1-气相色谱分析理论

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1、第七章色谱分析法2021/8/23色谱分析ChromatographyAnalysis色谱法是一种分离技术，该技术应用于分析化学，就是色谱分析。常用来进行混合物中各组分分离与分析的一种物理化学分析方法。色谱法是俄国生物学家茨维特与1906年首先提出的。在研究植物叶片的色素成分时，将植物叶片萃取液倒入装有碳酸钙的玻璃管中，然后用石油醚使其自由流下，随着不断淋洗，结果各组分在柱子上相互分离分开，并形成不同颜色的“色带”，故称为“色谱法。实验中的玻璃柱称为色谱柱，碳酸钙称为固定相，石油醚称为流动相。现今，“色谱”这一名词仍沿用下来。但随着技术的发展，色谱法研究的对象已不局限于

2、有色物质。2021/8/23分离原理：混合物中各组分在两相间进行分配，一相是不动的，称为固定相；另一相是携带混合物流过固定相的流体，称为流动相。由于各组分在性质和结构上的差异，与固定相发生作用的大小、强度有差异，因此在同一推动力作用下，不同组分在固定相中滞留的时间不同，从而按先后次序从固定相中流出。这种借在两相间分配原理不同而使混合物中各组分分离的技术，称为色谱分离技术或色谱法。色谱法亦称色层法或层析法。色谱法的原理2021/8/23一、气相色谱流出曲线1.基线无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线。2.保留值（1）保留值保留时间（tR）：组分从进样到柱后出现浓度极大

3、值时所需的时间(2)死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气）的保留时间。调整保留时间（tR＇）：tR＇=tR－tM2021/8/233.相对保留值r21组分2与组分1调整保留值之比：r21=tR2/tR1=VR2/VR1相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。4.区域宽度用来衡量色谱峰参数，有三种表示方法：（1）标准偏差()：即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。（2）半峰宽(Y1/2)：色谱峰高一半处的宽度Y1/2=2.354（3）峰底宽(Wb)：Wb=42021/8/23二、容量因子与分配系数分配系

4、数K：组分在两相间的浓度比；容量因子k：平衡时，组分在各相中总的质量比；k=Ms/MmMs为组分在固定相中的质量，Mm为组分在流动相中的质量。容量因子k与分配系数K的关系为：式中β为相比。填充柱相比：6～35；毛细管柱的相比：50～1500。容量因子越大，保留时间越长。可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：2021/8/23三、塔板理论-柱分离效能指标色谱柱长：L，塔板高度：H，色谱柱的理论塔板数：n，则三者的关系为：n=L/H理论塔板数与色谱参数之间的关系为：2021/8/23效塔板数和有效塔板高度单位塔板数越多，表明柱效越高。组分在tM时间内不参与柱内分配。需

5、引入有效塔板数和有效塔板高度：2021/8/23四、速率理论-影响柱效的因素速率方程（也称范.弟姆特方程式）:H=A+B/u+C·uH：理论塔板高度，u：载气的线速度(cm/s)A─涡流扩散项：A=2λdpdp：固定相的平均颗粒直径λ：固定相的填充不均匀因子固定相颗粒越小dp↓，填充的越均匀，A↓，H↓，柱效n↑。涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。2021/8/23载气流速与柱效-最佳流速载气流速高时：传质阻力项是影响柱效的主要因素，随着流速的提高，柱效下降。载气流速低时：分子扩散项成为影响柱效的主要因素，随着流速的增加，柱效提高。H-u曲线与最佳流速：由

6、于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影响使得存在着一个最佳流速值，即速率方程式中塔板高度对流速的一阶导数有一极小值。以塔板高度H对应载气流速u作图，曲线最低点的流速即为最佳流速。2021/8/23五、分离度柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。难分离物质受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。色谱分离中的四种情况如图所示：①柱效较高，△K(分配系数)较大,完全分离；②△K不是很大，柱效较高，峰较窄，基本上完全分离；③柱效较低，△K较大,但分离的不好；④△K小，柱效低，分离效果更差。2021/8/23色谱法有多

7、种类型，从不同角度出发，有各种分类法。（1）按流动相物态分为：气相色谱和液相色谱。（2）按固定相形式分为：柱色谱、纸色谱、薄层色谱等。（3）按分离原理机制分为：吸附色谱、分配色谱、离子交换色谱、排阻(凝胶)色谱等。色谱方法的分类2021/8/23色谱法的优点分离效率高灵敏度高应用范围广样品用量少分离测定一次完成分析速度快易于自动化2021/8/23色谱仪分类液相色谱仪气相色谱仪分析用色谱仪制备用色谱仪流程色谱仪液液色谱仪液固色谱仪气液色谱仪气固色谱仪排阻色谱仪平面色谱仪离子色谱仪电色谱仪超临界液体色谱仪2021/8/23色谱的定性分析定性