2色譜學(xué)導(dǎo)論分享資料

1、1第二章第二章 色譜分析方法導(dǎo)論色譜分析方法導(dǎo)論1 1 概述概述歷史、色譜分離過程、分類歷史、色譜分離過程、分類2 2 色譜學(xué)基本概念色譜學(xué)基本概念色譜圖及相關(guān)術(shù)語色譜圖及相關(guān)術(shù)語3 3 色譜法基本原理色譜法基本原理描述分配過程參數(shù)、峰間距、峰形狀和峰寬的理論描述描述分配過程參數(shù)、峰間距、峰形狀和峰寬的理論描述( (塔塔板理論及速率理論板理論及速率理論) )4 4 分離度及色譜分離方程分離度及色譜分離方程分離度及色譜分離方程、影響分離的因素分離度及色譜分離方程、影響分離的因素2p茨維特實(shí)驗(yàn)（動畫m4-1-1.swf）2.1.1 色譜法由來: 1903年，俄國植物學(xué)家年，俄國植物學(xué)家Mikhai

2、l Tswett 最先發(fā)明最先發(fā)明色譜柱流動相固定相色譜法 2.1 概述 31940 年，Martin和Synge提出了液液分配色譜法1941年，James和Martin發(fā)表了從理論到實(shí)驗(yàn)比較完整的氣液色譜法，獲得了1952年的諾貝爾化學(xué)獎20世紀(jì)60年代，高壓泵和化學(xué)鍵合固定相用于液相色譜，出現(xiàn)HPLC20世紀(jì)80年代，毛細(xì)管超臨界流體色譜（SFC）得到發(fā)展42.1.2 色譜分離基本原理色譜分離基本原理： 當(dāng)流動相中所含混合物經(jīng)過固定相時，就會與固當(dāng)流動相中所含混合物經(jīng)過固定相時，就會與固定相發(fā)生作用。由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，定相發(fā)生作用。由于各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相發(fā)生

3、作用的大小、強(qiáng)弱也有差異，因此在同與固定相發(fā)生作用的大小、強(qiáng)弱也有差異，因此在同一推動力作用下，不同組分在固定相中的滯留時間有一推動力作用下，不同組分在固定相中的滯留時間有長有短，從而按先后不同次序從固定相中流出。長有短，從而按先后不同次序從固定相中流出。 與適當(dāng)?shù)闹髾z測方法結(jié)合，實(shí)現(xiàn)混合物中各組分與適當(dāng)?shù)闹髾z測方法結(jié)合，實(shí)現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測。的分離與檢測。 兩相及兩相的相對運(yùn)動構(gòu)成了色譜法的基礎(chǔ)兩相及兩相的相對運(yùn)動構(gòu)成了色譜法的基礎(chǔ)5 樣品樣品 載液載液檢檢 測測 器器 色譜圖色譜圖62.1.3 色譜分類方法：色譜分類方法：A. A. 按固定相外形分：按固定相外形分： 柱色譜（

4、填充柱、空心柱）、平板色譜（薄層色譜和紙色譜）柱色譜（填充柱、空心柱）、平板色譜（薄層色譜和紙色譜） 。B. B. 按組份在固定相上的分離機(jī)理分：按組份在固定相上的分離機(jī)理分： 吸附色譜吸附色譜( (adsorption chromatographyadsorption chromatography):): 不同組份在固定相的吸附作用不同；不同組份在固定相的吸附作用不同； 分配色譜分配色譜( (partition chromatographypartition chromatography) )： 不同組份在固定相上的溶解能力不同；不同組份在固定相上的溶解能力不同； 離子交換色譜離子交換色譜(

5、 (ion-exchangeion-exchange) )： 不同組份在固定相（離子交換劑）上的親和力不同；不同組份在固定相（離子交換劑）上的親和力不同； 凝膠色譜（凝膠色譜（尺寸排阻色譜尺寸排阻色譜 gel chromatograhygel chromatograhy）：）： 不同尺寸分子在固定相上的滲透作用。不同尺寸分子在固定相上的滲透作用。7C. 按兩相狀態(tài)分按兩相狀態(tài)分分類分類方法方法固定相固定相平衡類型平衡類型氣相色譜氣相色譜氣液色譜氣液色譜氣固色譜氣固色譜氣相鍵合色譜氣相鍵合色譜液體吸附于固體液體吸附于固體固體吸附劑固體吸附劑有機(jī)組分鍵合于固體有機(jī)組分鍵合于固體表面表面氣液間分配氣

