色譜法基本理論　課件

色譜法基本理論4-1色譜流出曲線及相關(guān)術(shù)語4-2色譜基本理論4-3分離度及色譜分離方程4-4色譜法的定性與定量方法4-1色譜流出曲線及相關(guān)術(shù)語色譜流出曲線（色譜圖）——以氣相色譜為例色譜流出曲線進(jìn)樣基線（噪音）h/峰高（定量）A/峰面積（定量）區(qū)域?qū)挾扔糜诤饬恐Ъ胺从成V操作條件下的動力學(xué)因素實際色譜峰是不對稱的，通常是拖尾峰，也存在前伸峰從色譜流出曲線上可以得到什么信息？根據(jù)色譜峰個數(shù)可以判斷樣品中所含組分的最小個數(shù)根據(jù)色譜峰的保留值可以進(jìn)行定性分析根據(jù)色譜峰高或者峰面積可以進(jìn)行定量分析根據(jù)色譜峰保留值和區(qū)域?qū)挾瓤稍u價色譜柱分離效率可以通過兩個色譜峰的距離評價固定相（流動相）的選擇是否合適4-2色譜基本理論完全分離的條件：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，即色譜過程的熱力學(xué)性質(zhì)決定。每個組份峰寬足夠小 由組份在色譜柱中的傳質(zhì)和擴(kuò)散決定，即色譜過程動力學(xué)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。描述樣品與兩相作用的參數(shù)（1）分配系數(shù)（Distributionconstant，K）:

描述組份在固定相和流動相間的分配過程或吸附-脫附過程的參數(shù)。組分一定時，只與兩相和溫度有關(guān)!描述樣品與兩相作用的參數(shù)（2）分配比（Retentionfactororcapacityfactor/k）容量因子反映了組分在柱中的遷移速率，又稱保留因子；液相色譜中常用k表示K

與

k的關(guān)系填充柱：=6~35毛細(xì)管柱：=60~600越大，越容易分離，=1，分離不能實現(xiàn)——熱力學(xué)提出了分離的基本條件塔板理論（Platetheory）（1）—詹姆斯/馬?。?941）小室1小室2小室3小室4小室1小室2小室3小室4四點假設(shè)k=1.0的樣品經(jīng)數(shù)次平衡后的結(jié)果階段1階段2階段3階段4階段5小室1小室2小室3小室4小室501234567891011121314151617

塔板序號溶質(zhì)/μgk=0.33and3.00的二組經(jīng)多次分配后的結(jié)果17次基本分離5次9次17次有關(guān)塔板數(shù)的說明說明柱效時，必須注明該柱效是針對何種物質(zhì)、固定液種類及其含量、流動相種類及流速、操作條件等；應(yīng)定期對柱效進(jìn)行評價，以防柱效下降、延長柱壽命塔板理論（Platetheory）（2）貢獻(xiàn)用熱力學(xué)的觀點闡明了溶質(zhì)在色譜柱中的分配平衡和分離過程解釋了流出曲線的形狀及濃度極大值的位置提出了計算和評價柱效的參數(shù)不足不能解釋造成譜帶擴(kuò)張的原因和影響板高的各種因素不能說明同一溶質(zhì)為什么在不同的流速下，可以測得不同的理論塔板數(shù)速率理論吸收了塔板理論中的板高H概念，考慮了組分在兩相間的擴(kuò)散和傳質(zhì)過程從動力學(xué)角度很好地解釋了影響板高（柱效）的各種因素?。ㄒ訥C為例講述）—VanDeemter/1956H：單位柱長色譜峰形展寬的程度A：渦流擴(kuò)散項B：分子擴(kuò)散項系數(shù)C：傳質(zhì)阻力項系數(shù)分子擴(kuò)散項B/U（縱向擴(kuò)散項）柱料均勻柱溫Dg；柱壓Dg流動相分子量，Dg

u,（B/u）LC中Dm

較小，B項可勿略球狀顆粒低溫短柱大分子量流動相適當(dāng)增加流速傳質(zhì)阻力項CU物質(zhì)系統(tǒng)由于濃度不均勻而發(fā)生的物質(zhì)遷移過程，稱為傳質(zhì)。影響這個過程進(jìn)行速度的阻力稱為傳質(zhì)阻力。因傳質(zhì)阻力的存在，使分配不能“瞬間”達(dá)至平衡，因此產(chǎn)生峰形展寬。流動相傳質(zhì)阻力系數(shù)固定相傳質(zhì)阻力系數(shù)氣液色譜傳質(zhì)阻力項小粒度填充物+小分子量載氣降低固定液含量（但是k也減?。?；采用比表面積大的載體（吸附，導(dǎo)致峰脫尾）；提高柱溫（增大Dl，但是減小k）流動相氣液界面固定液組分分子ClCg流動相線速對板高的影響板高H\cm固定相粒度大小對板高的影響粒度越細(xì)，板高越小，受線速度影響亦小

