氣相色譜分析技術-基本理論（儀器分析技術）

常用術語儀器分析技術儀器分析技術常用術語色譜分析時，混合物中各組分經(jīng)色譜柱分離后，隨流動相依次流出色譜柱，經(jīng)檢測器把各組分的濃度信號轉變成電信號，然后用記錄儀將組分的信號記錄下來。色譜圖：組分在檢測器上產(chǎn)生的信號強度對時間t所作的圖，由于它記錄了各組分流出色譜柱的情況所以又叫色譜流出曲線。1.色譜圖及其參數(shù)儀器分析技術常用術語色譜圖儀器分析技術常用術語（1）基線在一定色譜條件下，僅有流動相通過檢測器系統(tǒng)時所產(chǎn)生的信號的曲線，稱為基線?；€反映儀器（主要是檢測器）的噪聲隨時間的變化。在實驗條件下，色譜柱后僅有純流動相進入檢測器時的流出曲線稱為基線，S/N大的、穩(wěn)定的基線為水平直線。（2）峰高色譜峰頂點與基線之間的垂直距離為峰高，以h表示。其大小可以用紙的高度(mm)，電信號的大小(mV或mA)表示。儀器分析技術常用術語（3）峰寬色譜峰的寬度直接和分離效率有關。描述色譜峰峰寬的方法有三種方法。

1）標準偏差(σ)：為峰高0.607倍處的色譜峰寬度的一半。σ值的大小表示組分流出的分散程度。

2）峰底寬(W)：通過色譜峰兩側的拐點作切線，在基線上的截距稱為峰寬，或稱基線寬度，以W或Y表示。W=4

3）半峰寬(W1/2或Y1/2)：峰高一半處的峰寬稱為半峰寬。

W1/2=2.355，

W=1.699W1/2。儀器分析技術常用術語（4）峰面積色峰面積指峰高與保留時間的積分值，為色譜峰與峰底之間的面積，代表相對含量比較準確。

1）對稱色譜峰：

A=1.065hW1/2

2）非對稱色譜峰：儀器分析技術常用術語（5）拖尾因子又稱為對稱因子，用于衡量色譜峰的對稱性。

W0.05為0.05倍峰高處的峰寬，A和B分別為在該處的色譜峰前沿與后沿和色譜峰定點至基線的垂線之間的距離。儀器分析技術常用術語2.

色譜保留值在固定相中溶解性能越好，或與固定相的吸附性越強的組分，在柱中的滯留時間越長，或者說將組分帶出色譜柱所需的流動相體積越大。所以保留值可以用保留時間或相應的保留體積來描述。色譜峰的位置用所對應組分峰的保留值表示，它反映了該組分遷移的速度，是該組分定性的依據(jù)。儀器分析技術常用術語（1）死時間惰性組分從進樣至出現(xiàn)濃度極大點時的時間。反映了流動相流過色譜系統(tǒng)所需的時間，因此也稱為流動相保留時間。（2）保留時間被分離樣品組分從進樣開始到柱后出現(xiàn)該組分濃度極大值時的時間，也即從進樣開始到出現(xiàn)某組分色譜峰的頂點時為止所經(jīng)歷的時間，稱為此組分的保留時間，常以分（min）為時間單位。儀器分析技術常用術語（3）調整保留時間是指扣除死時間后的組分保留時間。也稱折合保留時間。表達式為：在實驗條件（溫度、固定相等）一定時，t'R只決定于組分的性質，因此，t'R（或tR）可用于定性。儀器分析技術常用術語（4）死體積不被保留的組分通過色譜柱所消耗的流動相的體積，可由死時間確定：死體積本意是指色譜柱中未被固定相占據(jù)的空隙體積，也即色譜柱內流動相的體積。但在實際測量時，它包括了柱外死體積（色譜儀中的管路和連接頭間的空間以及進樣系統(tǒng)和檢測器的空間）。當柱外體積很小時，可以忽略不計。表達式為：儀器分析技術常用術語（5）保留體積組分從進樣至出現(xiàn)濃度極大點時所耗用流動相的體積，表達式為：（6）調整保留體積指扣除死體積后的組分保留體積，表達式為：儀器分析技術常用術語（7）相對保留值在相同操作條件下，某組份2的調整保留值與組份1的調整保留值之比，稱為相對保留值：由于相對保留值只與柱溫及固定相的性質有關，而與柱徑、柱長、填充情況及流動相流速無關，因此，它是色譜法中，特別是氣相色譜法中，廣泛使用的定性數(shù)據(jù)。必須注意，相對保留值絕對不是兩個組份保留時間或保留體積之比。儀器分析技術常用術語3.選擇因子