6、液間分配吸附吸附氣體和鍵合體表面間氣體和鍵合體表面間的分配的分配液相色譜液相色譜液液色譜液液色譜液固（吸附）色譜液固（吸附）色譜液相鍵合色譜液相鍵合色譜離子交換色譜離子交換色譜凝膠滲透（尺寸排凝膠滲透（尺寸排阻）色譜阻）色譜液體吸附于固體液體吸附于固體固體吸附劑固體吸附劑有機(jī)組分鍵合于固體有機(jī)組分鍵合于固體表面表面離子交換樹脂離子交換樹脂液體附于多空聚合物液體附于多空聚合物不相溶液體間的分配不相溶液體間的分配吸附吸附液體和鍵合體表面間液體和鍵合體表面間的分配的分配離子交換離子交換分配分配/篩析篩析超臨界流超臨界流體體有機(jī)組分鍵合于固體有機(jī)組分鍵合于固體表面表面超臨界液體和鍵合相超臨界液體和鍵合

7、相間的分配間的分配82.2.1 色譜流出曲線（色譜圖色譜流出曲線（色譜圖chromatogram） 混合組分的分離過混合組分的分離過程及檢測器對各組程及檢測器對各組份在不同階段的響份在不同階段的響應(yīng)應(yīng) 2.2 色譜學(xué)基本概念色譜學(xué)基本概念9色譜圖色譜圖是柱流出物通過檢測器產(chǎn)生的響應(yīng)信號對時間是柱流出物通過檢測器產(chǎn)生的響應(yīng)信號對時間或流動相流出體積的關(guān)系曲線圖。它反映分離的各組或流動相流出體積的關(guān)系曲線圖。它反映分離的各組分從色譜柱洗出濃度隨時間的變化，從一個側(cè)面記錄分從色譜柱洗出濃度隨時間的變化，從一個側(cè)面記錄下組分在柱內(nèi)運(yùn)行的情況。下組分在柱內(nèi)運(yùn)行的情況。101）基線基線：在實(shí)驗(yàn)條件下，：在

8、實(shí)驗(yàn)條件下，色譜柱后僅有純流動相進(jìn)入色譜柱后僅有純流動相進(jìn)入檢測器時的流出曲線稱為基檢測器時的流出曲線稱為基線，線，S/N大的、穩(wěn)定的基線大的、穩(wěn)定的基線應(yīng)應(yīng)該是一條水平直線，如圖中該是一條水平直線，如圖中CD線。線?；€漂移基線漂移(Baseline drift):指基指基線 隨 時 間 的 緩 慢 變 化 ；線 隨 時 間 的 緩 慢 變 化 ；基線噪聲基線噪聲(Baseline noise):指指由各種因素所引起的基線起由各種因素所引起的基線起伏。伏。單一組分色譜圖單一組分色譜圖 2.2.2 色譜術(shù)語色譜術(shù)語112）峰高峰高： 色譜峰頂點(diǎn)與基線之間的垂直距離，色譜峰頂點(diǎn)與基線之間的垂直距

9、離，以（以（h）表示。）表示。3) 色譜峰面積色譜峰面積(peak area) 色譜峰面積就是色譜曲線與基線間色譜峰面積就是色譜曲線與基線間所包圍的面積，即圖中所包圍的面積，即圖中CBD內(nèi)的面積。內(nèi)的面積。124) 色譜峰區(qū)域?qū)挾壬V峰區(qū)域?qū)挾?peak width)用來衡量色譜峰寬度的參數(shù)，用來衡量色譜峰寬度的參數(shù)，有有三種表示方法三種表示方法：（1）標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差( )：即：即0.607倍倍峰高處色譜峰寬度的一半。峰高處色譜峰寬度的一半。（2）半峰寬半峰寬(Y1/2)：色譜峰高一：色譜峰高一半處的寬度半處的寬度 Y1/2 =2.354 （3）峰底寬峰底寬(Wb)：Wb=4 13u信號信號

10、進(jìn)樣進(jìn)樣t00tLu 死死時時間間柱柱長長5）保留值保留值(Retention value, R) （定性參數(shù)）定性參數(shù)） 表示試樣中各組分在色譜柱中的滯留時間的數(shù)值。表示試樣中各組分在色譜柱中的滯留時間的數(shù)值。 組分在色譜系統(tǒng)中的保留值，有三種描述方法：組分在色譜系統(tǒng)中的保留值，有三種描述方法： 第一，用第一，用時間時間描述組分保留行為的參數(shù)；描述組分保留行為的參數(shù)； 第二，用第二，用流動相的體積流動相的體積描述組分保留行為的參數(shù)；描述組分保留行為的參數(shù)； 第三，用第三，用相對值相對值描述組分保留行為的參數(shù)。描述組分保留行為的參數(shù)。死時間死時間(Dead time, t0) ：不與固定相作用

