第十四章色譜分析法導(dǎo)論

1、第十四章第十四章 色譜分析法導(dǎo)論色譜分析法導(dǎo)論 色譜法早在色譜法早在19061906年由俄國(guó)植物學(xué)家年由俄國(guó)植物學(xué)家茨維特茨維特分離植分離植物色素時(shí)采用的一種方法。物色素時(shí)采用的一種方法。14-1 色譜法概述色譜法概述一、色譜法概念一、色譜法概念 目前色譜法已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，成為十分目前色譜法已廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域，成為十分重要的重要的分離分析分離分析手段。手段。為何不同物質(zhì)通過(guò)色譜柱即可分開(kāi)？為何不同物質(zhì)通過(guò)色譜柱即可分開(kāi)？ 不管屬于哪一類(lèi)色譜法，其共同的基本不管屬于哪一類(lèi)色譜法，其共同的基本特點(diǎn)是具備兩個(gè)相：不動(dòng)的一相，稱(chēng)為特點(diǎn)是具備兩個(gè)相：不動(dòng)的一相，稱(chēng)為固固定相；定相；另一相是攜帶樣

2、品流過(guò)固定相的流另一相是攜帶樣品流過(guò)固定相的流動(dòng)體，稱(chēng)為動(dòng)體，稱(chēng)為流動(dòng)相流動(dòng)相。返回返回 當(dāng)流動(dòng)相中樣品混合物經(jīng)過(guò)固定相時(shí)，就會(huì)與當(dāng)流動(dòng)相中樣品混合物經(jīng)過(guò)固定相時(shí)，就會(huì)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，與固定相相互作用的類(lèi)型、強(qiáng)弱也有差異，因異，與固定相相互作用的類(lèi)型、強(qiáng)弱也有差異，因此在同一推動(dòng)力的作用下，不同組分在固定相此在同一推動(dòng)力的作用下，不同組分在固定相滯留滯留時(shí)間長(zhǎng)短不同，從而按先后不同的次序從固定相中時(shí)間長(zhǎng)短不同，從而按先后不同的次序從固定相中流出。流出。二、二、 色譜法分類(lèi)色譜法分類(lèi)1. 按物理狀態(tài)分類(lèi)按物理狀態(tài)分類(lèi)氣

3、相色譜氣相色譜氣固色譜（固定相為固體吸附劑）氣固色譜（固定相為固體吸附劑）氣液色譜（固定相為涂在固體擔(dān)體上氣液色譜（固定相為涂在固體擔(dān)體上 或毛細(xì)管上的液體）或毛細(xì)管上的液體）液相色譜液相色譜液固色譜液固色譜液液色譜液液色譜超臨界流體色譜超臨界流體色譜2. 按分離機(jī)理分類(lèi)按分離機(jī)理分類(lèi)(1)吸附色譜：利用固體吸附劑對(duì)不同組分吸附性能的差別而吸附色譜：利用固體吸附劑對(duì)不同組分吸附性能的差別而 進(jìn)行分離。進(jìn)行分離。(2) 分配色譜：利用不同組分在流動(dòng)相與固定相之間分配系數(shù)分配色譜：利用不同組分在流動(dòng)相與固定相之間分配系數(shù) 的差別而進(jìn)行分離。的差別而進(jìn)行分離。(3) 離子交換色譜：利用不同的離子與離

4、子交換樹(shù)脂交換能力離子交換色譜：利用不同的離子與離子交換樹(shù)脂交換能力 的差異而進(jìn)行分離。的差異而進(jìn)行分離。(4) 凝膠色譜：利用凝膠（固定相）的孔隙對(duì)體積大小和形狀凝膠色譜：利用凝膠（固定相）的孔隙對(duì)體積大小和形狀 不同的分子的選擇性排阻而進(jìn)行分離。不同的分子的選擇性排阻而進(jìn)行分離。3. 按固定相使用的形式分類(lèi)按固定相使用的形式分類(lèi)（1）柱色譜）柱色譜填充柱色譜填充柱色譜 固定相填充在譜柱內(nèi)；固定相填充在譜柱內(nèi)；毛細(xì)管色譜毛細(xì)管色譜 固定液涂布在細(xì)長(zhǎng)的毛細(xì)管壁上。固定液涂布在細(xì)長(zhǎng)的毛細(xì)管壁上。（2）紙色譜）紙色譜（3）薄層色譜）薄層色譜將吸附劑粉末涂布在玻璃板上或塑料板上作為固定相，讓將吸附劑

