cm 二、速率理論二、速率理論 速率方程（也稱(chēng)范速率方程（也稱(chēng)范. .弟姆特方程式）弟姆特方程式） B HACu u u 為流動(dòng)相線(xiàn)速度；為流動(dòng)相線(xiàn)速度； A，B，C為常數(shù)為常數(shù) A分別表示渦流擴(kuò)散系數(shù)；分別表示渦流擴(kuò)散系數(shù)； B分子擴(kuò)散系數(shù)；分子擴(kuò)散系數(shù)； C傳質(zhì)阻力系數(shù)（包括液相和固相傳質(zhì)阻力系數(shù)）傳質(zhì)阻力系數(shù)（包括液相和固相傳質(zhì)阻力系數(shù)） 減小減小A、B、C三項(xiàng)可提高柱效三項(xiàng)可提高柱效 1渦流擴(kuò)散項(xiàng)渦流擴(kuò)散項(xiàng) A = 2dp dp：固定相的平均顆粒直徑：固定相的平均顆粒直徑 ：固定相的填充不均勻因子：固定相的填充不均勻因子 固定相顆粒越小固定相顆粒越小dp，填充的越均勻，填充的越均勻，A

22、， H，柱效柱效n。表現(xiàn)在渦流擴(kuò)散所引起的色譜表現(xiàn)在渦流擴(kuò)散所引起的色譜 峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜峰較窄。峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜峰較窄。 2分子縱向擴(kuò)散項(xiàng)分子縱向擴(kuò)散項(xiàng) B = 2Dg ：彎曲因子，填充柱色譜，：彎曲因子，填充柱色譜，1。 Dg：組分分子在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)：組分分子在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)（cm2s-1） 擴(kuò)擴(kuò)散導(dǎo)致色譜峰變寬，散導(dǎo)致色譜峰變寬，H(n)，分離變差，分離變差 液相色譜中的分子縱向擴(kuò)散可以忽略。液相色譜中的分子縱向擴(kuò)散可以忽略。 對(duì)氣相色譜，采用相對(duì)分子質(zhì)量較大的對(duì)氣相色譜，采用相對(duì)分子質(zhì)量較大的N2、Ar 為流動(dòng)相并適當(dāng)加大流動(dòng)相流速，可降低分子縱為流動(dòng)相并適當(dāng)加大流動(dòng)相流

23、速，可降低分子縱 向擴(kuò)散項(xiàng)的影向擴(kuò)散項(xiàng)的影響響. 3傳質(zhì)阻力項(xiàng)傳質(zhì)阻力項(xiàng) 22 2 2 0.12 () 13(1) pf ms gs dd kk CCC kDkD k為容量因子；為容量因子； Dg 、Ds為擴(kuò)散系數(shù)。為擴(kuò)散系數(shù)。 固定相液膜越薄，擴(kuò)散系數(shù)越大，固定相傳質(zhì)固定相液膜越薄，擴(kuò)散系數(shù)越大，固定相傳質(zhì) 阻力就越小，但固定相液膜不宜過(guò)薄，否則會(huì)阻力就越小，但固定相液膜不宜過(guò)薄，否則會(huì) 減少樣品容量，降低柱的壽命。減少樣品容量，降低柱的壽命。 減小擔(dān)體粒度，選擇小分子量的氣體作載氣，減小擔(dān)體粒度，選擇小分子量的氣體作載氣， 可降低傳質(zhì)阻力?？山档蛡髻|(zhì)阻力。 三、分離度三、分離度 1色譜柱的

24、總分離效能色譜柱的總分離效能 (a)(a)兩色譜峰距離近且峰形兩色譜峰距離近且峰形 寬，彼此嚴(yán)重相重疊，柱寬，彼此嚴(yán)重相重疊，柱 效和選擇性都差；效和選擇性都差； (b)(b)雖能很好分離，但峰形雖能很好分離，但峰形 很寬，表明選擇性好，但很寬，表明選擇性好，但 柱效低；柱效低； (c)(c)分離情況最為理想，既分離情況最為理想，既 有良好的選擇性，又有高有良好的選擇性，又有高 的柱效。的柱效。 2.2.分離度分離度(R)(R)的表達(dá)式的表達(dá)式 R值越大，表明兩組分的分離程度越高值越大，表明兩組分的分離程度越高; R=1.0時(shí)，分離程度可達(dá)時(shí)，分離程度可達(dá)98; R1.0時(shí)兩峰有部分重疊時(shí)兩峰