11、的物質(zhì)不與固定相作用的物質(zhì)從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間，它與色譜柱的空隙體積成正比。據(jù)極大值時的時間，它與色譜柱的空隙體積成正比。據(jù) t0 可求出可求出流動相平均流速：流動相平均流速：a. (2-1)14b. 保留時間保留時間tr ：試樣從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間。它包括組：試樣從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值時的時間。它包括組份隨流動相通過柱子的時間份隨流動相通過柱子的時間t0和組份在固定相中滯留的時間和組份在固定相中滯留的時間tr。 rt信號信號trt0進(jìn)樣進(jìn)樣rt c. 調(diào)整保留時間調(diào)整保留時間 ：某組份的保留時間扣除死時間后的保留時間，：某組份的保留時間扣除死時間后的保留時間，它是

12、組份在固定相中的滯留時間。即它是組份在固定相中的滯留時間。即 (2-2) 由于時間為色譜定性依據(jù)，但同一組份的保留時間與流速有由于時間為色譜定性依據(jù)，但同一組份的保留時間與流速有關(guān)，因此有時需用保留體積來表示保留值。關(guān)，因此有時需用保留體積來表示保留值。0rrttt 15d. 死體積死體積V0：色譜柱管內(nèi)固定相顆粒間空隙、色譜儀管路和連接：色譜柱管內(nèi)固定相顆粒間空隙、色譜儀管路和連接頭間空隙和檢測器間隙的總和。忽略后兩項(xiàng)可得到：頭間空隙和檢測器間隙的總和。忽略后兩項(xiàng)可得到： (2-3)其中，其中，F(xiàn)0為柱出口的載氣流速為柱出口的載氣流速（mL/min)e. 保留體積保留體積Vr：指從進(jìn)樣到待測

13、物在柱后出現(xiàn)濃度極大點(diǎn)時所通：指從進(jìn)樣到待測物在柱后出現(xiàn)濃度極大點(diǎn)時所通過的流動相的體積。過的流動相的體積。 Vr= tr F0 (2-4)f. 調(diào)整保留體積調(diào)整保留體積Vr ：某組份的保留體積扣除死體積后的體積。：某組份的保留體積扣除死體積后的體積。 (2-5)000FtV 16注意注意：n r2,1只與只與有關(guān)，而與柱內(nèi)徑、柱長有關(guān)，而與柱內(nèi)徑、柱長L、填充情況及流、填充情況及流動相流速無關(guān)。具體做法：固定一個色譜峰為標(biāo)準(zhǔn)動相流速無關(guān)。具體做法：固定一個色譜峰為標(biāo)準(zhǔn)s，然后再求其它峰，然后再求其它峰 i 對標(biāo)準(zhǔn)峰的相對保留值，此時以對標(biāo)準(zhǔn)峰的相對保留值，此時以 表示：表示：n 1, 又稱選

14、擇因子又稱選擇因子(Selectivity factor)。)s(t)i (tsr g. 相對保留值相對保留值：組份2的調(diào)整保留值與組份1的調(diào)整保留值之比。rVcor0rrFtVVV (2-6)(2-7)17色譜流出曲線的意義色譜流出曲線的意義： 色譜峰數(shù)色譜峰數(shù)=樣品中單組份的最少個數(shù)；樣品中單組份的最少個數(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色譜柱分離效能評價指標(biāo)；柱分離效能評價指標(biāo)； 色譜峰間距色譜峰間距固定相或流動相固定相或流動相選擇是否合適的依據(jù)。選擇是否合適的依據(jù)。182.3 色

15、譜法基本原理色譜法基本原理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，即由色譜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，即由色譜過程的過程的 熱力學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)決定。性質(zhì)決定。每個組份峰寬足夠?。河山M份在色譜柱中的傳質(zhì)和擴(kuò)散決定，即由色每個組份峰寬足夠?。河山M份在色譜柱中的傳質(zhì)和擴(kuò)散決定，即由色譜過程譜過程動力學(xué)動力學(xué)性質(zhì)決定。性質(zhì)決定。 因此，研究、解釋色譜分離行為應(yīng)從熱力學(xué)和動力學(xué)兩方面進(jìn)行。因此，研究、解釋色譜分離行為應(yīng)從熱力學(xué)和動力學(xué)兩方面進(jìn)行。2.3.1、描述分配過程的參數(shù)、描述分配過程的參數(shù) 分配系數(shù)是由組分和固定相的分配系數(shù)是由組分和固定相的熱力學(xué)熱力學(xué)性質(zhì)決定的