5、粉末涂布在玻璃板上或塑料板上作為固定相，讓流動(dòng)相通過(guò)毛細(xì)管現(xiàn)象或重力作用攜帶樣品通過(guò)固定相進(jìn)流動(dòng)相通過(guò)毛細(xì)管現(xiàn)象或重力作用攜帶樣品通過(guò)固定相進(jìn)行分離。行分離。濾紙作固定相濾紙作固定相14-2 色譜法基本概念和術(shù)語(yǔ)色譜法基本概念和術(shù)語(yǔ) 是柱中僅有流動(dòng)相通過(guò)時(shí)，檢測(cè)器響應(yīng)訊號(hào)的記錄值，是柱中僅有流動(dòng)相通過(guò)時(shí)，檢測(cè)器響應(yīng)訊號(hào)的記錄值，即圖即圖18183 3中中OtOt線(xiàn)穩(wěn)定的基線(xiàn)應(yīng)該是線(xiàn)穩(wěn)定的基線(xiàn)應(yīng)該是一條水平直線(xiàn)一條水平直線(xiàn) 色譜峰頂點(diǎn)與基線(xiàn)之間的垂直距離，以色譜峰頂點(diǎn)與基線(xiàn)之間的垂直距離，以h表示，如圖表示，如圖183中中BA 3 3、峰高、峰高基線(xiàn)基線(xiàn)：當(dāng)沒(méi)有待測(cè)組分進(jìn)入檢測(cè)當(dāng)沒(méi)有待測(cè)組分進(jìn)入

6、檢測(cè) 器時(shí)，反映檢測(cè)器噪音隨器時(shí)，反映檢測(cè)器噪音隨 時(shí)間變化的曲線(xiàn)（穩(wěn)定時(shí)間變化的曲線(xiàn)（穩(wěn)定平平 直直線(xiàn)）直直線(xiàn)）噪音噪音：儀器本身所固有的，以噪音儀器本身所固有的，以噪音 帶表示（儀器越好，噪音越?。П硎荆▋x器越好，噪音越?。┢破疲夯€(xiàn)向某個(gè)方向穩(wěn)定移動(dòng)基線(xiàn)向某個(gè)方向穩(wěn)定移動(dòng) （儀器未穩(wěn)定造成）（儀器未穩(wěn)定造成） (1) 標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差 (2)半峰寬半峰寬1/2 （3)峰底寬度峰底寬度 Y = 4 1/2Y22ln22.35 死時(shí)間死時(shí)間tM 死體積死體積VM保留值保留值 保留時(shí)間保留時(shí)間tR 保留體積保留體積VR 調(diào)整保留時(shí)間調(diào)整保留時(shí)間tR 調(diào)整保留體積調(diào)整保留體積VRVM =

7、tMF0相對(duì)保留值相對(duì)保留值2.1 (選擇因子） 某組份某組份2的調(diào)整保留值與組份的調(diào)整保留值與組份1的調(diào)整保留值的調(diào)整保留值之比，稱(chēng)為相對(duì)保留值：之比，稱(chēng)為相對(duì)保留值：注:（1）相對(duì)保留值絕對(duì)不是兩個(gè)組份保留時(shí)間或保留 體積之比。 （ 2）相對(duì)保留值只與柱溫及固定相的性質(zhì)有關(guān)，而與柱徑、柱長(zhǎng)、填充情況及流動(dòng)相流速無(wú)關(guān)。 （3）相對(duì)保留值用來(lái)表示固定相的選擇性。1. 分配系數(shù)分配系數(shù)K 指在一定溫度和壓力下，組分在固定相和指在一定溫度和壓力下，組分在固定相和流動(dòng)相之間分配達(dá)平衡時(shí)的濃度之比值，即流動(dòng)相之間分配達(dá)平衡時(shí)的濃度之比值，即 式中式中CS，Cm分別為組分在固定相和流動(dòng)相的濃度分別為組分

8、在固定相和流動(dòng)相的濃度 指在一定溫度和壓力下，組分在兩相間分配達(dá)指在一定溫度和壓力下，組分在兩相間分配達(dá)平衡時(shí)，分配在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量比。即平衡時(shí)，分配在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量比。即 sssmmmmCVmC V組分在固定相中物質(zhì)的量組分在流動(dòng)相中物質(zhì)的量 式中，式中，Vm為柱中流動(dòng)相的體積，近似等于死體積。為柱中流動(dòng)相的體積，近似等于死體積。Vs為為柱中固定相的體積，在各種不同的類(lèi)型的色譜中有不同的含柱中固定相的體積，在各種不同的類(lèi)型的色譜中有不同的含義。例如：在分配色譜中，義。例如：在分配色譜中，Vs表示固定液的體積；在尺寸排表示固定液的體積；在尺寸排阻色譜中，則表示固定相的孔體積。阻

