第二章 色譜分析法導(dǎo)論

第二章色譜分析法導(dǎo)論第1頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三§2.1概述色譜法也叫層析法，它是一種高效能的物理分離技術(shù)，將它用于分析化學(xué)并配合適當(dāng)?shù)臋z測(cè)手段，就成為色譜分析法。第2頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三

色譜法的最早應(yīng)用是用于分離植物色素，其方法是這樣的：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。第3頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三此時(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的色素，并可分別進(jìn)行鑒定。色譜法也由此而得名。第4頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三第5頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三現(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，但其分離的原理仍然是一樣的。我們?nèi)匀唤兴V分析。第6頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三2.2色譜法的特點(diǎn)（1）分離效率高

復(fù)雜混合物，有機(jī)同系物、異構(gòu)體。手性異構(gòu)體。（2）靈敏度高

可以檢測(cè)出μg.g-1(10-6)級(jí)甚至ng.g-1(10-9)級(jí)的物質(zhì)量。（3）分析速度快

一般在幾分鐘或幾十分鐘內(nèi)可以完成一個(gè)試樣的分析。（4）應(yīng)用范圍廣

氣相色譜：沸點(diǎn)低于400℃的各種有機(jī)或無機(jī)試樣的分析。液相色譜：高沸點(diǎn)、熱不穩(wěn)定、生物試樣的分離分析。不足之處：

被分離組分的定性較為困難。第7頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三一、色譜分離基本原理：由以上方法可知，在色譜法中存在兩相，一相是固定不動(dòng)的，我們把它叫做固定相；另一相則不斷流過固定相，我們把它叫做流動(dòng)相。第8頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三色譜法的分離原理就是利用待分離的各種物質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)、吸附能力等親和能力的不同來進(jìn)行分離的。第9頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三使用外力使含有樣品的流動(dòng)相（氣體、液體）通過一固定于柱中或平板上、與流動(dòng)相互不相溶的固定相表面。當(dāng)流動(dòng)相中攜帶的混合物流經(jīng)固定相時(shí)，混合物中的各組分與固定相發(fā)生相互作用。第10頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三由于混合物中各組分在性質(zhì)和結(jié)構(gòu)上的差異，與固定相之間產(chǎn)生的作用力的大小、強(qiáng)弱不同，隨著流動(dòng)相的移動(dòng)，混合物在兩相間經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡，使得各組分被固定相保留的時(shí)間不同，從而按一定次序由固定相中先后流出。與適當(dāng)?shù)闹髾z測(cè)方法結(jié)合，實(shí)現(xiàn)混合物中各組分的分離與檢測(cè)。第11頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三二、色譜分類方法：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。第12頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三（一）從兩相的狀態(tài)分類：色譜法中，流動(dòng)相可以是氣體，也可以是液體，由此可分為氣相色譜法（GC）和液相色譜法（LC）。固定相既可以是固體，也可以是涂在固體上的液體，由此又可將氣相色譜法和液相色譜法分為氣-液色譜、氣-固色譜、液-固色譜、液-液色譜。分類情況如下：第13頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三色譜法液相色譜法氣相色譜法氣-液色譜法氣-固色譜法液-固色譜法液-液色譜法第14頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三（二）按固定相的形式分類：按固定相的狀態(tài)可分為：柱色譜：固定相裝在色譜柱中；紙色譜：利用濾紙作載體，吸附在紙上的水作固定相；薄層色譜：將固體吸附劑在玻璃板或塑料板上制成薄層作固定相。第15頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三第16頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三（三）按分離原理分類：可分為：吸附色譜法：利用吸附劑（固定相一般是固體）表面對(duì)不同組分吸附能力的差別進(jìn)行分離的方法；第17頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三分配色譜法：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。第18頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三離子交換色譜：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)行分離的方法?？臻g排斥（阻）色譜法：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。第19頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三§2.3色譜流出曲線（色譜圖）及有關(guān)術(shù)語（一）氣相色譜法分離的過程：分離過程（以分離A、B兩組分為例）為：