16、，它是每一個溶質(zhì)的特性質(zhì)決定的，它是每一個溶質(zhì)的特征值，它僅與兩個變量有關(guān)：固定相和溫度。征值，它僅與兩個變量有關(guān)：固定相和溫度。mscc溶質(zhì)在流動相中的濃度溶質(zhì)在固定相中的濃度K(2-8)19一定溫度下，組分的分配系數(shù)一定溫度下，組分的分配系數(shù)K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；試樣一定時，試樣一定時，K主要取決于固定相性質(zhì)；主要取決于固定相性質(zhì)；每個組份在各種固定相上的分配系數(shù)每個組份在各種固定相上的分配系數(shù)K不同；不同；選擇適宜的固定相可改善分離效果；選擇適宜的固定相可改善分離效果；試樣中的各組分具有不同的試樣中的各組分具有不同的K值是分離的基礎(chǔ)；值是分離的基礎(chǔ)；某組分的某組分的K = 0

17、時，即不被固定相保留，最先流出。時，即不被固定相保留，最先流出。20 （2）分配比(Retention factor or capacity factor, k)： 又稱又稱容量容量因子因子。表示一個組分在固定相中停留的時間是不保留組。表示一個組分在固定相中停留的時間是不保留組分保留時間的幾倍。分保留時間的幾倍。其中其中V Vm m 色譜中流動相體積，即柱內(nèi)固定相顆粒間的空隙體積。色譜中流動相體積，即柱內(nèi)固定相顆粒間的空隙體積。 V Vs s 為固定相體積。為固定相體積。分配比分配比 k k 的求算：的求算：k = (t r t 0 ) / t 0 = t r / t 0 = V r / V

18、0 mmssVcVckmsmm組分在流動相中的質(zhì)量組分在固定相中的質(zhì)量(2-9)(2-10)21 tR=t0(1k)推導(dǎo)過程見下： 若流動相（載氣）在柱內(nèi)的線速度為u，即一定時間里載氣在柱中流動的距離（單位cms-1)，由于固定相的作用（保留），所以組分在柱內(nèi)的線速度us將小于u，則兩速度之比稱為滯留因子（retardation factor）Rs.22 Rs=us/u （2-11） Rs可用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示：)122(1111kmmmmmRMSSMMs組分和流動相通過長度為L的色譜柱所需時間分別 )162()152()1 (t)142()132(0000R0tttttkktuLtuLtRRsR推

19、導(dǎo)：23 稱為相比率，它也是反映色譜柱柱型特點(diǎn)的參數(shù)。稱為相比率，它也是反映色譜柱柱型特點(diǎn)的參數(shù)。選擇因子選擇因子 ：色譜柱對：色譜柱對A A、B B 兩組分的選擇因子兩組分的選擇因子 定義如下：定義如下：A為先流出的組分，為先流出的組分，B為后流出的組分。為后流出的組分。 與化合物在固定相和流動與化合物在固定相和流動相中的分配性質(zhì)、柱溫有關(guān)，而與柱尺寸、流速、填充情況無關(guān)相中的分配性質(zhì)、柱溫有關(guān)，而與柱尺寸、流速、填充情況無關(guān)注意：注意：K K 或或 k k 反映的是反映的是某一組分某一組分在兩相間的分配；在兩相間的分配； 是反映是反映兩組分間兩組分間的分離情況！的分離情況！ kVVkV/m

20、V/mccKsmmmssmsABABrrKKkk)A(t)B(t (2-17)241. 1. 塔板理論（塔板理論（Plate theory) Plate theory) MartinMartin 塔板理論假定：塔板理論假定：1 1）塔板之間不連續(xù)；）塔板之間不連續(xù)；2 2）塔板之間無分子擴(kuò)散；）塔板之間無分子擴(kuò)散；3 3）組分在各塔板內(nèi)兩相間的分配瞬間達(dá)至平衡，達(dá)一次平衡所需柱）組分在各塔板內(nèi)兩相間的分配瞬間達(dá)至平衡，達(dá)一次平衡所需柱長為理論塔板高度長為理論塔板高度H H；4 4）某組分在所有塔板上的分配系數(shù)相同；）某組分在所有塔板上的分配系數(shù)相同；5 5）流動相以不連續(xù)方式加入，即以一個一個