又稱分配系數(shù)比、分離因子，在色譜分離中滯留能力大的與滯留能力小的組分的調整保留值之比，可用符號α表示。作為衡量固定相選擇性的指標。式中t2′為后出峰的調整保留時間，所以這時α總是大于1的。儀器分析技術常用術語4.分離度

多組分物質分離的好壞可以用分離度R來衡量。一般兩個組分在色譜圖上必須要分開有足夠的距離，兩色譜峰互不重疊（tR要有足夠差別），峰形較窄，才可以認為是彼此分開。儀器分析技術常用術語

分離度(resolution，R)是衡量兩個相鄰色譜峰的分離程度的指標，定義為相鄰兩色譜峰的保留值之差與兩峰寬度平均值之比，即：

式中：tR1、tR2為相鄰兩個組分的保留時間，Wl、W2為對應的峰寬。通過測量保留時間和峰寬即可求算相鄰峰的分離度。儀器分析技術常用術語

分離度R值越大，表明相鄰兩組分分離越好。兩組分保留值的差別，主要決定于固定相的熱力學性質；色譜峰的寬窄反映了色譜過程的動力學因素，柱效的高低。儀器分析技術常用術語完全分離R≥1.5R=1.5R=0.8R=1.0響應信號保留時間t/minR=0.8：兩峰的分離程度可達89%；R=1.0：分離程度98%；R=1.5：達99.7%（相鄰兩峰完全分離的標準）儀器分析技術常用術語色譜曲線的意義：色譜峰數(shù)=樣品中單組份的最少個數(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)域寬度——色譜柱分離效能評價指標；色譜峰間距——固定相或流動相選擇是否合適的依據(jù)。獸藥管理謝謝！兩組分分離的必要條件儀器分析技術儀器分析技術兩組分分離的必要條件色譜分離中，決定相鄰組分分離好壞的因素有兩個：一是兩組分的保留值之差，即組分在色譜柱內遷移速率的差異，它決定于兩組分與固定相、流動相之間相互作用的差異；二是兩組分的峰寬，它反映了組分區(qū)帶在移動過程中的擴張程度，很大程度上取決于色譜的分離條件。獸藥管理謝謝！色譜行為參數(shù)儀器分析技術儀器分析技術色譜行為參數(shù)決定組分保留值的因素組分的色譜保留特性是由組分在色譜系統(tǒng)中的熱力學性質所決定的。

分配色譜中，熱力學性質主要為分配系數(shù)和容量因子。儀器分析技術色譜行為參數(shù)在分配色譜中，固定相與流動相中的溶質分子處于動態(tài)平衡時，組分在兩相間達到分配平衡，該組分在固定相(s)中的濃度與在流動相(m)中的濃度之比為一個常數(shù)，稱為分配系數(shù)，常表示為K，即（1）分配系數(shù)由物質的熱力學性質決定，給定條件下，是組分的特征值。儀器分析技術色譜行為參數(shù)容量因子又稱為分配比，即在平衡狀態(tài)下，組分在固定相與流動相中的物質的量之比。若用Vs和Vm分別表示色譜柱中固定相和流動相的體積，則（2）容量因子衡量色譜柱對組分保留能力的重要參數(shù)。獸藥管理謝謝！速率理論儀器分析技術儀器分析技術速率理論塔板理論是半經(jīng)驗性理論，在解釋流出曲線的形狀、濃度極大點的位置以及評價柱效高低等方面是有效的。但塔板理論存在一定的局限性，除了其基本假設和事實不完全相符外，它無法解釋譜帶擴張的原因，也無法解釋色譜過程與流動相流速、柱內分子擴散、傳質過程及色譜操作參數(shù)等動力學因素的關系。儀器分析技術速率理論