第20頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三混合組分的分離過程及檢測(cè)器對(duì)各組份在不同階段的響應(yīng)第21頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三第22頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三（二）色譜流出曲線：從載氣帶著組分進(jìn)入色譜柱起就用檢測(cè)器檢測(cè)流出柱后的氣體，并用記錄器記錄信號(hào)隨時(shí)間變化的曲線，此曲線就叫色譜流出曲線，當(dāng)待測(cè)組分流出色譜柱時(shí)，檢測(cè)器就可檢測(cè)到其組分的濃度，在流出曲線上表現(xiàn)為峰狀，叫色譜峰。第23頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三如圖所示為一色譜流出曲線：第24頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三色譜術(shù)語：1）基線：在實(shí)驗(yàn)條件下，色譜柱后僅有純流動(dòng)相進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)的流出曲線稱為基線。基線在穩(wěn)定的條件下應(yīng)是一條水平的直線。它的平直與否可反應(yīng)出實(shí)驗(yàn)條件的穩(wěn)定情況。第25頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三2）峰高（h）和峰面積：色譜峰頂點(diǎn)與基線的距離叫峰高。色譜峰與峰底基線所圍成區(qū)域的面積叫峰面積。第26頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三3）保留值

a.

死時(shí)間(t0)

：不與固定相作用的物質(zhì)從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值時(shí)的時(shí)間，它與色譜柱的空隙體積成正比。由于該物質(zhì)不與固定相作用，因此，其流速與流動(dòng)相的流速相近。據(jù)t0可求出流動(dòng)相平均流速第27頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三b.

保留時(shí)間tr：試樣從進(jìn)樣到出現(xiàn)峰極大值時(shí)的時(shí)間。它包括組份隨流動(dòng)相通過柱子的時(shí)間t0和組份在固定相中滯留的時(shí)間。第28頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三c.調(diào)整保留時(shí)間tr’：某組份的保留時(shí)間扣除死時(shí)間后的保留時(shí)間，它是組份在固定相中的滯留時(shí)間。即由于保留時(shí)間為色譜定性依據(jù)。但同一組份的保留時(shí)間與流速有關(guān)，因此有時(shí)需用保留體積來表示保留值。

第29頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三d.死體積V0：色譜柱管內(nèi)固定相顆粒間空隙、色譜儀管路和連接頭間空隙和檢測(cè)器間隙的總和。忽略后兩項(xiàng)可得到：第30頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三其中，F(xiàn)co為柱出口的載氣流速（mL/min)，其值為：F0-檢測(cè)器出口流速；Tr-室溫；Tc-柱溫；p0-大氣壓；pw-室溫時(shí)水蒸汽壓。第31頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三e.保留體積Vr：指從進(jìn)樣到待測(cè)物在柱后出現(xiàn)濃度極大點(diǎn)時(shí)所通過的流動(dòng)相的體積。

第32頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三f.

調(diào)整保留體積：某組份的保留體積扣除死體積后的體積。第33頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三g.

相對(duì)保留值r2,1：組份2的調(diào)整保留值與組份1的調(diào)整保留值之比。第34頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三注意：r2,1只與柱溫和固定相性質(zhì)有關(guān)，而與柱內(nèi)徑、柱長(zhǎng)L、填充情況及流動(dòng)相流速無關(guān)，因此，在色譜分析中，尤其是GC中廣泛用于定性的依據(jù)！具體做法：固定一個(gè)色譜峰為標(biāo)準(zhǔn)s，然后再求其它峰i對(duì)標(biāo)準(zhǔn)峰的相對(duì)保留值，此時(shí)以

表示：>1,又稱選擇因子。第35頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三h.區(qū)域?qū)挾龋荷V峰的區(qū)域?qū)挾仁巧V流出曲線的重要參數(shù)之一，可用于衡量色譜柱的柱效及反映色譜操作條件下的動(dòng)力學(xué)因素。寬度越窄，其效率越高，分離的效果也越好。第36頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三區(qū)域?qū)挾韧ǔＳ腥N表示方法：標(biāo)準(zhǔn)偏差：峰高0.607倍處峰寬處的一半。半峰寬W1/2：峰高一半處的峰寬。W1/2=2.354峰底寬W：色譜峰兩側(cè)拐點(diǎn)上切線與基線的交點(diǎn)間的距離。W=4第37頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三色譜流出曲線的意義：色譜峰數(shù)=樣品中單組份的最少個(gè)數(shù)；色譜保留值——定性依據(jù)；色譜峰高或面積——定量依據(jù)；色譜保留值或區(qū)域?qū)挾取V柱分離效能評(píng)價(jià)指標(biāo)；色譜峰間距——固定相或流動(dòng)相選擇是否合適的依據(jù)。第38頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三§2.4色譜法基本原理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)，兩峰間的距離是由組分在兩相間的分配系數(shù)決定的，即與色譜過程的熱力學(xué)性質(zhì)有關(guān)。但當(dāng)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)。因此，要從熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)兩方面來研究色譜行為。