21、的塔板體積加入。）流動相以不連續(xù)方式加入，即以一個一個的塔板體積加入。 當(dāng)塔板數(shù)當(dāng)塔板數(shù)n n較少時，組分在柱內(nèi)達(dá)分配平衡的次數(shù)較少，流出曲較少時，組分在柱內(nèi)達(dá)分配平衡的次數(shù)較少，流出曲線呈峰形，但不對稱；當(dāng)塔板數(shù)線呈峰形，但不對稱；當(dāng)塔板數(shù)n50n50時，峰形接近正態(tài)分布。時，峰形接近正態(tài)分布。H2.3.2 峰間距、峰形狀和峰寬的理論描述峰間距、峰形狀和峰寬的理論描述252627 根據(jù)呈正態(tài)分布的色譜流出曲線根據(jù)呈正態(tài)分布的色譜流出曲線可以導(dǎo)出計(jì)算塔板數(shù)可以導(dǎo)出計(jì)算塔板數(shù)n n的公式，用以的公式，用以評價一根柱子的柱效。由于色譜柱并無真正的塔板，故塔板數(shù)又稱理評價一根柱子的柱效。由于色譜柱并

22、無真正的塔板，故塔板數(shù)又稱理論塔板數(shù)：論塔板數(shù)：若柱長為若柱長為L L，則每塊理論塔板高度，則每塊理論塔板高度H為為 但上述兩式包含死時間但上述兩式包含死時間t t0 0，它與組分在柱內(nèi)的分配無關(guān)，因此不能真正反映色，它與組分在柱內(nèi)的分配無關(guān)，因此不能真正反映色譜柱的柱效。通常譜柱的柱效。通常以有效塔板數(shù)以有效塔板數(shù)n neff eff 和有效塔板高度和有效塔板高度H Heffeff 表示：表示：2r22/1r)Wt(16)Wt(54. 5n nLH effeff2r22/1reffnLH)Wt(16)Wt(54. 5n 28塔板理論的局限性(1) 蒸餾塔不完全符合色譜柱內(nèi)情況（假設(shè)理想）；(

23、2) 不是跳躍式脈沖而是連續(xù)的；(3) 在一個塔板高度內(nèi)，也達(dá)不到瞬時平衡，需要一定時間傳遞；(4) 不能找出影響塔板高度的內(nèi)在因素；(5）峰形為什么會擴(kuò)張？峰形為什么會擴(kuò)張？292. 2. 速率理論（速率理論（Rate theory,Rate theory,也稱范也稱范.弟姆特方程式弟姆特方程式） 19561956年，荷蘭化學(xué)工程師年，荷蘭化學(xué)工程師van Deemtervan Deemter u 為流動相線速度；為流動相線速度； A，B，C為常數(shù)，其中為常數(shù)，其中 A表示渦流擴(kuò)散系數(shù)；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

24、系數(shù)（包括液相和固相傳質(zhì)阻力系數(shù)）。 任何減少方程右邊三項(xiàng)數(shù)值的方法，都可降低任何減少方程右邊三項(xiàng)數(shù)值的方法，都可降低H H，從而提高柱效。，從而提高柱效。CuuBAH 301）渦流擴(kuò)散項(xiàng)）渦流擴(kuò)散項(xiàng)(Multipath term, A)展寬程度以展寬程度以A A表示：表示：A=2 dp其中其中d dp p填充物平均直徑；填充物平均直徑； 填充不規(guī)則因子填充不規(guī)則因子?？梢?，使用細(xì)粒的固定相并填充均勻可減小可見，使用細(xì)粒的固定相并填充均勻可減小A A，提高柱效。對于空心毛，提高柱效。對于空心毛細(xì)管柱，無渦流擴(kuò)散，即細(xì)管柱，無渦流擴(kuò)散，即A=0A=0。312 2）分子擴(kuò)散項(xiàng)）分子擴(kuò)散項(xiàng)( (Lo

