第2講色譜分析法

1、第二講色譜分析第二講色譜分析第第2章章 氣相色譜分析法氣相色譜分析法（Gas Chromatography,GC）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 一、色譜法簡(jiǎn)介一、色譜法簡(jiǎn)介 色譜法也叫色譜法也叫層析法層析法，它是一種，它是一種高效能的物理高效能的物理分離技術(shù)分離技術(shù)，將它用于分析化學(xué)并配合適當(dāng)?shù)臋z測(cè)，將它用于分析化學(xué)并配合適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段，就成為手段，就成為色譜分析法色譜分析法。 色譜法的最早應(yīng)用是在色譜法的最早應(yīng)用是在1906年俄國(guó)植物學(xué)家年俄國(guó)植物學(xué)家茨維特茨維特(Tswett)用于分離植物色素時(shí)采用，其方法用于分離植物色素時(shí)采用，其方法是這樣的：在一玻璃管中放入碳酸鈣

2、，將含有植是這樣的：在一玻璃管中放入碳酸鈣，將含有植物色素（植物葉的提取液）的石油醚倒入管中。物色素（植物葉的提取液）的石油醚倒入管中。第一節(jié)第一節(jié) 概概 述述YANGTZE NORMAL UNIVERSITY色譜起源色譜起源加入石油醚分層胡蘿卜素胡蘿卜素葉黃素葉黃素葉綠素葉綠素A、B Chromatography 原理: 基于物質(zhì)在不同相之間具有不同的分配系數(shù)引起的分離 YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 此時(shí)，玻璃管的上端立即出現(xiàn)幾種顏色的混此時(shí)，玻璃管的上端立即出現(xiàn)幾種顏色的混合譜帶。然后用純石油醚沖洗，隨著石油醚的加合譜帶。然后用純石油醚沖洗，隨著石油醚的加入，譜帶不斷

3、地向下移動(dòng)，并逐漸分開成幾個(gè)不入，譜帶不斷地向下移動(dòng)，并逐漸分開成幾個(gè)不同顏色的譜帶，繼續(xù)沖洗就可分別接得各種顏色同顏色的譜帶，繼續(xù)沖洗就可分別接得各種顏色的色素，并可分別進(jìn)行鑒定。色譜法也由此而得的色素，并可分別進(jìn)行鑒定。色譜法也由此而得名。名。 現(xiàn)在的色譜法早已不局限于色素的分離，其現(xiàn)在的色譜法早已不局限于色素的分離，其方法也早已得到了極大的發(fā)展，但其分離的原理方法也早已得到了極大的發(fā)展，但其分離的原理仍然是一樣的。我們?nèi)匀唤兴匀皇且粯拥?。我們?nèi)匀唤兴V法色譜法。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 在色譜法中，將填入玻在色譜法中，將填入玻璃管或不銹鋼管內(nèi)靜止不動(dòng)璃管或不

4、銹鋼管內(nèi)靜止不動(dòng)的一相（固體或液體）稱為的一相（固體或液體）稱為固定相固定相 ； 自上而下運(yùn)動(dòng)的一相自上而下運(yùn)動(dòng)的一相（一般是氣體或液體）稱為（一般是氣體或液體）稱為流動(dòng)相流動(dòng)相 ； 裝有固定相的管子（玻裝有固定相的管子（玻璃管或不銹鋼管）稱為璃管或不銹鋼管）稱為色譜色譜柱柱 。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 當(dāng)流動(dòng)相中樣品混合物經(jīng)過固定相時(shí)，就會(huì)與當(dāng)流動(dòng)相中樣品混合物經(jīng)過固定相時(shí)，就會(huì)與固定相發(fā)生作用；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型、強(qiáng)弱也有差異；相互作用的類型、強(qiáng)弱也有差異； 因此在同一推

5、動(dòng)力的作用下，不同組分在固定因此在同一推動(dòng)力的作用下，不同組分在固定相滯留時(shí)間長(zhǎng)短不同；從而按先后不同的次序從固相滯留時(shí)間長(zhǎng)短不同；從而按先后不同的次序從固定相中流出。定相中流出。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY色譜法發(fā)展的歷史色譜法發(fā)展的歷史： 1906年俄國(guó)植物學(xué)家Tswett命名自己發(fā)明的分離植物色素的新方法為色譜法。因?yàn)樗⒉皇且粋€(gè)著名的學(xué)者，因此他發(fā)表出來的文章并沒有得到重視。 1931年，德國(guó)的Kuhn和Lederer重復(fù)了Tswett的實(shí)驗(yàn)，得到很好的結(jié)果，色譜法因此得到很大的推廣。 1940年，Martin和Synge提出了液液分配色譜法，又把塔板的概念引入色

6、譜法中，初步建立了塔板理論。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 1941年， Martin和Synge提出了用氣體代替流體做流動(dòng)相的可能性，在他們發(fā)展了完整的氣液色譜法之后，獲得了1952年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。 1957年，Golay開展了開管柱氣相色譜。 1963年， Giddings把高壓泵和鍵合相固定相結(jié)合，出現(xiàn)了高效液相色譜。 隨后，出現(xiàn)了色譜法和其他檢測(cè)技術(shù)的聯(lián)用，例如GC-MS、GC-IR等。 上個(gè)世紀(jì)八十年代，毛細(xì)管電泳出現(xiàn)，此后得到長(zhǎng)足的發(fā)展，并不斷出現(xiàn)新的模式，一直成為研究的熱點(diǎn)。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY二、色譜法的分類二、色譜法的分類

7、色譜分析法有很多種類，從不同的角色譜分析法有很多種類，從不同的角度出發(fā)可以有不同的分類方法。度出發(fā)可以有不同的分類方法。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY（一）從兩相的物理狀態(tài)分類：（一）從兩相的物理狀態(tài)分類： 色譜法中，色譜法中，流動(dòng)相流動(dòng)相可以是可以是氣體氣體，也可，也可以是以是液體液體，由此可分為氣相色譜法（，由此可分為氣相色譜法（GC）和液相色譜法（和液相色譜法（LC）。固定相既可以是）。固定相既可以是固固體體，也可以是涂在固體上的，也可以是涂在固體上的液體液體，由此又，由此又可將氣相色譜法和液相色譜法分為氣可將氣相色譜法和液相色譜法分為氣-液色液色譜、氣譜、氣-固色譜

8、、液固色譜、液-固色譜、液固色譜、液-液色譜。液色譜。流動(dòng)相流動(dòng)相還可以是還可以是超臨界流體超臨界流體。 YANGTZE NORMAL UNIVERSITY物質(zhì)通常有三種物質(zhì)通常有三種狀態(tài)：氣態(tài)，液狀態(tài)：氣態(tài)，液態(tài)和固態(tài)。態(tài)和固態(tài)。除了這三種常見除了這三種常見的狀態(tài)外物質(zhì)還的狀態(tài)外物質(zhì)還有另外的一些狀有另外的一些狀態(tài)，如等離子狀態(tài)，如等離子狀態(tài)、超臨界狀態(tài)態(tài)、超臨界狀態(tài)等。等。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 物質(zhì)處于臨界溫度（Tc）和臨界壓力（Pc）以上狀態(tài)時(shí)，向該狀態(tài)氣體加壓，氣體不會(huì)液化，只是密度增大，具有類似液態(tài)性質(zhì)，同時(shí)還保留氣體性能，這種狀態(tài)的流體稱為超臨界流體（