25、有部分重疊; R=1.5時(shí)，分離程度達(dá)到時(shí)，分離程度達(dá)到99.7; 所以，通常用所以，通常用R=1.5作為相鄰兩色譜峰完作為相鄰兩色譜峰完 全分離的指標(biāo)。全分離的指標(biāo)。 22 11 1 12122 2() ()() RRRR tttt R WWWW R=1.5 R=0.75 R=1.0 響應(yīng)信號(hào) 保留時(shí)間保留時(shí)間 t, min 3. 色譜分離方程色譜分離方程 n 1 () 4 R 有有效效 2 111 222 () RnL RnL 分離度分離度R與塔板數(shù)有關(guān)與塔板數(shù)有關(guān); ; 分離度分離度R與保留因子與保留因子 有關(guān)系；有關(guān)系； 越大，柱選擇性越好，對(duì)分離有利越大，柱選擇性越好，對(duì)分離有利。

26、11 22 RR RR tV tV 例例2：兩物質(zhì)：兩物質(zhì)A和和B在在30cm長(zhǎng)的色譜柱上的保留時(shí)長(zhǎng)的色譜柱上的保留時(shí) 間分別為間分別為16.4和和17.63min，有一不與固定相作用，有一不與固定相作用 的物質(zhì)，其在此柱上的保留時(shí)間為的物質(zhì)，其在此柱上的保留時(shí)間為1.30 min。物。物 質(zhì)質(zhì)A和和B的峰底寬分別為的峰底寬分別為1.11和和1.21min。試問(wèn)：。試問(wèn)： 1）柱分離度）柱分離度R； 2）柱平均理論塔板數(shù)）柱平均理論塔板數(shù)nav 3）平均塔板高度）平均塔板高度Hav 4）若要求）若要求R達(dá)到達(dá)到1.5，則柱長(zhǎng)至少應(yīng)為多少？，則柱長(zhǎng)至少應(yīng)為多少？ 2(17.63 16.40)mi

27、n 1)1.06 (1.11 1.21)min s R 23 23 333 16.40 2)16()3.49 10 1.11 17.63 16()3.40 10 1.21 (3.49 103.40 10 )/2 3.44 10 A B av n n n 3 3 30 3)8.7 10 3.44 10 av L Hcm n 3 1 1 2 22 1.063.44 10 1.5 nR Rnn 即 3 2 6.9 10n 33 6.9 108.7 1060Ln Hcm 4) 完全分離完全分離, R=1.5 【例【例3】有一根】有一根1.5m長(zhǎng)的柱子，分離組分長(zhǎng)的柱子，分離組分1和和2，得到，得到 如

28、圖如圖6-5所示的色譜圖。圖中橫坐標(biāo)為記錄紙走紙距離。所示的色譜圖。圖中橫坐標(biāo)為記錄紙走紙距離。 (1)求此兩種組分在該色譜柱上的分離度和該色譜柱的求此兩種組分在該色譜柱上的分離度和該色譜柱的 有效塔板數(shù)。有效塔板數(shù)。 (2)如要使如要使1、2完全分離，色譜柱應(yīng)該要加到多長(zhǎng)？完全分離，色譜柱應(yīng)該要加到多長(zhǎng)？ 2 2,1 1 495 1.1 455 R R t t 求出分離度：求出分離度： 21 12 2()2 (4945) 0.8 ()55 RR tt R WW 有效塔板數(shù)：有效塔板數(shù)： 22 2 495 16 ()16 ()1239 5 R t n W 有效 【解】（【解】（1 1）先求出組

29、分）先求出組分2 2對(duì)組分對(duì)組分1 1的相對(duì)保的相對(duì)保 留值留值 2,12,1( (即即 值值) ) 3 1.5 1.21 10 1239 L Hm n 有效 有效 2222 1.1 16()16 1.5()4356 11.1 1 nR 有效 3 4356 1.21 105.27LnHm 有效有效 （2 2）該柱有效塔板高度：）該柱有效塔板高度： 完全分離的條件是分離度完全分離的條件是分離度R=1.5R=1.5 此時(shí)色譜柱的有效塔板數(shù)：此時(shí)色譜柱的有效塔板數(shù)： 要使有效塔板數(shù)為要使有效塔板數(shù)為43564356塊，柱長(zhǎng)塊，柱長(zhǎng) 第四節(jié)第四節(jié) 定性和定量分析定性和定量分析 色譜法是分離復(fù)雜混合物的

30、重要方法色譜法是分離復(fù)雜混合物的重要方法, 同時(shí)還能將分離后的物質(zhì)直接進(jìn)行定性同時(shí)還能將分離后的物質(zhì)直接進(jìn)行定性 和定量分析。和定量分析。 一、定性分析一、定性分析 色譜定性分析色譜定性分析: : 確定色譜圖上每一個(gè)峰所代表的物質(zhì)。確定色譜圖上每一個(gè)峰所代表的物質(zhì)。 依據(jù)依據(jù): : 在色譜條件一定時(shí)，任何一種物質(zhì)都有確定在色譜條件一定時(shí)，任何一種物質(zhì)都有確定 的保留時(shí)間。的保留時(shí)間。 方法方法: : 在相同色譜條件下，通過(guò)比較已知物和未知在相同色譜條件下，通過(guò)比較已知物和未知 物的保留值或在固定相上的位置，即可確定未知物物的保留值或在固定相上的位置，即可確定未知物 是何種物質(zhì)。是何種物質(zhì)。 方