25、ngitudinal diffusion term, B/u) ) 也叫縱向擴(kuò)散相。也叫縱向擴(kuò)散相。它是由于濃度梯度引起的。當(dāng)樣品被注入色譜它是由于濃度梯度引起的。當(dāng)樣品被注入色譜柱時，它呈柱時，它呈“塞子塞子”狀分布。隨著流動相的推進(jìn)，狀分布。隨著流動相的推進(jìn)， “塞子塞子”因濃度梯因濃度梯度而向前后自發(fā)地?cái)U(kuò)散，使譜峰展寬。其大小為度而向前后自發(fā)地?cái)U(kuò)散，使譜峰展寬。其大小為B=2 D 稱為彎曲因子，它表示固定相幾何形狀對自由分子擴(kuò)散的阻礙情況；稱為彎曲因子，它表示固定相幾何形狀對自由分子擴(kuò)散的阻礙情況；D D組分在流動相中的擴(kuò)散系數(shù)。組份為氣體或液體時，分別以組分在流動相中的擴(kuò)散系數(shù)。組份為

26、氣體或液體時，分別以D Dg g或或D Dm m表示；表示；32n討論討論： ：固定相顆粒使分子擴(kuò)散受阻，因此降低擴(kuò)散程度固定相顆粒使分子擴(kuò)散受阻，因此降低擴(kuò)散程度分子量大的組分，分子量大的組分， Dg 隨柱溫升高？，隨柱壓降低而？；隨柱溫升高？，隨柱壓降低而？； 流動相分子量大，流動相分子量大， u 增加，增加， 對于液相色譜，因?qū)τ谝合嗌V，因Dm 較小，較小，B 項(xiàng)可勿略。項(xiàng)可勿略。)/1(流流動動相相因因?yàn)闉镸Dg球狀顆粒；球狀顆粒；大分子量流動相；大分子量流動相；適當(dāng)增加流速；適當(dāng)增加流速；短柱；短柱；低溫。低溫。Dg小，即小，即B小小Dg 小，即小，即 B 小小組份停留時間短，縱向

27、擴(kuò)散??；組份停留時間短，縱向擴(kuò)散??；（B/u）33傳質(zhì)阻力的存在，使分配不能傳質(zhì)阻力的存在，使分配不能“瞬間瞬間”達(dá)至平衡，產(chǎn)生峰形展寬。達(dá)至平衡，產(chǎn)生峰形展寬。a a）氣液色譜）氣液色譜：傳質(zhì)阻力項(xiàng)：傳質(zhì)阻力項(xiàng)C C包括氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)包括氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)C Cs s和液相傳質(zhì)阻和液相傳質(zhì)阻力系數(shù)力系數(shù)C Cl l。)1 (32)1 (01. 022222lfgplgDdkkDdkkCCC流動相流動相固液界面固液界面固定固定液液組分分子組分分子ClCg3）傳質(zhì)阻力項(xiàng)傳質(zhì)阻力項(xiàng)(Mass-transfer term, Cu)b b）液液色譜）液液色譜：傳質(zhì)阻力項(xiàng)：傳質(zhì)阻力項(xiàng)C C包括流動相傳質(zhì)

28、阻力系數(shù)包括流動相傳質(zhì)阻力系數(shù)C Cm m和固定和固定相傳質(zhì)阻力系數(shù)相傳質(zhì)阻力系數(shù)C Cs s。s2fsm2psmmsmDdDd)(CCC sm34渦流擴(kuò)散項(xiàng)渦流擴(kuò)散項(xiàng)A與流速與流速u無關(guān)；無關(guān)；低流速區(qū)低流速區(qū)(u小小)，B/u大，分子擴(kuò)散項(xiàng)占主導(dǎo)，大，分子擴(kuò)散項(xiàng)占主導(dǎo)， 此時選擇分子量大的氣體如此時選擇分子量大的氣體如N2和和Ar為載氣，可為載氣，可 減小擴(kuò)散，提高柱效；減小擴(kuò)散，提高柱效； 高流速區(qū)高流速區(qū)(u大大)，Cu大，傳質(zhì)阻力項(xiàng)占主導(dǎo)，大，傳質(zhì)阻力項(xiàng)占主導(dǎo)， 此時選擇分子量小的氣體如此時選擇分子量小的氣體如H2和和He為載氣，為載氣， 可增加擴(kuò)散系數(shù)，提高柱效；可增加擴(kuò)散系數(shù)，提