9、Supercritical Fluid,簡(jiǎn)稱SCF）。 高于臨界溫度和臨界壓力的狀態(tài)稱為超臨界狀態(tài)。處于超臨界狀態(tài)時(shí)，氣液兩相界面消失，性質(zhì)非常接近，以至于無法分辨，故稱之為超臨界流體。 這種流體(SCF)兼有氣液兩重性的特點(diǎn)，它既有與氣體相當(dāng)?shù)母邼B透能力和低的粘度，又兼有與液體相近的密度和對(duì)許多物質(zhì)優(yōu)良的溶解能力。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY色譜法色譜法液相色譜法液相色譜法氣相色譜法氣相色譜法氣氣-液色譜法液色譜法氣氣-固色譜法固色譜法液液-固色譜法固色譜法液液-液色譜法液色譜法超臨界流體色譜法超臨界流體色譜法分類情況如下分類情況如下：YANGTZE NORMAL UN

10、IVERSITY（二）按固定相的形式分類：（二）按固定相的形式分類： 按固定相的狀態(tài)可分為柱色譜和平板色譜：按固定相的狀態(tài)可分為柱色譜和平板色譜：柱色譜柱色譜：固定相裝在色譜柱中；：固定相裝在色譜柱中；平板色譜平板色譜：固定相呈平板狀的色譜，它又可分：固定相呈平板狀的色譜，它又可分為薄層色譜和紙色譜。為薄層色譜和紙色譜。 薄層色譜：將固體吸附劑在玻璃薄層色譜：將固體吸附劑在玻璃 板或塑料板或塑料板上制成薄層作固定相；板上制成薄層作固定相； 紙色譜：利用濾紙作載體，吸附在紙上的紙色譜：利用濾紙作載體，吸附在紙上的水作固定相。水作固定相。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY（三）按分

11、離原理分類：（三）按分離原理分類：可分為：可分為：吸附色譜法吸附色譜法：利用吸附劑（固定相：利用吸附劑（固定相 一般是固一般是固體）表面對(duì)不同組分吸附能力的差別進(jìn)行分體）表面對(duì)不同組分吸附能力的差別進(jìn)行分離的方法；離的方法；分配色譜法分配色譜法：利用不同組分在兩相間的分配：利用不同組分在兩相間的分配系數(shù)的差別進(jìn)行分離的方法。系數(shù)的差別進(jìn)行分離的方法。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY離子交換色譜離子交換色譜：利用溶液中不同離子與離子：利用溶液中不同離子與離子交換劑間的交換能力的不同而進(jìn)行分離的方交換劑間的交換能力的不同而進(jìn)行分離的方法。法?？臻g排斥（阻）色譜法空間排斥（阻）色譜

12、法：利用多孔性物質(zhì)對(duì)：利用多孔性物質(zhì)對(duì)不同大小的分子的排阻作用進(jìn)行分離的方法。不同大小的分子的排阻作用進(jìn)行分離的方法。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY空間排斥（阻）色譜空間排斥（阻）色譜Size Exclusion ChromatographyM.W.tRYANGTZE NORMAL UNIVERSITY空間排斥（阻）色譜空間排斥（阻）色譜Size Exclusion ChromatographyM.W.tRYANGTZE NORMAL UNIVERSITY空間排斥（阻）色譜空間排斥（阻）色譜Size Exclusion ChromatographyM.W.tRYANGTZE

13、 NORMAL UNIVERSITY空間排斥（阻）色譜空間排斥（阻）色譜Size Exclusion ChromatographyM.W.tRYANGTZE NORMAL UNIVERSITY空間排斥（阻）色譜空間排斥（阻）色譜Size Exclusion ChromatographyM.W.tRYANGTZE NORMAL UNIVERSITY三、氣相色譜分離過程及有關(guān)術(shù)語三、氣相色譜分離過程及有關(guān)術(shù)語 （一）氣相色譜分離過程（一）氣相色譜分離過程 （二）氣相色譜的常用術(shù)語（二）氣相色譜的常用術(shù)語YANGTZE NORMAL UNIVERSITY（一）氣相色譜分離過程（一）氣相色譜分離過程Y

14、ANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 試樣中各組分經(jīng)色譜柱分離后，隨氣試樣中各組分經(jīng)色譜柱分離后，隨氣體依次流入檢測(cè)器，檢測(cè)器將各組分濃度體依次流入檢測(cè)器，檢測(cè)器將各組分濃度變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在記錄儀上記錄為檢變化轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，在記錄儀上記錄為檢測(cè)器響應(yīng)隨時(shí)間變化的微分曲線，即色譜測(cè)器響應(yīng)隨時(shí)間變化的微分曲線，即色譜流出曲線，也稱流出曲線，也稱色譜圖色譜圖（見圖（見圖2-3）。）。 （二）氣相色譜的常用術(shù)語（二）氣相色譜的常用術(shù)語YANGTZE NORMAL UNIVERSITY色譜圖色譜圖：若干物質(zhì)的流出曲線，即在不同時(shí)間上的：若

15、干物質(zhì)的流出曲線，即在不同時(shí)間上的濃度或者響應(yīng)的大小。濃度或者響應(yīng)的大小。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 1、基線、基線（Base-line） 無試樣通過檢測(cè)器時(shí)，檢測(cè)到的信號(hào)即為基線。無試樣通過檢測(cè)器時(shí)，檢測(cè)到的信號(hào)即為基線。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY2、色譜峰（、色譜峰（Peak of Chromatogram）曲線上突起部分就是色譜峰。曲線上突起部分就是色譜峰。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 色譜峰的對(duì)稱性色譜峰的對(duì)稱性 高斯（高斯（GaussianGaussian）曲線）曲線 不對(duì)稱因子（不對(duì)稱因子（asymmetryas

16、ymmetry） 拖尾峰（拖尾峰（tailing peaktailing peak） 伸舌峰（伸舌峰（leading peakleading peak或或fronting peakfronting peak） 高斯曲線：高斯曲線： 在理想情況下在理想情況下( (進(jìn)樣量很小，進(jìn)樣量很小，濃度很低，在吸附或分配等溫線的線性范圍濃度很低，在吸附或分配等溫線的線性范圍內(nèi)內(nèi)) )，色譜峰的形狀可以近似地用高斯曲線描，色譜峰的形狀可以近似地用高斯曲線描述。圖中述。圖中 為標(biāo)準(zhǔn)偏差（拐點(diǎn)處的半峰寬），為標(biāo)準(zhǔn)偏差（拐點(diǎn)處的半峰寬），h h為最大峰高，為最大峰高，w wb b為峰寬。為峰寬。YANGTZE NO