第39頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三一、描述分配過程的參數(shù)

1、分配系數(shù)(K)：如前所述，分配色譜的分離是基于樣品組分在固定相和流動(dòng)相之間反復(fù)多次地分配過程，而吸附色譜的分離是基于反復(fù)多次地吸附一脫附過程。這種分離過程經(jīng)常用樣品分子在兩相間的分配來描述，而描述這種分配的參數(shù)稱為分配系數(shù)。第40頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三它是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

K只與固定相和溫度有關(guān)，與兩相體積、柱管特性和所用儀器無關(guān)。第41頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三分配系數(shù)K的討論試樣品一定時(shí)，K主要取決于固定相性質(zhì)一定溫度下，組分的分配系數(shù)K越大，出峰越慢；每個(gè)組份在各種固定相上的分配系數(shù)K不同；選擇適宜的固定相可改善分離效果；試樣中的各組分具有不同的K值是分離的基礎(chǔ)；某組分的K=0時(shí)，即不被固定相保留，最先流出。第42頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三在一定條件下，各種物質(zhì)的K是不同的。K較小的組分在色譜分析中每次分配后在氣相中的濃度較大，因此較早流出色譜柱。K較大的組分每次分配后在氣相中濃度較小，因此較晚流出色譜柱。第43頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三當(dāng)分配次數(shù)足夠多時(shí)，就能將具有不同K的組分分開。所以，我們可以認(rèn)為，氣相色譜法是利用不同的物質(zhì)具有不同的K而進(jìn)行分離的。而K的不同則是由于各組分在固定相中的溶解度（對(duì)氣-液色譜）或吸附能力（對(duì)氣-固色譜）不同而造成的。第44頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三

2.分配比：在一定溫度和壓力下，組份在兩相間的分配達(dá)平衡時(shí)，分配在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量比，稱為分配比。它反映了組分在柱中的遷移速率。又稱保留因子。也叫容量因子或容量比。

其中VmV0，Vs為固定相體積第45頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三分配比k的求算：k也等于組分的校正保留時(shí)間與死時(shí)間的比值因此，k可通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得。由此也可知道，k可表示出組分在柱中停留時(shí)間的長(zhǎng)短。k越大，停留時(shí)間也就越長(zhǎng)。第46頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三稱為相比率，它也是反映色譜柱柱型特點(diǎn)的參數(shù)。對(duì)填充柱，=6~35；對(duì)毛細(xì)管柱，=60~600。3.K與k的關(guān)系：第47頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三4.

選擇因子：色譜柱對(duì)A、B兩組分的選擇因子定義如下：A為先流出的組分，B為后流出的組分。第48頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三注意：K或k反映的是某一組分在兩相間的分配；而是反映兩組分間的分離情況！當(dāng)兩組分K或k

相同時(shí)，=1時(shí)，兩組分不能分開；當(dāng)兩組分K或k相差越大時(shí)，越大，分離得越好。也就是說，兩組分在兩相間的分配系數(shù)不同，是色譜分離的先決條件。和k

是計(jì)算色譜柱分離效能的重要參數(shù)！第49頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三二、塔板理論塔板理論是描述色譜柱中組分在兩相間的分配狀況及評(píng)價(jià)色譜柱的分離效能的一種半經(jīng)驗(yàn)式的理論。塔板理論將一根色譜柱當(dāng)作一個(gè)由許多塔板組成的精餾塔，用塔板概念來描述組分在柱中的分配行為。塔板是從精餾中借用的，是一種半經(jīng)驗(yàn)理論，但它成功地解釋了色譜流出曲線呈正態(tài)分布。

第50頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三第51頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三塔板理論假定：1）塔板之間不連續(xù)；2）塔板之間無分子擴(kuò)散；3）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H；4）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)的塔板體積加入。