29、高柱效； 曲線的最低點(diǎn)對應(yīng)最佳線速曲線的最低點(diǎn)對應(yīng)最佳線速uopt( ) 下的下的 最小板高最小板高Hmin( )； LC的的Hmin和和uopt均比均比GC的小一個數(shù)量級，即在的小一個數(shù)量級，即在 LC中，較低流速可獲得較大的柱效。中，較低流速可獲得較大的柱效。4）流速）流速u 由由van Deemter方程方程 H = A + B/u + Cu知道：知道： 當(dāng)當(dāng)u一定時，僅在一定時，僅在A、B、C較小時，較小時，H較小，柱效較高；反之則柱效較低，較小，柱效較高；反之則柱效較低，色譜峰將展寬。色譜峰將展寬。 以以u對對H作圖，可得作圖，可得H-u曲線（如圖），從該曲線得到：曲線（如圖），從該

30、曲線得到：C/B BC2A 板高，板高，H(cm)HminA+B/u+CuCmuCsuAB/u35 2.4 分離度及色譜分離方程分離度及色譜分離方程2.4.1 2.4.1 分離度分離度(Resolution, R)(Resolution, R)分離度是定量描述相鄰兩組分在色譜柱內(nèi)分離情況的指標(biāo)。同時反映色分離度是定量描述相鄰兩組分在色譜柱內(nèi)分離情況的指標(biāo)。同時反映色譜柱效能和選擇性的一個綜合指標(biāo)。也稱總分離效能指標(biāo)或分辨率。譜柱效能和選擇性的一個綜合指標(biāo)。也稱總分離效能指標(biāo)或分辨率。R R 越大，相鄰組分分離越好。越大，相鄰組分分離越好。2121)(2)(211212WWttWWttRrrrr

31、R=0.8：兩峰的分離程度可達(dá)：兩峰的分離程度可達(dá)89%；R=1：分離程度：分離程度98%；R=1.5：達(dá)：達(dá)99.7%（相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn)）。（相鄰兩峰完全分離的標(biāo)準(zhǔn)）。36R=1.5R=0.75R=1.0響應(yīng)信號響應(yīng)信號保留時間保留時間 t/ min37討論：討論： 色譜分離中的四種情況的討論：色譜分離中的四種情況的討論： 柱效較高，柱效較高，K(分配系數(shù)分配系數(shù))較大較大,完全分離；完全分離； K不是很大，柱效較高，峰較窄，基本上完全分離；不是很大，柱效較高，峰較窄，基本上完全分離；柱效較低，柱效較低，K較大較大,但分離的不好；但分離的不好； K小，柱效低，分離效果更差。小，柱效低，

32、分離效果更差。38)1(4n)1)(1(4effRkknR或2.4.2 分離度方程分離度方程R R 與柱效與柱效n n、選擇因子、選擇因子 和保留因子和保留因子 k k 對于相鄰的難分離組分，由于它們的分配系數(shù)對于相鄰的難分離組分，由于它們的分配系數(shù) K K 相差小，可合理相差小，可合理假設(shè)假設(shè)k1 k2=k，W1 W2=W。因此可導(dǎo)出因此可導(dǎo)出R R與與n n（n neffeff）、）、 和和 k k 的關(guān)系的關(guān)系：39kknkknkkkkknktkktntttnRWWttRkttnWrrrrrr1141114)1 ()(4)1 ()(42)(24： )(2)1 (t141)Wt16(n 2

33、22221220120210r2r21212并整理如下代入到將上式及因附：具體推導(dǎo)過程如下：附：具體推導(dǎo)過程如下：40分離度、柱效和選擇性參數(shù)的聯(lián)系：分離度、柱效和選擇性參數(shù)的聯(lián)系：222)1()2()2(2)2()1()2(21)1()2(21)1()2()1(16)(16)(16)(2)(2RttRtYtnYttYYttYYttRRRRReffRRRRRR)1(4neffR411）分離度）分離度R與柱效與柱效n的關(guān)系的關(guān)系 分離度與理論塔板數(shù)的平方根成正比，增加分離度與理論塔板數(shù)的平方根成正比，增加n或降低或降低H，提，提高柱效即降低色譜峰區(qū)帶寬度，從而提高分離度。根據(jù)板高高柱效即降低色譜

34、峰區(qū)帶寬度，從而提高分離度。根據(jù)板高方程，改變流速方程，改變流速u降低固定相降低固定相dp、df或增加柱長來提高或增加柱長來提高n。 對具一定相對保留值對具一定相對保留值 的物質(zhì)對，的物質(zhì)對，R與有效塔板數(shù)與有效塔板數(shù)neff有關(guān)，有關(guān)，說明說明neff可正確代表柱效能?？烧_代表柱效能。 由色譜方程可得：由色譜方程可得： 因此可通過增加柱長提高分離度。因此可通過增加柱長提高分離度。2121221LLnn)RR( 2.4.3 有關(guān)色譜方程的討論：有關(guān)色譜方程的討論：422）分離度）分離度R與保留因子與保留因子 的關(guān)系的關(guān)系 代表兩個溶質(zhì)在色譜條件下的分離選擇性。代表兩個溶質(zhì)在色譜條件下的分離選