17、RMAL UNIVERSITY 不對(duì)稱因子：不對(duì)稱因子： 在實(shí)際的色譜過程中，溶在實(shí)際的色譜過程中，溶質(zhì)從色譜柱中流出時(shí)，很少符合高斯分布，質(zhì)從色譜柱中流出時(shí)，很少符合高斯分布，而是具有一定的不對(duì)稱性。而是具有一定的不對(duì)稱性。 我們可以定義一個(gè)不對(duì)稱因子我們可以定義一個(gè)不對(duì)稱因子AsAs來定量來定量地表示色譜峰的不對(duì)稱程度，將地表示色譜峰的不對(duì)稱程度，將1010峰高處峰高處前半峰的寬度設(shè)為前半峰的寬度設(shè)為a, a, 同高度處后半峰的寬度同高度處后半峰的寬度設(shè)為設(shè)為b b，將，將b b與與a a的比值定義為不對(duì)稱因子的比值定義為不對(duì)稱因子AsAs，即即abAsabAsYANGTZE NORMAL

18、 UNIVERSITY拖尾峰：拖尾峰： 當(dāng)當(dāng)AsAs大于大于1 1時(shí)，色譜峰的形狀是前半時(shí)，色譜峰的形狀是前半部分信號(hào)增加快，后半部分信號(hào)減少慢。引起部分信號(hào)增加快，后半部分信號(hào)減少慢。引起峰拖尾的主要原因是溶質(zhì)在固定相中存在吸附峰拖尾的主要原因是溶質(zhì)在固定相中存在吸附作用，因此，拖尾峰也稱為吸附峰。作用，因此，拖尾峰也稱為吸附峰。 伸舌峰：伸舌峰：當(dāng)當(dāng)AsAs小于小于1 1時(shí)，色譜峰是前半部分信號(hào)時(shí)，色譜峰是前半部分信號(hào)增加慢，后半部分信號(hào)減小快。因?yàn)樯焐喾逯髟黾勇蟀氩糠中盘?hào)減小快。因?yàn)樯焐喾逯饕枪潭ㄏ嗖荒芙o溶質(zhì)提供足夠數(shù)量合適的作要是固定相不能給溶質(zhì)提供足夠數(shù)量合適的作用位置，使一部

19、分溶質(zhì)超過了峰的中心，即產(chǎn)用位置，使一部分溶質(zhì)超過了峰的中心，即產(chǎn)生了超載，所以也稱超載峰。生了超載，所以也稱超載峰。 YANGTZE NORMAL UNIVERSITY3、色譜峰高（、色譜峰高（the Height of Peak of Chromatogram）色譜峰頂點(diǎn)與基線之間的垂直距離色譜峰頂點(diǎn)與基線之間的垂直距離hYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4 4、色譜峰區(qū)域?qū)挾?、色譜峰區(qū)域?qū)挾?（Regional width of Regional width of Peak of Peak of ChromatogramChromatogram） 色譜峰的區(qū)域?qū)挾仁巧V流

20、出曲線的重色譜峰的區(qū)域?qū)挾仁巧V流出曲線的重要參數(shù)之一。要參數(shù)之一。 用于衡量柱效率及反映色譜操作條件的用于衡量柱效率及反映色譜操作條件的動(dòng)力學(xué)因素，其寬度越窄越好動(dòng)力學(xué)因素，其寬度越窄越好 。表示色譜峰區(qū)域?qū)挾韧ǔＳ斜硎旧V峰區(qū)域?qū)挾韧ǔＳ腥N方法三種方法。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY.標(biāo)準(zhǔn)偏差標(biāo)準(zhǔn)偏差 （它是（它是0.607倍峰高處色譜峰寬的一半）倍峰高處色譜峰寬的一半）.半高峰寬半高峰寬Y（ Y =2.354 ）.色譜峰底寬（色譜峰底寬（色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上的切線在基線上色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上的切線在基線上截距間的距離）截距間的距離） Wb（ Wb=4 ）YANGTZE NO

21、RMAL UNIVERSITY 5、保留值（、保留值（Retation Value）是試樣各組分在）是試樣各組分在色譜柱中保留行為的量度，它反映了組分與固色譜柱中保留行為的量度，它反映了組分與固定相間作用力大小，通常用保留時(shí)間和保留體定相間作用力大小，通常用保留時(shí)間和保留體積表示。積表示。 （1）保留時(shí)間（）保留時(shí)間（ Retation Time）tR 指某組分通指某組分通過色譜柱所需要的時(shí)間，即從進(jìn)樣到出現(xiàn)某組過色譜柱所需要的時(shí)間，即從進(jìn)樣到出現(xiàn)某組分色譜峰最大值的時(shí)間，單位為分色譜峰最大值的時(shí)間，單位為min或或s。在一。在一定的色譜體系和操作條件下，任何一種化合物定的色譜體系和操作條件下

22、，任何一種化合物都有一定的保留時(shí)間，這是色譜定性分析的依都有一定的保留時(shí)間，這是色譜定性分析的依據(jù)。據(jù)。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY（2）死時(shí)間（）死時(shí)間（Dead Time）tM 不被固定相吸不被固定相吸附或溶解的氣體（如空氣、甲烷）從進(jìn)樣到附或溶解的氣體（如空氣、甲烷）從進(jìn)樣到出現(xiàn)其色譜峰最大值所需要的時(shí)間，也是氣出現(xiàn)其色譜峰最大值所需要的時(shí)間，也是氣體流經(jīng)色譜柱中空隙所需要的時(shí)間。體流經(jīng)色譜柱中空隙所需要的時(shí)間。（3）調(diào)整保留時(shí)間（）調(diào)整保留時(shí)間（Adjust Retation Time）tR 扣除死時(shí)間之后的保留時(shí)間：扣除死時(shí)間之后的保留時(shí)間： tR = tR t

23、M ，它反映了組分在色譜過程中，與固定相它反映了組分在色譜過程中，與固定相相互作用所消耗的時(shí)間，是各組分產(chǎn)生差速相互作用所消耗的時(shí)間，是各組分產(chǎn)生差速遷移的物理化學(xué)基礎(chǔ)。遷移的物理化學(xué)基礎(chǔ)。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 保留時(shí)間是色譜法定性的基本依據(jù)，保留時(shí)間是色譜法定性的基本依據(jù)，但但同一組分的保留時(shí)間常受到流動(dòng)相流速的影同一組分的保留時(shí)間常受到流動(dòng)相流速的影響。響。 因此色譜工作者有時(shí)也用保留體積來表因此色譜工作者有時(shí)也用保留體積來表示保留值。示保留值。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY（4）保留體積）保留體積VR （ Retation Volume

24、）是）是指從進(jìn)樣到出現(xiàn)某組分色譜峰最大值時(shí)所指從進(jìn)樣到出現(xiàn)某組分色譜峰最大值時(shí)所通過的載氣體積。通過的載氣體積。 VR = tRF0F0為色譜柱出口的載氣流量（為色譜柱出口的載氣流量（mL min-1）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY（5）死體積）死體積VM （ Dead Volume ）指色譜柱在填充后，柱管內(nèi)固定相顆粒間所剩指色譜柱在填充后，柱管內(nèi)固定相顆粒間所剩留的空間、色譜儀中管路和連接頭間的空間以留的空間、色譜儀中管路和連接頭間的空間以及檢測(cè)器的空間的總和。當(dāng)后兩項(xiàng)很小可忽略及檢測(cè)器的空間的總和。當(dāng)后兩項(xiàng)很小可忽略不計(jì)時(shí)，不計(jì)時(shí)，死體積可由死時(shí)間與色譜柱出口的載死體