9、色譜中，則表示固定相的孔體積。 其中其中稱(chēng)為稱(chēng)為相比率相比率，它是反映各種色譜柱型特點(diǎn)的一個(gè)參數(shù)。，它是反映各種色譜柱型特點(diǎn)的一個(gè)參數(shù)。例如，對(duì)填充柱，其例如，對(duì)填充柱，其值一般為值一般為635；對(duì)毛細(xì)管柱，其；對(duì)毛細(xì)管柱，其值值為為60600。 如果兩組分的如果兩組分的K或或k值相等，即值相等，即=1，兩個(gè)組，兩個(gè)組分的色譜峰必將重合，說(shuō)明分不開(kāi)。兩組分的分的色譜峰必將重合，說(shuō)明分不開(kāi)。兩組分的K或或k值相差越大，則分離得越好。因此值相差越大，則分離得越好。因此兩組分具兩組分具有不同的分配系數(shù)是色譜分離的先決條件有不同的分配系數(shù)是色譜分離的先決條件。 色譜分析的目的是將樣品中各組分彼此分離，

10、組分色譜分析的目的是將樣品中各組分彼此分離，組分要達(dá)到完全分離，兩峰間的距離必須足夠遠(yuǎn)，要達(dá)到完全分離，兩峰間的距離必須足夠遠(yuǎn)，兩峰間的兩峰間的距離是由組分在兩相間的分配系數(shù)決定的，即與色譜過(guò)距離是由組分在兩相間的分配系數(shù)決定的，即與色譜過(guò)程的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。程的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。但是兩峰間雖有一定距離，如果但是兩峰間雖有一定距離，如果每個(gè)峰都很寬，以致彼此重疊，還是不能分開(kāi)。每個(gè)峰都很寬，以致彼此重疊，還是不能分開(kāi)。這些峰這些峰的寬或窄是由組分在色譜柱中傳質(zhì)和擴(kuò)散行為決定的，的寬或窄是由組分在色譜柱中傳質(zhì)和擴(kuò)散行為決定的，即與色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。即與色譜過(guò)程的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。因此，要從熱

11、力學(xué)和因此，要從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面來(lái)研究色譜行為。動(dòng)力學(xué)兩方面來(lái)研究色譜行為。 13-2 色譜法分析的基本理論色譜法分析的基本理論二、色譜分離的基本理論1、塔板理論 最早由最早由Martin等人提出塔板理論，把色譜柱比作一個(gè)等人提出塔板理論，把色譜柱比作一個(gè)精餾塔，沿用精餾塔中塔板的概念來(lái)描述組分在兩相間的精餾塔，沿用精餾塔中塔板的概念來(lái)描述組分在兩相間的分配行為，同時(shí)引入理論塔板數(shù)作為衡量柱效率的指標(biāo)。分配行為，同時(shí)引入理論塔板數(shù)作為衡量柱效率的指標(biāo)。 該理論假定： （i）在柱內(nèi)一小段長(zhǎng)度）在柱內(nèi)一小段長(zhǎng)度H內(nèi)，組分可以在兩相間迅速達(dá)到平衡。內(nèi)，組分可以在兩相間迅速達(dá)到平衡。這一小段柱長(zhǎng)稱(chēng)

12、為理論塔板高度這一小段柱長(zhǎng)稱(chēng)為理論塔板高度H。 （ii）以氣相色譜為例，載氣進(jìn)入色譜柱不是連續(xù)進(jìn)行的，而是）以氣相色譜為例，載氣進(jìn)入色譜柱不是連續(xù)進(jìn)行的，而是脈動(dòng)式，每次進(jìn)氣為一個(gè)塔板體積（脈動(dòng)式，每次進(jìn)氣為一個(gè)塔板體積（Vm）。）。 （iii）所有組分開(kāi)始時(shí)存在于第）所有組分開(kāi)始時(shí)存在于第0號(hào)塔板上，而且試樣沿軸（縱）號(hào)塔板上，而且試樣沿軸（縱）向擴(kuò)散可忽略。向擴(kuò)散可忽略。 （iv）分配系數(shù)在所有塔板上是常數(shù)。）分配系數(shù)在所有塔板上是常數(shù)。 為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，設(shè)色譜往由為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，設(shè)色譜往由5塊塔板（塊塔板（n5，n為柱子的塔板數(shù)）組為柱子的塔板數(shù)）組成，并以成，并以r表示塔板編號(hào)，表示塔板編號(hào)，

13、r=1，2，nl；某組分的分配比；某組分的分配比k=1. 設(shè)設(shè) m=1.00 k=1 n=5 當(dāng)當(dāng)n50時(shí)，就可以得到對(duì)稱(chēng)的峰形曲線(xiàn)。在氣相色譜中，時(shí)，就可以得到對(duì)稱(chēng)的峰形曲線(xiàn)。在氣相色譜中，n值是很大的，約為值是很大的，約為103106，因而這時(shí)的流出曲線(xiàn)可趨近于正態(tài)，因而這時(shí)的流出曲線(xiàn)可趨近于正態(tài)分布曲線(xiàn)。分布曲線(xiàn)。式中式中c0為進(jìn)樣濃度，為進(jìn)樣濃度，tR為保留時(shí)間，為標(biāo)準(zhǔn)偏差，為保留時(shí)間，為標(biāo)準(zhǔn)偏差，c為時(shí)間為時(shí)間t時(shí)在時(shí)在柱出口的濃度。柱出口的濃度。而理論塔板高度（而理論塔板高度（H）即：）即： 從上兩式可以看出，色譜峰越窄，從上兩式可以看出，色譜峰越窄，n就越大，而就越大，而H就越小