第52頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三

(一）、色譜分離過程：塔板理論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)過多次分配平衡后，分配系數(shù)小的組分，先離開蒸餾塔（色譜柱），分配系數(shù)大的組分后離開蒸餾塔（色譜柱），從而使分配系數(shù)不同的組分彼此得到分離。第53頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三分離過程如下圖所示第54頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三第55頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三下面我們?cè)倥e一個(gè)例子說明組分在色譜柱中的分配情況。為簡(jiǎn)單起見，設(shè)色譜柱由5決塔板（n=5n為柱子的塔板數(shù)）組成，并以r表示塔板編號(hào)．r=0，1，2，3，4，5；某組分的分配比k=1。根據(jù)上述假定．在色譜分離過程中。該組分的分布可計(jì)算如下：

第56頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三開始時(shí)，將單位質(zhì)量（即m=1）的該組分進(jìn)入0號(hào)塔板上，然后將流動(dòng)相以一個(gè)板體積（△V）一個(gè)板體積的脈動(dòng)形式進(jìn)入色譜柱；此時(shí)組分將安下表所示在固定相和流動(dòng)相進(jìn)行分配：第57頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三板號(hào)r載氣體積0123進(jìn)樣mM0.5mS0.5△VmM0.250.25mS0.250.252△VmM0.1250.125+0.1250.125mS0.1250.125+0.1250.1253△VmM0.0630.063+0.1250.063+0.1250.063mS0.0630.063+0.1250.063+0.1250.063第58頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三按上述分配過程，對(duì)于n=5，k=1，m=1的體系，隨著進(jìn)入柱中板體積載氣的增加，組分分布在柱內(nèi)任一板上的總量（氣相和液相的總質(zhì)量）見下表：第59頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三rn01234出口010000010.50.5000020.250.50.2500030.1250.3750.3750.1250040.0630.250.3750.250.063050.0320.1570.3130.3130.1570.032第60頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三60.0160.0950.2350.3130.2350.07970.0080.0560.1160.2740.2740.11880.0040.0320.0860.1960.2740.13390.0020.0180.0590.1410.2360.138100.0010.0100.0380.1000.1890.118第61頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三

n

r01234出口1100.0050.0240.0690.1450.0951200.0020.0160.0460.1070.0731300.0010.0080.0300.0760.05414000.0040.0190.0530.03815000.0020.0120.0360.02816000.0010.0080.0240.018第62頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三由表中可見，當(dāng)n=5時(shí)，即5個(gè)塔板體積的流動(dòng)相進(jìn)入柱中時(shí)，組分就開始從柱口流出。并且呈現(xiàn)先小后大的情況。第63頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三以上是當(dāng)塔板數(shù)為5時(shí)的情況，出現(xiàn)的峰形不對(duì)稱，這是由于塔板數(shù)太少的原因。當(dāng)塔板數(shù)大于50時(shí)，峰形就是對(duì)稱的。在實(shí)際色譜柱中，n值很大（約為106～109

）。所以色譜峰一般為正態(tài)分布。第64頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三（二）柱效能指標(biāo)：對(duì)于一個(gè)色譜柱來說，其分離能力（叫柱效能）的大小主要與塔板的數(shù)目有關(guān)，塔板數(shù)越多，柱效能越高。色譜柱的塔板數(shù)可以用理論塔板數(shù)和有效塔板數(shù)來表示。第65頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三式中：tR為某組分的保留時(shí)間；W1/2為某組分色譜峰的半寬度；W為色譜峰的峰底寬度。由式可見，柱子的理論塔板數(shù)與峰寬和保留時(shí)間有關(guān)。保留時(shí)間越大，峰越窄，理論塔板數(shù)就越多。柱效能也就越高。1．理論塔板數(shù)n：對(duì)于一個(gè)柱子下說，其理論塔板數(shù)可由下式計(jì)算：第66頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三對(duì)于一個(gè)柱長(zhǎng)固定為L(zhǎng)的柱子，其理論塔板高度H為每一個(gè)塔板的高度，即組分在柱內(nèi)每達(dá)成一次分配平衡所需要的柱長(zhǎng)叫理論塔板高度。它越小，也表示柱效能越高。第67頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三2．有效塔板數(shù)n有效：在以上計(jì)算理論塔板數(shù)的式子中使用的是保留時(shí)間，它包括了死時(shí)間，它與組分在柱內(nèi)的分配無關(guān)，因此不能真正反映色譜柱的柱效。為此，引入了有效塔板數(shù)的概念。第68頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三同理有效塔板高度為：第69頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三3.塔板理論的特點(diǎn)：(1)當(dāng)色譜柱長(zhǎng)度一定時(shí)，塔板數(shù)n越大(塔板高度H越小)，被測(cè)組分在柱內(nèi)被分配的次數(shù)越多，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的指標(biāo)時(shí)，應(yīng)指明測(cè)定物質(zhì)。(3)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)K相同時(shí)，無論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無法分離。(4)塔板理論無法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。第70頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三三．速率理論——范弟姆特方程式：