25、積可由死時(shí)間與色譜柱出口的載氣流速氣流速F0 （ mL min-1 ）計(jì)算）計(jì)算。等于在等于在tM這段這段時(shí)間內(nèi)通過色譜柱的載氣體積。時(shí)間內(nèi)通過色譜柱的載氣體積。 VM = tMF0（僅適用于氣相色譜僅適用于氣相色譜，不適用于液相色譜，不適用于液相色譜。）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY（6）調(diào)整保留體積）調(diào)整保留體積VR （ Adjust Retation Volume ）指扣除死體積后的保留體積。）指扣除死體積后的保留體積。 VR = VR - VM（7）相對(duì)保留值（）相對(duì)保留值（Relative Retation value）指在相同的操作條件下某組分指在相同的操作條件

26、下某組分2的調(diào)整保留的調(diào)整保留值與另一種組分值與另一種組分1的調(diào)整保留值之比。的調(diào)整保留值之比。)1()2()1()2(1 , 2RRRRVVttrYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 相對(duì)保留值僅與相對(duì)保留值僅與柱溫和固定相性質(zhì)柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，有關(guān)，而與柱徑、柱長(zhǎng)、載氣流量等其它實(shí)驗(yàn)條件無而與柱徑、柱長(zhǎng)、載氣流量等其它實(shí)驗(yàn)條件無關(guān)，因此，它是關(guān)，因此，它是色譜定性分析的重要參數(shù)之一色譜定性分析的重要參數(shù)之一。 相對(duì)保留值還可以用來表示色譜柱的選擇相對(duì)保留值還可以用來表示色譜柱的選擇性。性。r2,1值越大，兩組分的值越大，兩組分的tR 值相差越大，越值相差越大，越容易實(shí)現(xiàn)分

27、離，當(dāng)容易實(shí)現(xiàn)分離，當(dāng)r2,1 =1 時(shí)，兩組分色譜峰重時(shí)，兩組分色譜峰重疊。疊。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 在定性分析中，通常固定一個(gè)色譜峰作在定性分析中，通常固定一個(gè)色譜峰作為標(biāo)準(zhǔn)（為標(biāo)準(zhǔn)（s s），然后再求其它峰（），然后再求其它峰（i i）對(duì)這個(gè)）對(duì)這個(gè)峰的相對(duì)保留值。此時(shí)可用符號(hào)峰的相對(duì)保留值。此時(shí)可用符號(hào) 表示，即表示，即 = t= tR R (i)(i) / t / tR R (s) (s) 式中式中t tR R (i)(i)為后出峰的調(diào)整保留時(shí)間，所以為后出峰的調(diào)整保留時(shí)間，所以 總是大于總是大于1 1的。的。 相對(duì)保留值相對(duì)保留值往往可作為衡量固定相選

28、擇往往可作為衡量固定相選擇性的指標(biāo)，又稱性的指標(biāo)，又稱選擇因子選擇因子。 YANGTZE NORMAL UNIVERSITY從色譜流出曲線可以獲得許多重要信息：從色譜流出曲線可以獲得許多重要信息： 1.根據(jù)色譜峰的數(shù)目，可以判斷試樣中所根據(jù)色譜峰的數(shù)目，可以判斷試樣中所含有組分的最少個(gè)數(shù)。含有組分的最少個(gè)數(shù)。 2.根據(jù)色譜峰的保留值可以進(jìn)行定性分析。根據(jù)色譜峰的保留值可以進(jìn)行定性分析。 3.根據(jù)色譜峰高或面積可以進(jìn)行定量測(cè)定。根據(jù)色譜峰高或面積可以進(jìn)行定量測(cè)定。 4.根據(jù)色譜峰間距及其區(qū)域?qū)挾龋蓪?duì)色譜柱根據(jù)色譜峰間距及其區(qū)域?qū)挾?，可?duì)色譜柱的分離效能進(jìn)行評(píng)價(jià)。的分離效能進(jìn)行評(píng)價(jià)。 5.色譜峰

29、間距色譜峰間距固定相或流動(dòng)相選擇是否合固定相或流動(dòng)相選擇是否合適的依據(jù)。適的依據(jù)。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY問題問題1：不同組分在色譜柱中為什么呈現(xiàn)不同：不同組分在色譜柱中為什么呈現(xiàn)不同的運(yùn)行速度？的運(yùn)行速度？第二節(jié)第二節(jié) 氣相色譜理論基礎(chǔ)氣相色譜理論基礎(chǔ)YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 因?yàn)楣潭ㄏ鄬?duì)不同組分有不同的吸附力，因?yàn)楣潭ㄏ鄬?duì)不同組分有不同的吸附力，吸附力強(qiáng)的組分難以被流動(dòng)相沖洗出色譜柱，吸附力強(qiáng)的組分難以被流動(dòng)相沖洗出色譜柱，故運(yùn)行速度慢，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。反之，吸附力弱故運(yùn)行速度慢，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。反之，吸附力弱的組分則容易被流動(dòng)相沖洗出色譜柱，故

30、運(yùn)行的組分則容易被流動(dòng)相沖洗出色譜柱，故運(yùn)行速度快，運(yùn)行時(shí)間短。速度快，運(yùn)行時(shí)間短。 吸附吸附 脫附脫附Y(jié)ANGTZE NORMAL UNIVERSITY 同樣的道理，若固定相呈液體狀態(tài)，則不同樣的道理，若固定相呈液體狀態(tài)，則不同組分呈現(xiàn)不同運(yùn)行速度則是因?yàn)楣潭ㄒ簩?duì)不同組分呈現(xiàn)不同運(yùn)行速度則是因?yàn)楣潭ㄒ簩?duì)不同組分有不同的溶解能力，溶解性強(qiáng)的組分難同組分有不同的溶解能力，溶解性強(qiáng)的組分難以揮發(fā)至流動(dòng)相中，故其在色譜柱中運(yùn)行速度以揮發(fā)至流動(dòng)相中，故其在色譜柱中運(yùn)行速度慢，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。反之，溶解性弱的組分則容慢，運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。反之，溶解性弱的組分則容易揮發(fā)至流動(dòng)相中，故其在色譜柱中運(yùn)行速度易揮發(fā)至流動(dòng)

