色谱法基本理论课件

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1、色谱法基本理论4-1色谱流出曲线及相关术语4-2色谱基本理论4-3分离度及色谱分离方程4-4色谱法的定性与定量方法4-1色谱流出曲线及相关术语色谱流出曲线（色谱图）——以气相色谱为例色谱流出曲线进样基线（噪音）h/峰高（定量）A/峰面积（定量）保留值进样空气峰组分峰重要定性指标柱温/相区域宽度用于衡量柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素实际色谱峰是不对称的，通常是拖尾峰，也存在前伸峰从色谱流出曲线上可以得到什么信息？根据色谱峰个数可以判断样品中所含组分的最小个数根据色谱峰的保留值可以进行定性分析根据色谱峰高或者峰面积可以进行定量分析根据色谱峰保留值和区域宽度可评价色谱柱分离效率

2、可以通过两个色谱峰的距离评价固定相（流动相）的选择是否合适4-2色谱基本理论完全分离的条件：两组份峰间距足够远由各组份在两相间的分配系数决定，即色谱过程的热力学性质决定。每个组份峰宽足够小由组份在色谱柱中的传质和扩散决定，即色谱过程动力学性质决定。因此研究、解释色谱分离行为应从热力学和动力学两方面进行。色谱过程热力学色谱分离的热力学本质样品中各组份在两相中进行了不同程度的作用。作用表现形式：范德华力、静电引力等作用体现形式分配系数、分配比描述样品与两相作用的参数（1）分配系数（Distributionconstant，K）:描述组份在固定相和流动相间的分配过程或吸附-脱附过程的

3、参数。组分一定时，只与两相和温度有关!描述样品与两相作用的参数（2）分配比（Retentionfactororcapacityfactor/k）容量因子反映了组分在柱中的迁移速率，又称保留因子；液相色谱中常用k表示K与k的关系填充柱：=6~35毛细管柱：=60~600越大，越容易分离，=1，分离不能实现——热力学提出了分离的基本条件色谱过程动力学在满足热力学分离基本条件的情况下，如何从动力学角度优化分离条件，从而实现分离？塔板理论速率理论塔板理论（Platetheory）（1）—詹姆斯/马丁（1941）小室1小室2小室3小室4小室1小室2小室3小室4四点假设k

4、=1.0的样品经数次平衡后的结果阶段1阶段2阶段3阶段4阶段5小室1小室2小室3小室4小室501234567891011121314151617塔板序号溶质/µgk=0.33and3.00的二组经多次分配后的结果17次基本分离5次9次17次塔板数n理论塔板数理论板高有效塔板数有效板高有关塔板数的说明说明柱效时，必须注明该柱效是针对何种物质、固定液种类及其含量、流动相种类及流速、操作条件等；应定期对柱效进行评价，以防柱效下降、延长柱寿命塔板理论（Platetheory）（2）贡献用热力学的观点阐明了溶质在色谱柱中的分配平衡和分离过程解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置提出了计算

5、和评价柱效的参数不足不能解释造成谱带扩张的原因和影响板高的各种因素不能说明同一溶质为什么在不同的流速下，可以测得不同的理论塔板数速率理论吸收了塔板理论中的板高H概念，考虑了组分在两相间的扩散和传质过程从动力学角度很好地解释了影响板高（柱效）的各种因素！（以GC为例讲述）—VanDeemter/1956H：单位柱长色谱峰形展宽的程度A：涡流扩散项B：分子扩散项系数C：传质阻力项系数涡流扩散项A（多途路径项）减小A的途径：使用粒度小并且均匀的柱料并均匀填充毛细管柱？分子扩散项B/U（纵向扩散项）柱料均匀柱温Dg；柱压Dg流动相分子量，Dgu,（B/u）LC中Dm

6、较小，B项可勿略球状颗粒低温短柱大分子量流动相适当增加流速传质阻力项CU物质系统由于浓度不均匀而发生的物质迁移过程，称为传质。影响这个过程进行速度的阻力称为传质阻力。因传质阻力的存在，使分配不能“瞬间”达至平衡，因此产生峰形展宽。流动相传质阻力系数固定相传质阻力系数气液色谱传质阻力项小粒度填充物+小分子量载气降低固定液含量（但是k也减小）；采用比表面积大的载体（吸附，导致峰脱尾）；提高柱温（增大Dl，但是减小k）流动相气液界面固定液组分分子ClCg液液色谱传质阻力项smCm：小粒度大孔固定相、增加组分在固定相和流动相中的扩散系数DCs：与气液色谱中的表述相同流动相线速对板

7、高的影响板高Hcm固定相粒度大小对板高的影响粒度越细，板高越小，受线速度影响亦小4-3分离度及色谱分离方程（1）塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度：即柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离?色谱分离中的四种情况如图所示：n较高，较大，完全分离n较高，较小，基本分离n较小，较大，分离不好n、均小，无法分离分离度（1）难分离物质对的分离度大小受色谱过程中两种因素的综合影响：保留值之差—色谱过程的热力学因素区域宽度—色谱过程的动力学因素分离度表达式：分离度（2）R=1