《色谱学lecture》PPT课件

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1、色谱学第二讲2011年9月26日22008年9月罪魁祸首：“假蛋白”三聚氰胺(Melamine)C3H6N63结石机理J.Am.Chem.Soc.2001,123,7518-75334色谱技术为什么会被添加？含氮量高、不易被发觉为什么不易被发觉？检测方法有漏洞如何来检测？56（一）色谱流出曲线术语：分离与柱效，定性与定量相对保留值ri,s分离因子α>分配系数K和分配比k1分配系数2分配比(容量因子)kk可直接从色谱图上获得。组分及固定相一定时,温度增加,K减小?分配系数K与分配比k的关系分离因子与分配系数K及分配比

2、k的关系最早由Martin等人提出塔板理论，把色谱柱比作一个精馏塔，沿用精馏塔中塔板的概念来描述组分在两相间的分配行为，同时引人理论塔板数作为衡量柱效率的指标。塔板理论（platetheory）(二）色谱理论该理论假定：（i）在柱内一小段长度H内，组分可以在两相间迅速达到平衡。这一小段柱长称为理论塔板高度H。（ii）以气相色谱为例，载气进入色谱柱不是连续进行的，而是脉动式，每次进气为一个塔板体积（ΔVm）。（iii）所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且试样沿轴（纵）向扩散可忽略。（iv）分配系数在所有塔板上是常数

3、，与组分在某一塔板上的量无关。为简单起见，设色谱往由5块塔板（n＝5，n为柱子的塔板数）组成，并以r表示塔板编号，r=1，2…，n－l；某组分的分配比k=1.根据上述假定，在色谱分离过程中，该组分的分布可计算如下：开始时，若有单位质量，即m=1（例1mg或1μg）的该组分加到第0号塔板上，分配平衡后，由于k=1，即ns=nm故nm=ns=0.5。当一个板体积（lΔV）的载气以脉动形式进入0号板时，就将气相中含有nm部分组分的载气顶到1号板上，此时0号板液相（或固相）中ns部分组分及1号板气相中的nm部分组分，将各自

4、在两相间重新分配。故0号板上所含组分总量为0.5，其中气液（或气固）两相各为0.25而1号板上所含总量同样为0.5．气液（或气固）相亦各为0.25。以后每当一个新的板体积载气以脉动式进入色谱柱时，上述过程就重复一次(见下表)。按上述分配过程，对于n=5，k=1，m=1的体系，随着脉动进入柱中板体积载气的增加，组分分布在柱内任一板上的总量（气液两相中的总质量）,由塔板理论可建流出曲线方程：m为组分质量，Vr为保留体积，n为理论塔板数。当流动相体积V=Vr时，C值最大，即理论塔板数理论塔板高度色谱柱长度柱效能指标当色谱

5、柱长度一定时，塔板数n越大(塔板高度H越小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能越高，所得色谱峰越窄。从上两式可以看出，色谱峰W越小，n就越大，而H就越小，柱效能越高。因此，n和H是描述柱效能的指标。通常填充色谱柱的n＞103，H＜1mm。而毛细管柱n=105--106，H＜0.5mm由于死时tM包括在tR中,而实际的tM不参与柱内分配,所计算的n值尽大,H很小,但与实际柱效能相差甚远.所以,提出把tM扣除,采用有效理论塔板数neff和有效塔板高Heff评价柱效能。塔板理论用热力学观点形象地描述了溶质在色谱柱中

6、的分配平衡和分离过程，导出流出曲线的数学模型，并成功地解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置，还提出了计算和评价柱效的参数。但由于它的某些基本假设并不完全符合柱内实际发生的分离过程，例如，纵向扩能解释造成谱带扩张的原因和影响板高的各种因素，也不能说明为什么在不同流速下可以测得不同的理论塔板数，这就限制了它的应用。塔板理论的作用与不足作用：1.塔板理论方程式描述色谱流出曲线应该是正态分布函数，与实际记录的色谱流出曲线相符合，对色谱分配系统有指导意义。2.理论塔板数公式：n评价色谱柱是成功的。3.塔板理论提出了塔板高度

7、对色谱峰区域宽度扩张的影响。不足：1.模拟假设条件提出，同实际情况有差异，所以色谱分配定量关系不准确。2.塔板理论不能解释H与色谱峰扩张关系。3.忽略了纵向扩散的作用。4.流速差异所造成不同的塔板数。2速率理论－影响柱效的因素流动相线速度范弟姆特方程沈昊宇，haoyushen2000@163.com241)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↑。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。空心毛细管柱：A=0沈

8、昊宇，haoyushen2000@163.com252)B/u—分子扩散项B=2νDgν：弯曲因子，填充柱色谱，ν<1。Dg：试样组分分子在气相中的扩散系数（cm2·s-1）(1)存在着浓度差，产生纵向扩散;(2)扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差;(3)分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑;(4)扩散系数：Dg∝(M载气)-1/2；M载