31、相中，故其在色譜柱中運(yùn)行速度快，運(yùn)行時(shí)間短?？欤\(yùn)行時(shí)間短。 溶解溶解 揮發(fā)揮發(fā)YANGTZE NORMAL UNIVERSITY問題問題2：吸附與脫附是怎么回事？：吸附與脫附是怎么回事？YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 吸附作用是指各種氣體、蒸氣以及溶液吸附作用是指各種氣體、蒸氣以及溶液里的溶質(zhì)被吸著在固體或液體物質(zhì)表面上的里的溶質(zhì)被吸著在固體或液體物質(zhì)表面上的作用。具有吸附性的物質(zhì)叫做吸附劑，被吸作用。具有吸附性的物質(zhì)叫做吸附劑，被吸附的物質(zhì)叫吸附質(zhì)。吸附作用可分為物理吸附的物質(zhì)叫吸附質(zhì)。吸附作用可分為物理吸附和化學(xué)吸附。附和化學(xué)吸附。 脫附作用正好與吸附作用相反，是指吸

32、脫附作用正好與吸附作用相反，是指吸著在固體或液體物質(zhì)表面上的物質(zhì)在一定的著在固體或液體物質(zhì)表面上的物質(zhì)在一定的作用下離開原表面的過程。作用下離開原表面的過程。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY問題問題3：什么是溶解過程與揮發(fā)過程？：什么是溶解過程與揮發(fā)過程？YANGTZE NORMAL UNIVERSITY溶解過程是指氣態(tài)或液態(tài)組分進(jìn)入固定液溶解過程是指氣態(tài)或液態(tài)組分進(jìn)入固定液的過程，而揮發(fā)過程則是指組分離開固定的過程，而揮發(fā)過程則是指組分離開固定液回到氣態(tài)或液態(tài)流動(dòng)相的過程。液回到氣態(tài)或液態(tài)流動(dòng)相的過程。 YANGTZE NORMAL UNIVERSITY色譜分離原理及實(shí)例：

33、色譜分離原理及實(shí)例： 色譜柱內(nèi)緊密均勻地涂著在惰性載體上的色譜柱內(nèi)緊密均勻地涂著在惰性載體上的液體固定相，流動(dòng)相則連續(xù)不斷流經(jīng)其間，兩液體固定相，流動(dòng)相則連續(xù)不斷流經(jīng)其間，兩相充分接觸，但不相溶解。相充分接觸，但不相溶解。 將混合樣品一次注入色譜柱后，剛進(jìn)柱將混合樣品一次注入色譜柱后，剛進(jìn)柱時(shí)，組分時(shí)，組分A和和B是一條混合帶。是一條混合帶。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 由于樣品分子與兩相分子間的相互作由于樣品分子與兩相分子間的相互作用，它們既可以進(jìn)入固定相，又可以返回流用，它們既可以進(jìn)入固定相，又可以返回流動(dòng)相，這個(gè)過程就叫分配。動(dòng)相，這個(gè)過程就叫分配。 當(dāng)樣品進(jìn)入流動(dòng)

34、相時(shí)，它就隨流動(dòng)相一當(dāng)樣品進(jìn)入流動(dòng)相時(shí)，它就隨流動(dòng)相一起沿柱床向前移動(dòng)，當(dāng)它們進(jìn)入固定相時(shí)，起沿柱床向前移動(dòng)，當(dāng)它們進(jìn)入固定相時(shí)，被滯留而不再向前移動(dòng)。被滯留而不再向前移動(dòng)。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 與固定相作用越大的組分，越容易進(jìn)入與固定相作用越大的組分，越容易進(jìn)入固定相，向前移動(dòng)的速度就愈慢；與流動(dòng)相固定相，向前移動(dòng)的速度就愈慢；與流動(dòng)相作用力越大的組分，就越容易進(jìn)入流動(dòng)相，作用力越大的組分，就越容易進(jìn)入流動(dòng)相，向前移動(dòng)的速度愈快。這樣經(jīng)過一定的柱長(zhǎng)向前移動(dòng)的速度愈快。這樣經(jīng)過一定的柱長(zhǎng)后，由于反復(fù)多次（后，由于反復(fù)多次（103106次）的分配，即次）的分配，即使

35、原來性質(zhì)（如沸點(diǎn)、溶解度、分子結(jié)構(gòu)及使原來性質(zhì)（如沸點(diǎn)、溶解度、分子結(jié)構(gòu)及極性等）差異微小的組分，也能達(dá)到很好的極性等）差異微小的組分，也能達(dá)到很好的分離。分離。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 結(jié)果，與流動(dòng)相作用力大的組分先從結(jié)果，與流動(dòng)相作用力大的組分先從色譜柱中流出來，與固定相作用力大的組色譜柱中流出來，與固定相作用力大的組分則后流出，從而使得樣品內(nèi)各個(gè)組分得分則后流出，從而使得樣品內(nèi)各個(gè)組分得到分離。到分離。 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYABCD載氣3種組分同時(shí)進(jìn)入色種組分同時(shí)進(jìn)入色譜柱譜柱3種組分開始在色譜種組分開始在色譜柱中分離柱中分離3種組

36、分在色譜柱中種組分在色譜柱中基本達(dá)到分離基本達(dá)到分離3種組分在色譜柱中種組分在色譜柱中完全達(dá)到分離完全達(dá)到分離YANGTZE NORMAL UNIVERSITY結(jié)論：色譜分離是基于樣品中各組分在兩相結(jié)論：色譜分離是基于樣品中各組分在兩相間間平衡分配平衡分配的差異?？捎玫牟町?。可用分配系數(shù)分配系數(shù)或或分配比分配比來表征。來表征。 YANGTZE NORMAL UNIVERSITY問題問題4:何謂分配系數(shù)？分配比？它在色譜分何謂分配系數(shù)？分配比？它在色譜分離過程中有什么作用？離過程中有什么作用？YANGTZE NORMAL UNIVERSITY1 1、分配系數(shù)、分配系數(shù) K K 在一定的溫度、壓力

37、下，組在一定的溫度、壓力下，組分在分在液相（固定相）液相（固定相）和和氣相（流動(dòng)相）氣相（流動(dòng)相）之間分之間分配達(dá)到平衡時(shí)的配達(dá)到平衡時(shí)的濃度比濃度比稱為分配系數(shù)稱為分配系數(shù)K K，即：，即：( (物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間發(fā)生的吸附、脫物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相之間發(fā)生的吸附、脫附和溶解、揮發(fā)的過程叫附和溶解、揮發(fā)的過程叫分配過程分配過程。) )sMlgccKorKcc（2-8）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY2、分配比分配比 k 在一定的溫度、壓力下，組分在在一定的溫度、壓力下，組分在兩相之間分配達(dá)到平衡時(shí)的兩相之間分配達(dá)到平衡時(shí)的質(zhì)量比質(zhì)量比稱為分配比稱為分配比k，即：，即：它

38、是衡量色譜柱對(duì)被組分保留能力的重要參數(shù)。它是衡量色譜柱對(duì)被組分保留能力的重要參數(shù)。k k值越大，說明組分在固定相中的量越多，相當(dāng)值越大，說明組分在固定相中的量越多，相當(dāng)于柱的容量大，因此又稱于柱的容量大，因此又稱分配容量分配容量或或容量因子容量因子。MMSSMSMSVCVCMnMnmmk（2-9）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY式中式中: :V VM M為柱中流動(dòng)相的體積，近似等于死體為柱中流動(dòng)相的體積，近似等于死體積。積。 VsVs為柱中固定相的體積為柱中固定相的體積，在各種不同的在各種不同的類型的色譜中有不同的含義。類型的色譜中有不同的含義。例如，例如，在分配色譜中，在分