31、法的發(fā)展方法的發(fā)展: :色譜與質(zhì)譜或其它光譜法聯(lián)用，是目前色譜與質(zhì)譜或其它光譜法聯(lián)用，是目前 解決復(fù)雜混合物中未知物定性分析的最有效的技術(shù)。解決復(fù)雜混合物中未知物定性分析的最有效的技術(shù)。 二、定量分析二、定量分析 A iii mf A h iii mf h 色譜定量分析色譜定量分析: :在一定的色譜條件下，組分在一定的色譜條件下，組分i i的的 質(zhì)量質(zhì)量(mi)(mi)或其在流動(dòng)相中的濃度，或其在流動(dòng)相中的濃度， 依據(jù)依據(jù): :組分組分i i的質(zhì)量的質(zhì)量(m(mi i) )或其在流動(dòng)相中的濃度，與或其在流動(dòng)相中的濃度，與 檢測(cè)器響應(yīng)信號(hào)檢測(cè)器響應(yīng)信號(hào)( (峰面積峰面積A Ai i或峰高或峰高h(yuǎn)

32、 hi i) )呈正比。呈正比。 Ah ii ff和分別為峰面積和峰高的校正因子。分別為峰面積和峰高的校正因子。 1響應(yīng)信號(hào)的測(cè)量響應(yīng)信號(hào)的測(cè)量 峰高：峰頂與基線(xiàn)之間的距離，測(cè)量比較簡(jiǎn)單，峰高：峰頂與基線(xiàn)之間的距離，測(cè)量比較簡(jiǎn)單， 特別適于較窄的色譜峰特別適于較窄的色譜峰 峰面積：峰面積： （1 1）自動(dòng)測(cè)量：色譜工作站。）自動(dòng)測(cè)量：色譜工作站。 （2 2）手工法測(cè)量：）手工法測(cè)量： 手工測(cè)量手工測(cè)量 對(duì)稱(chēng)的峰對(duì)稱(chēng)的峰: : 近似計(jì)算公式為：近似計(jì)算公式為： A = 1.064 hW1/2 不對(duì)稱(chēng)峰不對(duì)稱(chēng)峰: 近似計(jì)算公式為近似計(jì)算公式為: A = h（W 0.15 + W 0.85 ）/ 2

33、 W0.15和和W0.85分別是峰高分別是峰高0.15和和0.85處的峰寬值處的峰寬值 2 2定量校正因子定量校正因子 (1) 絕對(duì)校正因子絕對(duì)校正因子: 組分組分i的峰面積和峰高的絕的峰面積和峰高的絕 對(duì)校正因子分別為對(duì)校正因子分別為： i i i m f A i i i m f h 絕對(duì)校正因子是指某組分絕對(duì)校正因子是指某組分i通過(guò)檢測(cè)器的量與檢測(cè)通過(guò)檢測(cè)器的量與檢測(cè) 器對(duì)該組分的響應(yīng)信號(hào)之比。器對(duì)該組分的響應(yīng)信號(hào)之比。mi的單位用克、摩爾的單位用克、摩爾 或體積表示時(shí)相應(yīng)的校正因子，分別稱(chēng)為質(zhì)量校正或體積表示時(shí)相應(yīng)的校正因子，分別稱(chēng)為質(zhì)量校正 因子因子(fm)，摩爾校正因子，摩爾校正因子

34、(fM)和體積校正因子和體積校正因子(fv) (2) 相對(duì)校正因子相對(duì)校正因子 相對(duì)校正因子：指組分相對(duì)校正因子：指組分i與基準(zhǔn)組分與基準(zhǔn)組分s的絕對(duì)校的絕對(duì)校 正因子之比正因子之比. isi i sis fA m f fAm 由于絕對(duì)校正因子很少使用，因此，一般文獻(xiàn)由于絕對(duì)校正因子很少使用，因此，一般文獻(xiàn) 上提到的校正因子，就是相對(duì)校正因子。上提到的校正因子，就是相對(duì)校正因子。 表表6-1 6-1 一些化合物的相對(duì)校正因子一些化合物的相對(duì)校正因子 化合物化合物 沸點(diǎn)沸點(diǎn)/ C 相對(duì)分相對(duì)分 子質(zhì)量子質(zhì)量 熱導(dǎo)池檢測(cè)器熱導(dǎo)池檢測(cè)器氫焰檢測(cè)器氫焰檢測(cè)器 fMfvfm 甲烷甲烷-160162.80