Martin最先指出，氣相色譜過程中溶質分子的縱向擴散是引起色譜區(qū)帶擴張的主要因素。1956年，荷蘭學者VanDeemter等在塔板理論基礎上，研究了影響塔板高度H的因素，通過色譜實驗證實，在低流速時增加流速，峰變銳，即柱效增加；當超過一定流速時峰變鈍，柱效降低。用塔板高度H對載氣流速u作圖為二次曲線，曲線最低點對應的塔板高度最小，柱效最高，此時的流速稱為最佳流速（u最佳），由此導出了速率方程式（或稱范第姆特方程）：1.VanDeemter方程渦流擴散項縱向擴散項傳質阻抗項儀器分析技術速率理論式中：H為塔板高度（cm）；A，B，C為與填充色譜柱有關的實驗參數(shù)。A、B/u和Cu三項是對塔板高度的具體影響因素，分別稱為渦流擴散項、分子擴散項和傳質阻力項，由公式可知，只有這三項較小的情況下，H才可能小，峰形才可能變窄，柱效才會提高；u為載氣線速度。u可近似計算為：儀器分析技術速率理論1）渦流擴散項－A

A=2λdp

dp：固定相的平均顆粒直徑；λ：固定相的填充不均勻因子

固定相顆粒越小dp↓，填充的越均勻，A↓，H↓，柱效n↑。表現(xiàn)在渦流擴散所引起的色譜峰變寬現(xiàn)象減輕，色譜峰較窄。儀器分析技術速率理論2）分子擴散項—B/u

B=2γ

Dγ

：彎曲因子，填充柱色譜，γ<

1。D：試樣組分分子在氣相中的擴散系數(shù)（cm2·s-1）。由于柱中存在著濃度差，產(chǎn)生縱向擴散：

a.擴散導致色譜峰變寬，H↑(n↓)，分離變差。

b.分子擴散項與流速有關，流速↓，滯留時間↑，擴散↑

c.擴散系數(shù)：D∝；Mr↑，B值↓儀器分析技術速率理論3）傳質阻力項—Cu

流動相的流速越快，傳質阻力項Cu就越大，C稱為傳質阻力系數(shù)，為固定相傳質阻力系數(shù)(Cs)和流動相傳質阻力系數(shù)(Cm)之和，即C=Cs+Cm。

Cm是指組分分子從流動相移向固定相表面進行兩相之間的質量交換時所受到的阻力。

Cs指組分分子由流動相進入固定相后，擴散到固定相內部，達到分配平衡后，又回到界面，再逸出，被流動相帶走這一過程中所受到的阻力。獸藥管理謝謝！塔板理論儀器分析技術儀器分析技術塔板理論塔板理論把色譜柱與分餾塔做了一個類比，將色譜的分離過程比作為蒸餾過程。把色譜柱比作一個分餾塔，假設柱內有n個塔板，每個塔板高度稱為理論塔板高度，用H表示，在每個塔板內，試樣各組分在兩相中分配并達到平衡，最后，揮發(fā)度大的組分和揮發(fā)度小的組分彼此分離，揮發(fā)度大的最先從塔頂（即柱后）逸出。儀器分析技術塔板理論1.基本假設：1）色譜柱是由一系列連續(xù)、等距的水平塔板組成。在柱子的每層塔板內部，組分能夠在流動相和固定相兩相中很快地達到平衡。2）流動相通過色譜柱時呈間歇式前進運動狀態(tài)，每次前進一個塔板體積。3）樣品和流動相同時加在0號塔板上，且樣品垂直于前進方向的擴散（即縱向擴散）可以忽略。4）分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)。儀器分析技術塔板理論塔板理論的假設實際上是把組分在兩相間的連續(xù)轉移過程，分解為間歇地在單個塔板中的分配平衡過程。也就是用分離過程的分解動作來說明色譜過程。2.質量分配與轉移儀器分析技術塔板理論根據(jù)上述假設并結合實例進行考察，發(fā)現(xiàn)組分在色譜柱內分離轉移次數(shù)N不多（一般不大于20次）時，組分在色譜柱內各板上的量或濃度符合二項式分布，因此，可用二項式定理來計算組分在色譜柱內各板上的量或濃度，繪制的曲線為二項式分布曲線：儀器分析技術塔板理論塔板理論中，將每層塔板的高度稱為理論塔板高度，用H表示。若設色譜柱的柱長為L，理論塔板數(shù)為n，則：3.柱效方程儀器分析技術塔板理論理論塔板數(shù)n與色譜峰峰寬的實驗參數(shù)有以下關系：在tR一定時，色譜峰越窄，即W或Wl/2越小，則理論塔板數(shù)n越大、理論塔板高度H越小，柱的分離效率也就越高。因此，一般把理論塔板數(shù)n和理論塔板高度H稱為柱效指標。儀器分析技術塔板理論若扣除死時間的影響，用tR’代替tR計算出的理論塔板數(shù)稱為有效塔板數(shù)（n有效），所得的理論塔板高度稱為有效塔板高度（H有效）。