14、，柱效能越高。因此，就越小，柱效能越高。因此，n和和H是描述柱效能是描述柱效能的指標(biāo)。的指標(biāo)。 通常填充色譜柱的通常填充色譜柱的n103，H1mm。而毛細(xì)。而毛細(xì)管柱管柱 n=105-106，H0.5mm 由于死時(shí)間由于死時(shí)間tm包括在包括在tR中，而實(shí)際的中，而實(shí)際的tm不參與柱不參與柱內(nèi)分配，所計(jì)算的內(nèi)分配，所計(jì)算的n值很大，值很大，H很小，但與實(shí)際柱效很小，但與實(shí)際柱效能相差甚遠(yuǎn)。所以，提出把能相差甚遠(yuǎn)。所以，提出把tm扣除，采用扣除，采用有效理論有效理論塔板數(shù)塔板數(shù)n有效有效和和有效塔板高有效塔板高H有效有效評(píng)價(jià)柱效能。評(píng)價(jià)柱效能。 221/ 25.54()16()RRttnYY有效L

15、Hn有 效有 效注意：注意：1. 同一色譜柱對(duì)不同物質(zhì)的柱效能是不一樣的，當(dāng)用這些指標(biāo)同一色譜柱對(duì)不同物質(zhì)的柱效能是不一樣的，當(dāng)用這些指標(biāo)表示柱效能時(shí)，必須說(shuō)明這是對(duì)什么物質(zhì)而言的；表示柱效能時(shí)，必須說(shuō)明這是對(duì)什么物質(zhì)而言的；2. n有效有效只是一定條件下柱分離能力發(fā)揮的程度的標(biāo)志，不是用只是一定條件下柱分離能力發(fā)揮的程度的標(biāo)志，不是用來(lái)判斷實(shí)現(xiàn)分離可能性的依據(jù)。來(lái)判斷實(shí)現(xiàn)分離可能性的依據(jù)。l例例1：在柱長(zhǎng)為：在柱長(zhǎng)為2m的的5%的阿皮松柱、柱溫為的阿皮松柱、柱溫為1000C，記，記錄紙速度為錄紙速度為2.0cm/min的色譜條件下，測(cè)定苯的保留時(shí)間的色譜條件下，測(cè)定苯的保留時(shí)間為為1.5mi

16、n，甲苯的保留時(shí)間為，甲苯的保留時(shí)間為2min，兩者的半峰寬均為，兩者的半峰寬均為0.20cm，求苯和甲苯的理論塔板數(shù)。，求苯和甲苯的理論塔板數(shù)。解：解：231.55.54()1.2 100.20 2.0n苯320001.71.2 10Hmm苯2325.54()2.2 100.20 2.0n甲苯320000 92.2 10Hmm苯. 例例2：在：在2m長(zhǎng)的色譜柱上，測(cè)得某組分保留時(shí)間長(zhǎng)的色譜柱上，測(cè)得某組分保留時(shí)間(tR)6.6min，峰，峰底寬底寬(Y)0.5min，死時(shí)間，死時(shí)間(tm)1.2min，柱出口用皂膜流量汁測(cè)得載，柱出口用皂膜流量汁測(cè)得載氣體積流速氣體積流速(Fc)40mL/m

17、in，固定相體積，固定相體積(Vs)2.1mL，求：求：(1)分配容量分配容量k (2)死體積死體積Vm (3)調(diào)整保留體積調(diào)整保留體積VR (4)分配系數(shù)分配系數(shù)K (5)有效塔板數(shù)有效塔板數(shù)n (6)有效塔板高度有效塔板高度H (提示：死體積即為流動(dòng)相體積提示：死體積即為流動(dòng)相體積)解：解：6.6 1.2/4.51.2Rmktt40 (6.6 1.2)216RcRVF tmL(/)4.5 (48/2.1)103msKkkVV226.6 1.216()16 ()18660.5RefftnY/2 1000/18661.07effeffHL nmm40 1.248mcmVF tmL1塔板理論的貢