分離度（2）R=1.5R=0.75R=1.0保留時間t/min互含4%互含0.3%不能分離響應(yīng)信號完全分離之標(biāo)準(zhǔn)4-3分離度及色譜分離方程（2）R的定義并未反映影響分離度的各種因素，既未與影響其大小的因素：柱效n、選擇因子和保留因子k聯(lián)系起來.色譜分離方程對于難分離物質(zhì)，可以合理的認(rèn)為W1=W2=W、k2=k1=k分離度與柱效的關(guān)系增加柱長，可提高分離度，但延長了分析時間，因此降低板高，提高柱效，才是提高分離度的好方法。分離度與選擇因子的關(guān)系當(dāng)=1時，R=0，無法分離兩組分；增大，是改善分離度的有效手段GC通過選擇合適的固定相和降低柱溫來增大LC通過改變固定/流動相的性質(zhì)和組成，可有效增大對一個復(fù)雜混合物的分離條件的選擇，主要是提高最難分離物質(zhì)對的值分離度與容量因子k的關(guān)系考慮分離度和分析時間，容量因子一般控制在2~10為宜對于GC，增加固定液的用量或提高柱溫，選擇合適的k值。對于LC，改變流動相的組成，有效的控制k值分離度與分析時間的關(guān)系可見，分析時間與R，，k、H/u等參數(shù)有關(guān)，R增加1倍，分析時間則是原來的4倍。實際工作中，即要能獲得有效的分離，又要在較短時間內(nèi)完成分析。例：在一定條件下，兩個組分的調(diào)整保留時間分別為85s和100s，計算達(dá)到完全分離時所需的有效塔板數(shù)；若填充柱的有效塔板高度為0.1cm，柱長是多少？解：例：用一根柱長為1m的色譜柱分離A、B兩種物質(zhì)，其保留時間分別為14.4和15.4min，對應(yīng)的峰底寬分別為1.07min和1.16min（死時間為4.2min），試計算：物質(zhì)A的理論塔板數(shù)分離度R選擇性因子完全分離所需的柱長完全分離所需的時間

解：4-4色譜法定性及定量定性用已知純物質(zhì)對照定性相對保留值r2,1根據(jù)經(jīng)驗公式定性保留指數(shù)（Kovats）定性與其它方法結(jié)合定量歸一化法外標(biāo)法內(nèi)標(biāo)法用已知純物質(zhì)對照定性醇溶液定性色譜圖A：甲醇B：乙醇C：正丙醇D：正丁醇E：正戊醇也可以通過在樣品中加入標(biāo)準(zhǔn)物，看試樣中哪個峰增加來確定根據(jù)經(jīng)驗公式定性碳數(shù)規(guī)律：在一定溫度下，同系物的調(diào)整保留時間tr的對數(shù)與分子中碳數(shù)n成正比： 知道兩種或以上同系物的調(diào)整保留值便可求出常數(shù)A和C。未知物的碳數(shù)則可從色譜圖查出tr后，以上式求出。沸點規(guī)律：同族具相同碳數(shù)的異構(gòu)物，其調(diào)整保留時間tr的對數(shù)與分子中沸點n成正比相對保留值r2,1相對保留值r21僅與柱溫和固定液性質(zhì)有關(guān)。在色譜手冊中都列有各種物質(zhì)在不同固定液上的保留數(shù)據(jù)，可以用來進(jìn)行定性鑒定。在樣品和標(biāo)準(zhǔn)中分別加入同一種基準(zhǔn)物s，將樣品的ri,s和標(biāo)準(zhǔn)物的ri,s相比較來確定樣品中是否含有i組分，可消除兩次進(jìn)樣引起的誤差。保留指數(shù)（Kovats）定性重現(xiàn)性最佳，固定液和柱溫一定時，定性不需要標(biāo)準(zhǔn)物——GC專有與其它方法（如MS）結(jié)合綠麥隆?

莠去津?44685896132138158172215200104質(zhì)荷比6080100120140160180200220波長(nm)峰質(zhì)譜分析（MS）峰光譜分析（UV）峰面積的測量方法對稱形峰面積的測量—峰高乘半峰寬法不對稱峰面積的測量—峰高乘平均峰寬法自動積分儀法剪紙稱重法定量校正因子絕對校正因子相對校正因子TCD：苯FID：正庚烷常用的定量計算方法歸一化（NORM）：全部組分都出峰外標(biāo)法（ESTD）：分析條件和進(jìn)樣量必須重現(xiàn)內(nèi)標(biāo)法（ISTD）：內(nèi)標(biāo)物是樣品中不存在的組分，其保留時間和定量校正因子應(yīng)該與待測物盡可能接近，且完全分離。同系物幾種定量方法的比較方法項目歸一化法內(nèi)標(biāo)法外標(biāo)法計算公式由工作曲線直接查得稱重配樣不需要需要不需要進(jìn)樣量不需準(zhǔn)確不需