塔板理論是一個(gè)半經(jīng)驗(yàn)性的理論。它定性的給出了板高的概念，但不能指出影響板高的因素。速率理論就是在塔板理論的基礎(chǔ)上，給出了影響塔板高度的因素：

第71頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三u為流動(dòng)相線速度；A，B，C為常數(shù)，其中

A—分別表示渦流擴(kuò)散系數(shù)；

B—分子擴(kuò)散系數(shù)；

C—傳質(zhì)阻力系數(shù)（包括液相和固相傳質(zhì)阻力系數(shù)）。該式從動(dòng)力學(xué)角度很好地解釋了影響板高（柱效）的各種因素！任何減少方程右邊三項(xiàng)數(shù)值的方法，都可降低H，從而提高柱效。第72頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三1）渦流擴(kuò)散項(xiàng)(A)在填充柱中，由于受到固定相顆粒的阻礙，組份在遷移過程中隨流動(dòng)相不斷改變方向，形成紊亂的“渦流”：從圖中可見，因填充物顆粒大小及填充的不均勻性——同一組分運(yùn)行路線長(zhǎng)短不同——流出時(shí)間不同——峰形展寬。展寬程度以A表示：A=2dp其中dp—填充物平均直徑；—填充不規(guī)則因子?？梢?，使用細(xì)粒的固定相并填充均勻可減小A，提高柱效。對(duì)于空心毛細(xì)管柱，無渦流擴(kuò)散，即A=0。流動(dòng)方向第73頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三第74頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三2）分子擴(kuò)散項(xiàng)(B/u)縱向分子擴(kuò)散是由于濃度梯度引起的。當(dāng)樣品被注入色譜柱時(shí)，它呈“塞子”狀分布。隨著流動(dòng)相的推進(jìn)，“塞子”因濃度梯度而向前后自發(fā)地?cái)U(kuò)散，使譜峰展寬。其大小為B=2D—稱為彎曲因子，它表示固定相幾何形狀對(duì)自由分子擴(kuò)散的阻礙情況；D—組分在流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù)。組份為氣體或液體時(shí)，分別以Dg或Dm表示；第75頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三討論：分子量大的組分，Dg小，即B小Dg

隨柱溫升高而增加，隨柱壓降低而減??；流動(dòng)相分子量大，Dg小，即B??；

u增加，組份停留時(shí)間短，縱向擴(kuò)散??；（B/u）

對(duì)于液相色譜，因Dm

較小，B項(xiàng)可勿略。球狀顆粒；大分子量流動(dòng)相；適當(dāng)增加流速；短柱；低溫。第76頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三3）傳質(zhì)阻力項(xiàng)(Cu)因傳質(zhì)阻力的存在，使分配不能“瞬間”達(dá)至平衡，因此產(chǎn)生峰形展寬。氣相色譜以氣體為流動(dòng)相，液相色譜以液體為流動(dòng)相，二者傳質(zhì)過程不完全相同。下面分別作討論。a）氣液色譜：傳質(zhì)阻力項(xiàng)C包括氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cs和液相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cl。第77頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三流動(dòng)相固液界面固定液組分分子ClCg第78頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三討論：減小填充顆粒直徑dp；采用分子量小的流動(dòng)相，使Dg增加；減小液膜厚度df，Cl下降。但此時(shí)k又減小。因此，當(dāng)保持固定液含量不變時(shí)，可通過增加固定液載體的比表面來降低df。但比表面過大又會(huì)因吸附過強(qiáng)使峰拖尾。增加柱溫，可增加Dl，但k值也減小，為保持合適Cl值，應(yīng)控制柱溫。第79頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三b）液液色譜：傳質(zhì)阻力項(xiàng)C包括流動(dòng)相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cm和固定相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cs。sm第80頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三討論：流動(dòng)相傳質(zhì)阻力包括兩方面：流動(dòng)相中的傳質(zhì)阻力Cm、滯留的流動(dòng)相傳質(zhì)阻力Cs