18、獻(xiàn)：塔板理論的貢獻(xiàn)： 從熱力學(xué)角度解釋了色譜流出曲線(xiàn)的形狀和濃度極大點(diǎn)從熱力學(xué)角度解釋了色譜流出曲線(xiàn)的形狀和濃度極大點(diǎn) 的位置；的位置； 闡明了保留值與闡明了保留值與K的關(guān)系；的關(guān)系； 提出了評(píng)價(jià)柱效高低的提出了評(píng)價(jià)柱效高低的n和和H的計(jì)算式。的計(jì)算式。在比較相似柱的柱效時(shí)有用在比較相似柱的柱效時(shí)有用須在給定條件，指定組分測(cè)定時(shí)才有意義須在給定條件，指定組分測(cè)定時(shí)才有意義1 2Rtn，Y（人為定義）2 3. 存在問(wèn)題存在問(wèn)題:1）做出了四個(gè)與實(shí)際不相符的假設(shè) 忽略了組分在兩相中傳質(zhì)和擴(kuò)散的動(dòng)力學(xué)過(guò)程2）只定性給出塔板高度的概念，卻無(wú)法解釋板高的 影響因素3）排除了一個(gè)重要參數(shù)流動(dòng)相的線(xiàn)速度u，

19、 因而無(wú)法解釋柱效與流速關(guān)系 更無(wú)法提出降低板高的途徑 某人制備了一根填充柱，用組分某人制備了一根填充柱，用組分A和和B為測(cè)試樣品，測(cè)得為測(cè)試樣品，測(cè)得該柱理論塔板數(shù)為該柱理論塔板數(shù)為4500，因而推斷，因而推斷A和和B在該柱上一定能得到在該柱上一定能得到很好的分離，該推斷正確嗎？為什么？很好的分離，該推斷正確嗎？為什么？答：不正確。理論塔板數(shù)是柱效能的一個(gè)指標(biāo)，不能作為能答：不正確。理論塔板數(shù)是柱效能的一個(gè)指標(biāo)，不能作為能否分離的判斷依據(jù)，判斷能否得到分離主要是看兩組分的分否分離的判斷依據(jù)，判斷能否得到分離主要是看兩組分的分配系數(shù)或選擇因子配系數(shù)或選擇因子，如果兩組分的分配系數(shù)，如果兩組分的

20、分配系數(shù)K相等或選擇因相等或選擇因子子 =1，在此色譜柱上兩組分肯定不能分離。，在此色譜柱上兩組分肯定不能分離。2 2、速率理論、速率理論吸收了塔板理論的有效成果吸收了塔板理論的有效成果H H，并從動(dòng)力學(xué)角度較好地解釋了影響柱效的因素并從動(dòng)力學(xué)角度較好地解釋了影響柱效的因素uCuBAH/在一個(gè)3m長(zhǎng)的色譜柱上，分離一個(gè)樣品結(jié)果為tM=1min，tR1=14min，tR2=17min，W2=1min。計(jì)算：（1）兩個(gè)組分的調(diào)整保留時(shí)間tR1及tR2（2）用組分2計(jì)算色譜柱的有效塔板板數(shù)neff及有效塔板高度Heff；（3）兩組分的容量因子k1及k2；（4）它們的分配系數(shù)比。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：載

21、氣攜樣品進(jìn)柱，遇到來(lái)自固定相顆粒的阻力載氣攜樣品進(jìn)柱，遇到來(lái)自固定相顆粒的阻力路徑不同路徑不同渦流擴(kuò)散渦流擴(kuò)散 next影響因素：影響因素：固體顆粒越小，填充越實(shí)，A項(xiàng)越小 dpA2填充不規(guī)則因子填充顆粒直徑dpdpA 柱效，nHAdp柱效，nHAdp注：注：顆粒太小，柱壓過(guò)高且不易填充均勻,一般為60100目。 next渦流擴(kuò)散系數(shù)空心毛細(xì)管柱（空心毛細(xì)管柱（0.10.5mm），），A=？back產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： 峰在固定相中被流動(dòng)相推動(dòng)向前、展開(kāi)峰在固定相中被流動(dòng)相推動(dòng)向前、展開(kāi)兩邊兩邊濃度差濃度差 next影響因素：影響因素： 2mBD1彎曲因子（）11填充柱空心毛細(xì)管柱gD 組分在

22、流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù)（常數(shù)）RmB utBD， gRDMTtu）（或柱效，nHuB/縱向擴(kuò)散系數(shù)mmTTDDM或nextbackC=Cg+Cla 對(duì)氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)對(duì)氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cg氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cg: 組分從氣相擴(kuò)散到固定相表面的傳質(zhì)組分從氣相擴(kuò)散到固定相表面的傳質(zhì)過(guò)程中所受到的阻力稱(chēng)為氣動(dòng)相傳質(zhì)阻力。過(guò)程中所受到的阻力稱(chēng)為氣動(dòng)相傳質(zhì)阻力。k：容量因子；：容量因子；dp：固定相顆粒平均直徑；：固定相顆粒平均直徑；Dg：組分在載氣中的擴(kuò)散系數(shù)。：組分在載氣中的擴(kuò)散系數(shù)。液相傳質(zhì)阻力系數(shù)液相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cl:組分從兩相界面擴(kuò)散到固定液內(nèi)部，達(dá)組分從兩相界面擴(kuò)散到固定液內(nèi)部，達(dá)