35、0.451.03 乙烷乙烷-89301.960.591.03 丙烷丙烷-42441.550.681.02 丁烷丁烷-0.5581.180.680.91 乙烯乙烯-104282.080.590.98 丙烯丙烯-48421.550.63 3. 定量方法定量方法 分類(lèi)：分類(lèi)： （1 1）外標(biāo)法）外標(biāo)法 （2 2）內(nèi)標(biāo)法）內(nèi)標(biāo)法 （3 3）歸一化法）歸一化法 （1）外標(biāo)法）外標(biāo)法 把待測(cè)組分的純物質(zhì)配成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列；把待測(cè)組分的純物質(zhì)配成不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)系列； 在一定操作條件下分別向色譜柱中注入相同體積在一定操作條件下分別向色譜柱中注入相同體積 的標(biāo)準(zhǔn)樣品，測(cè)得各峰的峰面積或峰高，繪制的標(biāo)準(zhǔn)樣品，

36、測(cè)得各峰的峰面積或峰高，繪制 Ac或或h-c的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)；的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)； 在完全相同的條件下注入相同體積的待測(cè)樣品，在完全相同的條件下注入相同體積的待測(cè)樣品， 根據(jù)所得的峰面積或峰高從曲線(xiàn)上查得含量。根據(jù)所得的峰面積或峰高從曲線(xiàn)上查得含量。 外標(biāo)法也稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法外標(biāo)法也稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法 外標(biāo)法不使用校正因子，準(zhǔn)確性較高；外標(biāo)法不使用校正因子，準(zhǔn)確性較高； 操作條件變化對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性影響較大；操作條件變化對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性影響較大； 對(duì)進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性控制要求較高；對(duì)進(jìn)樣量的準(zhǔn)確性控制要求較高； 適用于日?？刂品肿踊虼罅客?lèi)量試樣的適用于日?？刂品肿踊虼罅客?lèi)量試樣的 快速分析?？焖俜治觥?特點(diǎn)及要求：特點(diǎn)及

37、要求： （2）內(nèi)標(biāo)法）內(nèi)標(biāo)法 應(yīng)用前提：應(yīng)用前提：當(dāng)只需測(cè)定試樣中某幾個(gè)組分，當(dāng)只需測(cè)定試樣中某幾個(gè)組分， 或試樣中所有組分不可能全部出峰時(shí)，可采用或試樣中所有組分不可能全部出峰時(shí)，可采用 內(nèi)標(biāo)法；內(nèi)標(biāo)法； 準(zhǔn)確稱(chēng)取試樣，加入一定量某種純物質(zhì)作為內(nèi)準(zhǔn)確稱(chēng)取試樣，加入一定量某種純物質(zhì)作為內(nèi) 標(biāo)物，然后進(jìn)行色譜分析標(biāo)物，然后進(jìn)行色譜分析; 由被測(cè)物和內(nèi)標(biāo)物在色譜圖上相應(yīng)的峰面積由被測(cè)物和內(nèi)標(biāo)物在色譜圖上相應(yīng)的峰面積 (或峰高或峰高)和相對(duì)校正因子，求出某組分的含量。和相對(duì)校正因子，求出某組分的含量。 isi sis Afm Afm ii is ss A f mm A f 100%100% iiis

38、 i ss mA fm w mA fm 1 s f 100% is ii s Am wf Am 在實(shí)際工作中，一般以?xún)?nèi)標(biāo)物作為基準(zhǔn)在實(shí)際工作中，一般以?xún)?nèi)標(biāo)物作為基準(zhǔn) 物質(zhì)，此時(shí)含量計(jì)算式可簡(jiǎn)化為物質(zhì)，此時(shí)含量計(jì)算式可簡(jiǎn)化為 m f A m A f 【例題【例題4 4】用氣相色譜法測(cè)定試樣中一氯乙烷、】用氣相色譜法測(cè)定試樣中一氯乙烷、 二氯乙烷和三氯乙烷的含量。采用甲苯作內(nèi)標(biāo)物，二氯乙烷和三氯乙烷的含量。采用甲苯作內(nèi)標(biāo)物， 稱(chēng)取稱(chēng)取2.880g2.880g試樣，加入試樣，加入0.2400g0.2400g甲苯，混合均勻甲苯，混合均勻 后進(jìn)樣，測(cè)得其校正因子和峰面積如下表所示，后進(jìn)樣，測(cè)得其校正因子和峰面積如下表所示， 試計(jì)算各組分的含量。試計(jì)算各組分的含量。 is f 2 /A