39、配色譜中，VsVs表示固定液的體積；表示固定液的體積；在吸附色譜中，在吸附色譜中，VsVs表示吸附劑的表面容量；表示吸附劑的表面容量；在排阻色譜中，則表示固定相的孔體積。在排阻色譜中，則表示固定相的孔體積。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY3.3.分配系數(shù)分配系數(shù)K K與與分配比分配比k k的的關(guān)系關(guān)系MSVVKk 由由2-9式：式： 即即 其中其中稱為相比稱為相比，它是反映各種色譜柱柱型特點(diǎn)的，它是反映各種色譜柱柱型特點(diǎn)的又一個(gè)參數(shù)。又一個(gè)參數(shù)。 分配系數(shù)和分配比都與分配系數(shù)和分配比都與組分及固定液組分及固定液的的熱力學(xué)性質(zhì)熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)，并隨有關(guān)，并隨柱溫、柱壓柱溫、柱壓的

40、變化而的變化而變化。分配系數(shù)與兩相體積無關(guān)，而分配比變化。分配系數(shù)與兩相體積無關(guān)，而分配比隨隨固定液的量固定液的量的改變而改變。的改變而改變。（2-10）kVVkKSMYANGTZE NORMAL UNIVERSITY4.4.滯留因子滯留因子RsRs 分配比分配比k k值可直接從色譜圖測(cè)得：值可直接從色譜圖測(cè)得： 設(shè)流動(dòng)相在柱內(nèi)的線速度為設(shè)流動(dòng)相在柱內(nèi)的線速度為u u（=L/t=L/tM M) )，組，組分在柱內(nèi)線速度為分在柱內(nèi)線速度為u us s(=L/t(=L/tR R) )，由于固定相對(duì)組，由于固定相對(duì)組分有保留作用，所以分有保留作用，所以u(píng) us su u，此兩速度之比稱為，此兩速度之

41、比稱為滯留因子滯留因子RsRs。 RMssttuuR（2-11）YANGTZE NORMAL UNIVERSITYRsRs若用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，則有若用質(zhì)量分?jǐn)?shù)表示，則有 結(jié)合兩式有：結(jié)合兩式有：kmmmmmRMSSMMs1111kttRM11（2-12）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY經(jīng)整理可得經(jīng)整理可得 )1 (kttMRMRMRMMRVVtttttk（2-15）（2-16）可見，某組分的可見，某組分的k k可直接從色譜圖中測(cè)得：可直接從色譜圖中測(cè)得：它等于該組分的它等于該組分的調(diào)整保留時(shí)間調(diào)整保留時(shí)間與與死時(shí)間死時(shí)間的比值。的比值。上式表明，上式表明，某組分的保留時(shí)間越長(zhǎng)則

42、某組分的保留時(shí)間越長(zhǎng)則k k值越大，值越大，色譜柱對(duì)該組分的保留能力就越強(qiáng)色譜柱對(duì)該組分的保留能力就越強(qiáng)。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 5.5.分配系數(shù)分配系數(shù) K K 及分配比及分配比 k k 與選擇因子與選擇因子的的關(guān)系關(guān)系 對(duì)對(duì)1 1、2 2兩組分的選擇因子，用下式表示：兩組分的選擇因子，用下式表示： = = t t R R (2)(2) / / t t R R (1)(1)= = k k（2)2) / / k k（1)1) = = K K（2)2) / / K K（1)1) 對(duì)固定相的選擇具有實(shí)際意義。對(duì)固定相的選擇具有實(shí)際意義。YANGTZE NORMAL UN

43、IVERSITY 如果兩組分的如果兩組分的K K或或k k值相等，則值相等，則=1=1，兩，兩個(gè)組分的色譜峰必將重合，說明分不開。個(gè)組分的色譜峰必將重合，說明分不開。兩組分的兩組分的K K或或k k值相差越大，則分離得越好值相差越大，則分離得越好。因此兩組分具有不同的分配系數(shù)是色譜分離因此兩組分具有不同的分配系數(shù)是色譜分離的先決條件。的先決條件。 色譜分析的色譜分析的目的目的是將樣品中是將樣品中各組分彼此各組分彼此分離分離，組分要達(dá)到完全分離，兩峰間的距離，組分要達(dá)到完全分離，兩峰間的距離必須足夠遠(yuǎn)。必須足夠遠(yuǎn)。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 但是兩峰間雖有一定距離，如果每

44、個(gè)峰都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。這些峰很寬，以致彼此重疊，還是不能分開。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，即與色譜過程的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。決定的，即與色譜過程的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。因此，因此，要從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面來研究色譜要從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面來研究色譜行為。行為。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 下圖是下圖是 A A、B B兩組分沿色譜柱移動(dòng)時(shí)，兩組分沿色譜柱移動(dòng)時(shí)，不同位置處的濃度輪廓。不同位置處的濃度輪廓。 濃度濃度沿柱移動(dòng)距離沿柱移動(dòng)距離 LABABKA KB 圖中

45、圖中K KA AKKB B ，因此，因此，A A組分在移動(dòng)過程中滯后。組分在移動(dòng)過程中滯后。隨著兩組分在色譜柱中移動(dòng)距離的增加，兩峰間的隨著兩組分在色譜柱中移動(dòng)距離的增加，兩峰間的距離逐漸變大，同時(shí)，每一組分的距離逐漸變大，同時(shí)，每一組分的濃度輪廓濃度輪廓（即區(qū)（即區(qū)域?qū)挾龋┮猜儗?。域?qū)挾龋┮猜儗挕ｏ@然，區(qū)域擴(kuò)寬對(duì)分離是不利的，但不可避免。顯然，區(qū)域擴(kuò)寬對(duì)分離是不利的，但不可避免。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 若要使若要使A A、B B組分完全分離，必須滿足以下組分完全分離，必須滿足以下三點(diǎn)：三點(diǎn)： 第一第一，兩組分的分配系數(shù)必須有差異；，兩組分的分配系數(shù)必須有差

46、異；第二第二，區(qū)域擴(kuò)寬的速率應(yīng)小于區(qū)域分，區(qū)域擴(kuò)寬的速率應(yīng)小于區(qū)域分 離的速度；離的速度；第三第三，在保證快速分離的前提下，提，在保證快速分離的前提下，提供供足夠長(zhǎng)的色譜柱足夠長(zhǎng)的色譜柱。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 第一、二點(diǎn)是完全分離的必要條件第一、二點(diǎn)是完全分離的必要條件。作為一個(gè)色譜理論，它不僅應(yīng)說明組分在作為一個(gè)色譜理論，它不僅應(yīng)說明組分在色譜柱中移動(dòng)的速率，而且應(yīng)說明組分在色譜柱中移動(dòng)的速率，而且應(yīng)說明組分在移動(dòng)過程中引起區(qū)域擴(kuò)寬的各種因素。移動(dòng)過程中引起區(qū)域擴(kuò)寬的各種因素。塔板理論和速率理論塔板理論和速率理論均以色譜過程中分配均以色譜過程中分配系數(shù)恒定為前提