23、到分配平衡后又返回兩相界面時(shí)受到的阻力，稱(chēng)為液相傳質(zhì)到分配平衡后又返回兩相界面時(shí)受到的阻力，稱(chēng)為液相傳質(zhì)阻力。阻力。k：分配比；：分配比；df：平均液膜厚度；：平均液膜厚度；Ds：組分在固定相中的擴(kuò)散系數(shù)。：組分在固定相中的擴(kuò)散系數(shù)。b 對(duì)液相傳質(zhì)阻力系數(shù)對(duì)液相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cl綜上所述，綜上所述，van Deemter方程式可表達(dá)為：方程式可表達(dá)為：22222220.012(1)3(1)gpfpglDdkdkHduukDkDBHACuu20dHBCduu uC最佳B=2HABC最小 在實(shí)際工作中，為了縮短分析時(shí)間，往往使流速在實(shí)際工作中，為了縮短分析時(shí)間，往往使流速稍高于最佳流速。稍高于最佳流

24、速。改善柱效率的因素有如下幾點(diǎn)：改善柱效率的因素有如下幾點(diǎn)：(1)選擇顆粒較小的均勻填料。選擇顆粒較小的均勻填料。(2)在固定液保持適當(dāng)粘度的前提下，選用較低的柱溫操作。在固定液保持適當(dāng)粘度的前提下，選用較低的柱溫操作。(3)用最低實(shí)際濃度的固定液，降低擔(dān)體表面液層的厚度。用最低實(shí)際濃度的固定液，降低擔(dān)體表面液層的厚度。(4)選用合適的載氣：流速較小時(shí)，分子擴(kuò)散項(xiàng)成為色譜峰擴(kuò)選用合適的載氣：流速較小時(shí)，分子擴(kuò)散項(xiàng)成為色譜峰擴(kuò)張的主要因素，宜用相對(duì)分子質(zhì)量較大的載氣；流速較大時(shí)，張的主要因素，宜用相對(duì)分子質(zhì)量較大的載氣；流速較大時(shí)，傳質(zhì)項(xiàng)為控制因素，宜用相對(duì)分子質(zhì)量較小的載氣。傳質(zhì)項(xiàng)為控制因素，

25、宜用相對(duì)分子質(zhì)量較小的載氣。(5)選擇最合適的載氣流速。選擇最合適的載氣流速。 思考：改善柱效率途徑有哪些？思考：改善柱效率途徑有哪些？例例1： 載體粒度由載體粒度由60目改變?yōu)槟扛淖優(yōu)?00目，若其他條件不變，目，若其他條件不變，H-u曲線(xiàn)如何變化？為什么？曲線(xiàn)如何變化？為什么？ 答：范氏方程給出了塔板高度與各種因素如填料粒度、擴(kuò)散系數(shù)、固定相液膜厚度、填充均勻性、流動(dòng)相流速以及分配比之間的關(guān)系。在其他條件不變的情況下，填料粒度由大變小時(shí)，渦流擴(kuò)散項(xiàng)因子變小，縱向擴(kuò)散項(xiàng)因子基本不變，流動(dòng)相傳質(zhì)阻力項(xiàng)因子減小，當(dāng)固定液含量不變時(shí)，當(dāng)粒度減小，表面積增大，液膜厚度減小，固定相傳質(zhì)阻力因子減小，即

26、A和C減小，而B(niǎo)基本不變，因此有 可知，最小塔板高度減小，而 即最佳流速卻是增加，同時(shí)在高流速區(qū)，由于C的減小，曲線(xiàn)的斜率降低。因此，當(dāng)填充粒度由大變小時(shí)，H-u曲線(xiàn)向右下方移動(dòng)，同時(shí)在高流速區(qū)，曲線(xiàn)斜率降低。 例例2 2：有一根氣液色譜柱柱長(zhǎng)為：有一根氣液色譜柱柱長(zhǎng)為2 2米，用米，用HeHe作為載氣，以三種作為載氣，以三種不同的流速進(jìn)行測(cè)試，所得結(jié)果如下：不同的流速進(jìn)行測(cè)試，所得結(jié)果如下：編號(hào)編號(hào)空氣空氣tRtR（s s）正十八烷正十八烷tR(stR(s) )正十八烷峰底正十八烷峰底寬寬WbWb（s s）1 118.218.2202020202232232 28.08.0888888999

27、93 35.05.05585586868計(jì)算：（計(jì)算：（1 1）三次不同流速時(shí)的載氣線(xiàn)速度（以單位）三次不同流速時(shí)的載氣線(xiàn)速度（以單位cm/scm/s表示）表示） （2 2）三次不同時(shí)的理論塔板數(shù)）三次不同時(shí)的理論塔板數(shù)n n和理論塔板高度和理論塔板高度H H； （3 3）解聯(lián)方程式求出速率方程中的）解聯(lián)方程式求出速率方程中的A A，B B，C C三個(gè)常數(shù)的值；三個(gè)常數(shù)的值； （4 4）載氣的最佳流速；）載氣的最佳流速；解：解： （1 1）由公式）由公式RLut可得：可得：120011.018.2u 220025.08.0u 320040.05.0u 216()RbtnWLHn（2 2）由公式