35、擇性。 若若 1，兩組分不可能分離；，兩組分不可能分離； 略大于略大于l，就可能實(shí)現(xiàn)分離。，就可能實(shí)現(xiàn)分離。 越大，柱選擇性越好，對分離有利。越大，柱選擇性越好，對分離有利。 氣相色譜主要通過選擇合適的固定相和降低柱溫來提高氣相色譜主要通過選擇合適的固定相和降低柱溫來提高 值。值。 對于液相色譜，改變固定相和流動相性質(zhì)，均能提高對于液相色譜，改變固定相和流動相性質(zhì)，均能提高 值，值，通常采用改變流動相的組成和極性來提高通常采用改變流動相的組成和極性來提高 值。值。43 k增加，分離度增加，分離度R增加，但當(dāng)增加，但當(dāng)k10(分離時間延長，并使色分離時間延長，并使色譜峰擴(kuò)張）譜峰擴(kuò)張），則，則R

36、的增加不明顯。通常的增加不明顯。通常k在在110之間。之間。 分離沸點(diǎn)或極性相差不大的多組分混合試樣采用恒溫或分離沸點(diǎn)或極性相差不大的多組分混合試樣采用恒溫或等度淋洗，難達(dá)到最佳等度淋洗，難達(dá)到最佳k值，這種情況下，氣相色譜采用程序值，這種情況下，氣相色譜采用程序升溫、液相色譜采用梯度淋洗，調(diào)節(jié)合適的升溫、液相色譜采用梯度淋洗，調(diào)節(jié)合適的k值。值。3）分離度）分離度R與分配比與分配比k的關(guān)系的關(guān)系444) 樣品量的影響樣品量的影響 每一個色譜柱固定相，都有一定的樣品線性容量范圍，在該范每一個色譜柱固定相，都有一定的樣品線性容量范圍，在該范圍內(nèi)，進(jìn)樣量增加色譜峰高增加，色譜峰區(qū)域?qū)挾群捅Ａ魰r間不

37、圍內(nèi)，進(jìn)樣量增加色譜峰高增加，色譜峰區(qū)域?qū)挾群捅Ａ魰r間不變。當(dāng)樣品量超過線性容量范圍，進(jìn)樣量增加，變。當(dāng)樣品量超過線性容量范圍，進(jìn)樣量增加，k下降。下降。45對多組分混合物，分離時間即為最后一個組分的保留時間。對多組分混合物，分離時間即為最后一個組分的保留時間。由以下三式：由以下三式：得到得到 可見，分析時間與可見，分析時間與R， ，k、H/u等參數(shù)有關(guān)。等參數(shù)有關(guān)。) 3.().1)(1(4)2.(.) 1.().1 ()1 (0kknRHLnkuLkttr2322)1 ()1(16kkuHRtr2.4.4 分析時間分析時間 t46概念、表示方法及計(jì)算公式匯總概念、表示方法及計(jì)算公式匯總參數(shù)

38、參數(shù) 符號符號 測定或計(jì)算測定或計(jì)算 死時間死時間(遷移時間遷移時間)，不參，不參與分配組分與分配組分 0t 色色譜譜圖圖 保留時間，組分保留時間，組分 1 和和 2 21rrt，t 色色譜譜圖圖 調(diào)整保留時間，組分調(diào)整保留時間，組分 1 r1t 0rrttt11 峰寬，組分峰寬，組分 1 和和 2 W1，W2 色色譜譜圖圖 柱長柱長 L 直接直接測測量量 流速流速 Fco 直接直接測測量量 流流(固固)定相體積定相體積 Vm，Vs 填填充充制制備備記錄記錄 流流(固固)定相濃度定相濃度 cm，cs 分析分析和和制制備備記錄記錄 表表-147參數(shù)參數(shù) 符號符號 測定或計(jì)算測定或計(jì)算 線速線速 0t /Lu 流動相體積流動相體積 co0mFtV 保留因子保留因子 00rt/)tt(k msVKVk 分配系數(shù)分配系數(shù) smVkVK msccK 選擇因子選擇因子 0r0rtttt12 1212KKkk 分離度分離度 211r2rWW