47、系數(shù)恒定為前提，提出了相關(guān)的模型來解，提出了相關(guān)的模型來解釋和分析色譜過程，稱為線性色譜理論。釋和分析色譜過程，稱為線性色譜理論。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 色譜法研究的核心色譜法研究的核心選擇最適合的色譜體系和條選擇最適合的色譜體系和條件、在最短的時(shí)間達(dá)到最佳件、在最短的時(shí)間達(dá)到最佳的分離效果。的分離效果。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY一、塔板理論（一、塔板理論（Plate Theory）塔板理論的基本內(nèi)容是什么？塔板理論的基本內(nèi)容是什么？塔板理論假定：塔板理論假定：（1）塔板之間不連續(xù)；）塔板之間不連續(xù)；（2）塔板之間無分子擴(kuò)散；）塔板之間無分子

48、擴(kuò)散；（3）組分在各塔板內(nèi)兩相間的分配瞬間達(dá)至平）組分在各塔板內(nèi)兩相間的分配瞬間達(dá)至平衡，達(dá)一次平衡所需柱長(zhǎng)為理論塔板高度衡，達(dá)一次平衡所需柱長(zhǎng)為理論塔板高度H；（4）某組分在所有塔板上的分配系數(shù)相同；）某組分在所有塔板上的分配系數(shù)相同；（5）流動(dòng)相以不連續(xù)方式加入，即以一個(gè)一個(gè)）流動(dòng)相以不連續(xù)方式加入，即以一個(gè)一個(gè)的塔板體積加入。的塔板體積加入。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY （一）、色譜分離過程：（一）、色譜分離過程： 塔板理論塔板理論是把色譜柱假想為一個(gè)精餾塔，是把色譜柱假想為一個(gè)精餾塔，塔內(nèi)存在許多塔板，組分在每個(gè)塔板的氣相和液塔內(nèi)存在許多塔板，組分在每個(gè)塔板的氣相

49、和液相間進(jìn)行分配，達(dá)成一次分配平衡。然后隨著流相間進(jìn)行分配，達(dá)成一次分配平衡。然后隨著流動(dòng)相按一個(gè)塔板、一個(gè)塔板的方式向前移動(dòng)。經(jīng)動(dòng)相按一個(gè)塔板、一個(gè)塔板的方式向前移動(dòng)。經(jīng)過多次分配平衡后，過多次分配平衡后，分配系數(shù)小的組分，先離開分配系數(shù)小的組分，先離開精餾塔精餾塔（色譜柱），分配系數(shù)大的組分后離開精（色譜柱），分配系數(shù)大的組分后離開精餾塔（色譜柱），從而使分配系數(shù)不同的組分彼餾塔（色譜柱），從而使分配系數(shù)不同的組分彼此得到分離。此得到分離。 YANGTZE NORMAL UNIVERSITYHLn （理論塔板數(shù)）（理論塔板數(shù)）（理論塔板高度）（理論塔板高度）HAL（2-19）YANGTZE

50、 NORMAL UNIVERSITY理論塔板數(shù)還可以根據(jù)色譜圖按下面理論塔板數(shù)還可以根據(jù)色譜圖按下面經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：222/121654. 5bRRRWtYttn式中式中tR 與與Y1/2 ( Wb )應(yīng)采用同一單位（時(shí)間應(yīng)采用同一單位（時(shí)間或距離）或距離）,由上式可知，組分的由上式可知，組分的保留時(shí)間越保留時(shí)間越長(zhǎng)長(zhǎng)，峰寬度越小峰寬度越小，則，則理論塔板數(shù)理論塔板數(shù)n越多越多，色，色譜譜柱效能越高柱效能越高。（2-18）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY222/11654. 5bRReffeffWtYtHLn 在實(shí)際的應(yīng)用中，由上式計(jì)算出來的的在實(shí)際的應(yīng)用中，由上

51、式計(jì)算出來的的n值有時(shí)并不能充分地反映色譜柱的分離效能。值有時(shí)并不能充分地反映色譜柱的分離效能。因?yàn)椴捎靡驗(yàn)椴捎胻R計(jì)算時(shí)，沒有扣除死時(shí)間計(jì)算時(shí)，沒有扣除死時(shí)間tM， 所所以常用調(diào)整保留時(shí)間以常用調(diào)整保留時(shí)間tR代替代替tR計(jì)算所得到的有計(jì)算所得到的有效理論塔板數(shù)效理論塔板數(shù)neff來衡量色譜柱效。來衡量色譜柱效。即：即：（2-20）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY（二）、塔板理論的特點(diǎn)和不足（二）、塔板理論的特點(diǎn)和不足1.當(dāng)色譜柱長(zhǎng)度一定時(shí)，塔板數(shù)當(dāng)色譜柱長(zhǎng)度一定時(shí)，塔板數(shù)n越大（塔板高越大（塔板高度度H越?。?，被測(cè)組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越越小），被測(cè)組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)

52、越多，柱效能則越高，所得色譜峰越窄。多，柱效能則越高，所得色譜峰越窄。2.不同物質(zhì)在同一色譜柱上的不同物質(zhì)在同一色譜柱上的分配系數(shù)不同分配系數(shù)不同，用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能用有效塔板數(shù)和有效塔板高度作為衡量柱效能的指標(biāo)時(shí)，的指標(biāo)時(shí)，應(yīng)指明測(cè)定物質(zhì)應(yīng)指明測(cè)定物質(zhì)。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY3.柱效不能表示被分離組分的實(shí)際分離效柱效不能表示被分離組分的實(shí)際分離效果，當(dāng)兩組分的分配系數(shù)果，當(dāng)兩組分的分配系數(shù)K相同時(shí)，無論該相同時(shí)，無論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無法分離。色譜柱的塔板數(shù)多大，都無法分離。4.塔板理論無法解釋同一色譜柱在不同的塔板理論無法解釋同一色譜

53、柱在不同的載氣流速下柱效不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也無法載氣流速下柱效不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也無法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 塔板理論是一種半經(jīng)驗(yàn)性理論。塔板理論是一種半經(jīng)驗(yàn)性理論。 它用它用熱力學(xué)熱力學(xué)的觀點(diǎn)定量說明了溶質(zhì)在色譜柱中的的觀點(diǎn)定量說明了溶質(zhì)在色譜柱中的行為，解釋了流出曲線的形狀，并提出了計(jì)算和評(píng)價(jià)行為，解釋了流出曲線的形狀，并提出了計(jì)算和評(píng)價(jià)柱效高低的參數(shù)。柱效高低的參數(shù)。 但是，色譜過程不僅受但是，色譜過程不僅受熱力學(xué)熱力學(xué)因素的影響，而且因素的影響，而且還與分子的擴(kuò)散、傳質(zhì)等還與分子的擴(kuò)散、傳質(zhì)