28、）由公式 和和 可得：可得：21202016()1313223n 12000.1523()1313Hcm2288816()128799n 22000.1554()1287Hcm2355816()107768n 32000.1857()1077Hcm（3 3）由范氏方程）由范氏方程 BHACuu可得：可得：A=0.0605 B=0.68 C=0.00270.6815.87(/ )0.0027Bucm sC最佳（4） 分離效果差，柱效低，選擇分離效果差，柱效低，選擇性（性（ ）低）低 完全分離，柱效高，峰窄，完全分離，柱效高，峰窄，選擇性（選擇性（ ）低）低 ；完全分離，選擇性（完全分離，選擇性（

29、 ）增加，柱效低，峰寬增加，柱效低，峰寬完全分離，柱效高，選擇性完全分離，柱效高，選擇性（ ）好）好例例3：說(shuō)明：說(shuō)明 、 、 、 三張圖色譜柱的選擇性及柱效各三張圖色譜柱的選擇性及柱效各如何？如何？ 1. 分離度和影響分離的因素分離度和影響分離的因素 ,2,1121()2RRttRYY 分離度分離度R定義為兩相鄰組分保留時(shí)間之差與兩峰底寬定義為兩相鄰組分保留時(shí)間之差與兩峰底寬度和之半的比值：度和之半的比值： 分離度分離度R綜合反映了色譜柱的選擇性與柱效能的影響，綜合反映了色譜柱的選擇性與柱效能的影響，是色譜柱總分離效能指標(biāo)。是色譜柱總分離效能指標(biāo)。 一、分離度一、分離度2-3 色譜分離條件的

30、選擇色譜分離條件的選擇 R1時(shí)，分離程度為時(shí)，分離程度為98.7；R1.5時(shí)，分離程度可達(dá)時(shí)，分離程度可達(dá)99.7。一般用。一般用R1.5作為完全分開(kāi)的標(biāo)志。作為完全分開(kāi)的標(biāo)志。 若兩組分分離效果較差，兩色譜峰的峰底將相互重疊，若兩組分分離效果較差，兩色譜峰的峰底將相互重疊，測(cè)量?jī)缮V峰各自的峰底寬不容易，這時(shí)可用半峰寬代替峰測(cè)量?jī)缮V峰各自的峰底寬不容易，這時(shí)可用半峰寬代替峰底寬底寬(Y)計(jì)算分離度。計(jì)算分離度。 此式可以改寫(xiě)成 ：表明R隨體系的熱力學(xué)性質(zhì)( 和k）的改變而變化，也與色譜柱條件（n改變）有關(guān)。 為了說(shuō)明理論塔板數(shù)n、分配比k怎樣影響到分離度的大小，在合理假設(shè)（Y1=Y2=Y，

31、k1=k2=k)下，色譜分離基本方程式將理論塔板數(shù)n、分配比k、相對(duì)保留值和分離度R及聯(lián)系起來(lái)：2. 色譜分離基本方程式色譜分離基本方程式1141kRnk用有效塔板板數(shù)表示的色譜分離基本方程式為：此外，還可得到n和neff的關(guān)系式為：2111222()RnLRnL已知物質(zhì)已知物質(zhì)A和和B在一根在一根30.00cm長(zhǎng)的柱上的保留時(shí)間分別為長(zhǎng)的柱上的保留時(shí)間分別為16.40min和和17.63min.。不被保留的組分通過(guò)該柱的時(shí)間為。不被保留的組分通過(guò)該柱的時(shí)間為1.30min。峰底寬。峰底寬度分別為度分別為1.11min和和1.21min，計(jì)算：，計(jì)算： 柱的分離度；柱的分離度； 柱的平均塔板數(shù)

32、；柱的平均塔板數(shù)； 達(dá)到達(dá)到1.5分離度所需的柱長(zhǎng)分離度所需的柱長(zhǎng)解：解：211217.63 16.401.0611()(1.11 1.21)22RRTTRWW2211116.4016()16()3493 (1.11RTnW塊）2222217.6316()16()3397 (1.21RTnW塊）(34933397)/23445 (n 塊）2121221)(LLnnRR由由2222111.5()30()601.06RLLcmR一、定性分析1. 1. 用已知純物質(zhì)對(duì)照用已知純物質(zhì)對(duì)照 這個(gè)方法基于在一定操作條件下，各組分的保這個(gè)方法基于在一定操作條件下，各組分的保留時(shí)間是一定值的原理。如果未知樣品