。分別與填充物大小dp、擴(kuò)散系數(shù)(Dm)、微孔大小及其數(shù)量等有關(guān)。因此，降低流動(dòng)相傳質(zhì)阻力的方法有：細(xì)顆粒固定相、增加組分在固定相和流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù)D、適當(dāng)降低線速度、短柱。固定相傳質(zhì)阻力與液膜厚度df、保留因子k和擴(kuò)散系數(shù)Ds等有關(guān)。因此，降低固定相傳質(zhì)阻力的方法有：與氣液色譜中液相傳質(zhì)阻力的表述相同。第81頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三

4）流速u

由方程H=A+B/u+Cu知道：當(dāng)u一定時(shí)，僅在A、B、C較小時(shí)，H較小，柱效較高；反之則柱效較低，色譜峰將展寬。以u(píng)對(duì)H作圖，可得H-u曲線（如圖），從該曲線得到：第82頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三板高，H(cm)HminA+B/u+CuCmuCsuAB/u第83頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三渦流擴(kuò)散項(xiàng)A與流速u無關(guān)；低流速區(qū)(u小)，B/u大，分子擴(kuò)散項(xiàng)占主導(dǎo)，此時(shí)選擇分子量大的氣體如N2和Ar為載氣，可減小擴(kuò)散，提高柱效；高流速區(qū)(u大)，Cu大，傳質(zhì)阻力項(xiàng)占主導(dǎo)，此時(shí)選擇分子量小的氣體如H2和He為載氣，可增加擴(kuò)散系數(shù)，提高柱效；

LC的Hmin和uopt均比GC的小一個(gè)數(shù)量級(jí)，即在

LC中，較低流速可獲得較大的柱效。曲線的最低點(diǎn)對(duì)應(yīng)最佳線速uopt()下的最小板高Hmin()；第84頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三5）固定相顆粒大小對(duì)板高的影響實(shí)驗(yàn)表明，顆粒越細(xì)，板高越小，受線速影響越小。即，在HPLC分析中采用細(xì)粒作固定相的理論根據(jù)！但顆粒細(xì)導(dǎo)致柱流速慢，當(dāng)采用高壓技術(shù)，才能實(shí)現(xiàn)HPLC的分析要求。第85頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三板高,H(cm)第86頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三上面分別介紹了影響色譜分離的基本原理以及影響柱效的各種因素，但是如何從總體上定量描述色譜分離效能？如何將各種影響因素對(duì)分離的影響定量地表述出來呢？第87頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三§3.4分離度及色譜分離方程一、分離度(Resolution,R)同時(shí)反映色譜柱效能和選擇性的一個(gè)綜合指標(biāo)。也稱總分離效能指標(biāo)或分辨率。其定義為：用此式，可直接從色譜流出曲線上求出分離度R。第88頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三色譜分離中的四種典型情況①分離效果差，柱效低，選擇性（）低②完全分離，柱效高，峰窄，選擇性（）低；③完全分離，選擇性（）增加，柱效低，峰寬④完全分離，柱效高，選擇性（）好第89頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三R越大，相鄰組分分離越好。當(dāng)R=1.5時(shí)，分離程度可達(dá)99.7%，因此R=1.5通常用作是否分開的判據(jù)。第90頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三R=1.5R=0.75R=1.0響應(yīng)信號(hào)保留時(shí)間t,min第91頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三二、色譜分離方程R的定義并未反映影響分離度的各種因素。也就是說，R未與影響其大小的因素：柱效n、選擇因子和保留因子k聯(lián)系起來。對(duì)于相鄰的難分離組分，由于它們的分配系數(shù)K相差小，可合理假設(shè)k1k2=k，W1W2=W。因此可導(dǎo)出R與n、和k的關(guān)系：第92頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三有關(guān)色譜方程的討論：1）分離度R與柱效的關(guān)系分離度R與理論塔板數(shù)n有關(guān)，即R受熱力學(xué)性質(zhì)的影響。對(duì)具一定相對(duì)保留值的物質(zhì)對(duì)，R與有效塔板數(shù)neff有關(guān)，說明neff可正確代表柱效能。由色譜方程可得：因此可通過增加柱長(zhǎng)提高分離度。然而，分析時(shí)間也相應(yīng)增加，且峰寬也展寬！為提高柱效，用減小塔板高度H的方法比增加柱長(zhǎng)更有效。第93頁，共106頁，2023年，2月20日，星期三2）分離度R與保留因子的關(guān)系越大，柱選擇性越好，對(duì)分離有利。的微小變化可引起R較大改變。如