54、等動(dòng)力學(xué)動(dòng)力學(xué)因素有關(guān)。因素有關(guān)。 因此塔板理論只能定性地給出板高的概念，卻不因此塔板理論只能定性地給出板高的概念，卻不能解釋板高受哪些因素影響；也不能說明為什么在不能解釋板高受哪些因素影響；也不能說明為什么在不同的流速下，可以測(cè)得不同的理論塔板數(shù)，因而限制同的流速下，可以測(cè)得不同的理論塔板數(shù)，因而限制了它的應(yīng)用。了它的應(yīng)用。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY二、速率理論二、速率理論 1956年，荷蘭學(xué)者范第姆特（年，荷蘭學(xué)者范第姆特（Van Deemter）等在研究等在研究氣氣-液液色譜時(shí)，提出了色色譜時(shí)，提出了色譜過程譜過程動(dòng)力學(xué)理論動(dòng)力學(xué)理論速率理論速率理論。吸收了塔板。

55、吸收了塔板理論板高的概念，并把理論板高的概念，并把色譜分配過程色譜分配過程與組分與組分在兩相中的在兩相中的擴(kuò)散和傳質(zhì)過程擴(kuò)散和傳質(zhì)過程聯(lián)系起來，導(dǎo)出聯(lián)系起來，導(dǎo)出速率理論方程式，速率理論方程式，較完善地解釋了影響塔板較完善地解釋了影響塔板高度的各種因素高度的各種因素。同時(shí)適用于氣相和液相色。同時(shí)適用于氣相和液相色譜。譜。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY 式中的式中的u為載氣的為載氣的線速度線速度；A、B、C為為常數(shù)，分別代表常數(shù)，分別代表渦流擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)、分子擴(kuò)渦流擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)、分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)和傳質(zhì)阻力項(xiàng)系數(shù)散項(xiàng)系數(shù)和傳質(zhì)阻力項(xiàng)系數(shù)。CuuBAH/Van DeemterVan D

56、eemter方程的數(shù)學(xué)簡(jiǎn)化式為方程的數(shù)學(xué)簡(jiǎn)化式為: :（2-22）YANGTZE NORMAL UNIVERSITY1.1.渦流擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)渦流擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)A A 組分隨載氣在流動(dòng)過程中遇到填充物的組分隨載氣在流動(dòng)過程中遇到填充物的顆粒阻礙不斷改變流動(dòng)方向，使組分在氣相顆粒阻礙不斷改變流動(dòng)方向，使組分在氣相中形成紊亂的類似中形成紊亂的類似“渦流渦流”的流動(dòng)，因而引的流動(dòng)，因而引起起了色譜峰變寬。了色譜峰變寬。pdA2YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 上式表明上式表明渦流擴(kuò)散渦流擴(kuò)散

57、引起的引起的峰形變寬峰形變寬只與只與填填充物平均顆粒直徑充物平均顆粒直徑d dP P及及填充不規(guī)則因子填充不規(guī)則因子 有有關(guān)，與流動(dòng)相的性質(zhì)、線速度和組分性質(zhì)無關(guān)。關(guān)，與流動(dòng)相的性質(zhì)、線速度和組分性質(zhì)無關(guān)。 為了減少渦流擴(kuò)散，提高柱效，使用細(xì)而為了減少渦流擴(kuò)散，提高柱效，使用細(xì)而均勻的顆粒，并且填充均勻是十分必要的。均勻的顆粒，并且填充均勻是十分必要的。 對(duì)于空心毛細(xì)管，不存在渦流擴(kuò)散，對(duì)于空心毛細(xì)管，不存在渦流擴(kuò)散，因此因此 A = 0A = 0YANGTZE NORMAL UNIVERSITY2.2.分子擴(kuò)散項(xiàng)分子擴(kuò)散項(xiàng)B/B/u u 分子擴(kuò)散亦稱分子擴(kuò)散亦稱縱向擴(kuò)散縱向擴(kuò)散，是由色譜柱內(nèi)

58、，是由色譜柱內(nèi)沿沿軸向軸向存在存在濃度梯度濃度梯度，使組分分子隨載氣遷移時(shí)，使組分分子隨載氣遷移時(shí)自發(fā)地產(chǎn)生自發(fā)地產(chǎn)生由高濃度向低濃度由高濃度向低濃度的擴(kuò)散。的擴(kuò)散。gDB2（2-23）YANGTZE NORMAL UNIVERSITYYANGTZE NORMAL UNIVERSITY 稱為稱為彎曲因子彎曲因子，它反映填充物對(duì)分子擴(kuò)散，它反映填充物對(duì)分子擴(kuò)散的的阻礙程度（阻礙程度（填充柱填充柱 1 1，空心柱，空心柱= 1= 1） ； D Dg g為組分在氣相中的為組分在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)擴(kuò)散系數(shù)（cmcm3 3/s/s），），與流動(dòng)相及組分性質(zhì)有關(guān)：與流動(dòng)相及組分性質(zhì)有關(guān)： (a)(a) 相對(duì)

59、分子質(zhì)量相對(duì)分子質(zhì)量大的組分大的組分D Dg g小，小，D Dg g反比于流反比于流動(dòng)相相對(duì)分子質(zhì)量的平方根，動(dòng)相相對(duì)分子質(zhì)量的平方根，所以采用相對(duì)分所以采用相對(duì)分子質(zhì)量較大的流動(dòng)相，可使子質(zhì)量較大的流動(dòng)相，可使B B項(xiàng)降低；項(xiàng)降低； (b)(b) D Dg g隨隨柱溫柱溫增高而增加，但反比于色譜柱的增高而增加，但反比于色譜柱的壓力。壓力。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY u u為載氣的為載氣的線速度線速度，即，即u u=L/t=L/tM M，載氣，載氣的線速度越小，則組分在氣體中停留的的線速度越小，則組分在氣體中停留的時(shí)間越長(zhǎng)，分子擴(kuò)散項(xiàng)就越大，時(shí)間越長(zhǎng)，分子擴(kuò)散項(xiàng)就越大，

60、因此加因此加大流動(dòng)相速度可降低縱向擴(kuò)散影響大流動(dòng)相速度可降低縱向擴(kuò)散影響。YANGTZE NORMAL UNIVERSITY3.3.傳質(zhì)阻力項(xiàng)傳質(zhì)阻力項(xiàng)C Cu u 傳質(zhì)阻力項(xiàng)系數(shù)傳質(zhì)阻力項(xiàng)系數(shù)C C包括包括氣相傳質(zhì)系數(shù)氣相傳質(zhì)系數(shù)C Cg g和和液相傳液相傳質(zhì)阻力系數(shù)質(zhì)阻力系數(shù)C Cl l，即：即：氣相傳質(zhì)過程是氣相傳質(zhì)過程是指試樣組分從氣相移動(dòng)到固定相表面指試樣組分從氣相移動(dòng)到固定相表面的過程的過程。這一過程中試樣組分將在兩相間進(jìn)行質(zhì)量交。這一過程中試樣組分將在兩相間進(jìn)行質(zhì)量交換，即根據(jù)分配系數(shù)在兩相間進(jìn)行分配。有的來不及換，即根據(jù)分配系數(shù)在兩相間進(jìn)行分配。有的來不及進(jìn)入兩相界面，就被氣相