33、較復(fù)雜，可留時(shí)間是一定值的原理。如果未知樣品較復(fù)雜，可采用在未知混合物中加入已知物，通過(guò)未知物中哪采用在未知混合物中加入已知物，通過(guò)未知物中哪個(gè)峰增大，來(lái)確定未知物中成分。個(gè)峰增大，來(lái)確定未知物中成分。2. 2. 根據(jù)相對(duì)保留值定性根據(jù)相對(duì)保留值定性 保留指數(shù)又稱(chēng)保留指數(shù)又稱(chēng)Kovasts指數(shù)，是一種重現(xiàn)性較其他指數(shù)，是一種重現(xiàn)性較其他保留數(shù)據(jù)都好的定性參數(shù)，可根據(jù)所用固定相和柱溫直保留數(shù)據(jù)都好的定性參數(shù)，可根據(jù)所用固定相和柱溫直接與文獻(xiàn)值對(duì)照，而不需標(biāo)準(zhǔn)樣品。接與文獻(xiàn)值對(duì)照，而不需標(biāo)準(zhǔn)樣品。 1lglg() 1 0 0lg() lg() nxnnX iXCInXCXC3. 3. 根據(jù)保留指數(shù)

34、定性根據(jù)保留指數(shù)定性解解: 已知已知n=76.7750.174lg4.373lg0.174lg0.310lg7100 xI即乙酸正丁酯的保留指數(shù)為即乙酸正丁酯的保留指數(shù)為775.6。在與文獻(xiàn)值對(duì)照時(shí)，一定要。在與文獻(xiàn)值對(duì)照時(shí)，一定要重視文獻(xiàn)值的實(shí)驗(yàn)條件，如固定液、柱溫等。而且要用幾個(gè)已知重視文獻(xiàn)值的實(shí)驗(yàn)條件，如固定液、柱溫等。而且要用幾個(gè)已知組分進(jìn)行驗(yàn)證。組分進(jìn)行驗(yàn)證。 （1）與紅外光譜、質(zhì)譜等儀器等聯(lián)用）與紅外光譜、質(zhì)譜等儀器等聯(lián)用（2）與化學(xué)方法配合進(jìn)行定性分析）與化學(xué)方法配合進(jìn)行定性分析5. 5. 與其它方法相結(jié)合與其它方法相結(jié)合6. 6. 利用雙柱或多柱定性利用雙柱或多柱定性 氣相色譜

35、定量分析是根據(jù)檢測(cè)器對(duì)溶質(zhì)產(chǎn)生氣相色譜定量分析是根據(jù)檢測(cè)器對(duì)溶質(zhì)產(chǎn)生的響應(yīng)信號(hào)與溶質(zhì)的量成正比的原理，通過(guò)色譜的響應(yīng)信號(hào)與溶質(zhì)的量成正比的原理，通過(guò)色譜圖上的面積或峰高，計(jì)算樣品中溶質(zhì)的含量。圖上的面積或峰高，計(jì)算樣品中溶質(zhì)的含量。iiimf A二、定量分析 f fi i=m=mi i/A/Ai i 定量校正因子定義為：定量校正因子定義為：?jiǎn)挝环迕娣e的組分的量。單位峰面積的組分的量。 但由于同一檢測(cè)器對(duì)不同物質(zhì)具有不同的響應(yīng)值，但由于同一檢測(cè)器對(duì)不同物質(zhì)具有不同的響應(yīng)值，即對(duì)不同物質(zhì)，檢測(cè)器的靈敏度不同，所以?xún)蓚€(gè)相等即對(duì)不同物質(zhì)，檢測(cè)器的靈敏度不同，所以?xún)蓚€(gè)相等量的物質(zhì)得不出相等峰面積?；蛘哒f(shuō)

36、，量的物質(zhì)得不出相等峰面積?；蛘哒f(shuō)，相同的峰面積相同的峰面積并不意味著相等物質(zhì)的量并不意味著相等物質(zhì)的量。1. 1. 絕對(duì)校正因子絕對(duì)校正因子 樣樣品中各組分的定量校正因子與標(biāo)準(zhǔn)物的定量品中各組分的定量校正因子與標(biāo)準(zhǔn)物的定量校正因子之比。用下式表示校正因子之比。用下式表示 ,isii ssisfAmffAm式中式中m和和A分別代表質(zhì)量和面積，下標(biāo)分別代表質(zhì)量和面積，下標(biāo)i和和s分別代表待測(cè)組分分別代表待測(cè)組分和標(biāo)準(zhǔn)物。一般來(lái)說(shuō)，和標(biāo)準(zhǔn)物。一般來(lái)說(shuō)，熱導(dǎo)池?zé)釋?dǎo)池檢測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)物用檢測(cè)器標(biāo)準(zhǔn)物用苯苯，火焰離子火焰離子檢測(cè)器用檢測(cè)器用正庚烷正庚烷。2. 2. 相對(duì)校正因子相對(duì)校正因子（1 1）歸一化法）歸一化法 歸一化法是氣相色譜中常用的一種定量歸一化法是氣相色譜中常用的一種定量方法。應(yīng)用這種方法的