色譜法分離原理

第18章色譜法分離原理當(dāng)前第1頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)18.1概述

色譜法或?qū)游龇?chromatography)，是一種物理或物理化學(xué)分離分析方法。原理：利用物質(zhì)在固定相和流動(dòng)相中的分配系數(shù)不同，使混合物中的各組分分離。以前學(xué)過(guò)的分離方法有：

1.沉淀法是利用物質(zhì)溶解度的不同而進(jìn)行分離。

2.蒸餾法是利用有機(jī)物沸點(diǎn)的差異進(jìn)行分離。

3.萃取法是利用組分在水相和有機(jī)相（互不相溶）中的分配素?cái)?shù)不同進(jìn)行而分離。當(dāng)前第2頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

一色譜分析法簡(jiǎn)介

色譜法創(chuàng)始于20世紀(jì)初，1906年俄國(guó)植物學(xué)家Tsweet將碳酸鈣放在豎立的玻璃管中，從頂端倒入植物色素的石油醚浸取液，并用石油醚沖洗。

MichaelTswett(1872-1919),aRussianbotanist,discoveredthebasicprinciplesofcolumnchromatography.Heseparatedplantpigmentsbyelutingamixtureofthepigme--ntsonacolumnofcalciumcarbonate.Thevariouspigmentsseparatedintocoloredba--nds;hencethenamechromatography.當(dāng)前第3頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)植物色素分離圖示當(dāng)前第4頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)二色譜法分離原理分離原理:物質(zhì)的分配系數(shù)差異。三色譜法分類色譜法可從不同的角度進(jìn)行分類：1.按流動(dòng)相與固定相的分子聚集狀態(tài)分類在色譜法中流動(dòng)相可以是氣體、液體和超臨界流體(gaschromatography,GC、liquidchromatography,LC、supercriticalfluidchromatography,SFC)。按固定相為固體(如吸附劑)或液體，氣相色譜法又可分為GSC與GLC；液相色譜法又可分為L(zhǎng)SC及LLC。當(dāng)前第5頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)2.按操作形式分類柱色譜法(columnchromatography)是將固定相裝柱管內(nèi)構(gòu)成色譜柱，色譜過(guò)程在色譜柱內(nèi)進(jìn)行。按色譜柱的粗細(xì)等，又可分為填充柱(packedcolumn)色譜法、毛細(xì)管柱(capillarycolumn)色譜法及微填充柱(microborepackedcolumn)色譜法等類別。當(dāng)前第6頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)3.按色譜過(guò)程的分離機(jī)制分類

可分為分配色譜法(partitionchromatography)、吸附色譜法(adsorptionchromatography)、離子交換色譜法(ionexchangechromatography，IEC)、空間排阻色譜法(stericexclusionchromatography，SEC)及親合色譜法(affinitychromatography)等類型。當(dāng)前第7頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)色譜法簡(jiǎn)單分類如下表:當(dāng)前第8頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)18.2色譜法基礎(chǔ)知識(shí)、基本概念和術(shù)語(yǔ)18.2.1色譜流出曲線:

當(dāng)前第9頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

一基線

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。使基線發(fā)生細(xì)小的波動(dòng)的現(xiàn)象稱為噪音。

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。

當(dāng)前第10頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)二峰高（h）

色譜峰頂點(diǎn)與基線的距離叫峰高。可用mm,mV,mA表示。h當(dāng)前第11頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

寬度越窄，其效率越高，分離的效果也越好。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

三區(qū)域?qū)挾犬?dāng)前第12頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

四色譜峰面積A

色譜峰與峰底基線所圍成區(qū)域的面積叫峰面積。對(duì)于對(duì)稱的色譜峰

A=1.065hW1/2

對(duì)于非對(duì)稱的色譜峰

A=1.065h(W0.15+W0.85)/2當(dāng)前第13頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

五保留值組分在色譜柱中停留的數(shù)值，可用時(shí)間t和所消耗流動(dòng)相的體積來(lái)表示。固定相、流動(dòng)相固定，條件一定時(shí)，組分的保留值是個(gè)定值。(1)比移值

Rf=ux/u=nm/(nm+ns)(2)死時(shí)間(tM)

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。當(dāng)前第14頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

(3)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。

(4)調(diào)整保留時(shí)間某組份的保留時(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

當(dāng)前第15頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)(5)死體積VM

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：(6)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(guò)的流動(dòng)相的體積。其中，F(xiàn)co為柱出口的載氣流速（mL/min)

當(dāng)前第16頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

(7)調(diào)整保留體積某組份的保留體積扣除死體積后的體積。

tM﹑VM與被測(cè)組分無(wú)關(guān)，因而·

更合理地反映了物質(zhì)在柱中的保留情況。

(8)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。當(dāng)前第17頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

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(wú)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,又稱選擇因子當(dāng)前第18頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

（9）保留指數(shù)規(guī)定正構(gòu)烷烴保留指數(shù)為分子中碳原子個(gè)數(shù)乘以100，如正己烷、正庚烷的保留指數(shù)分別為600和700。被測(cè)物質(zhì)的保留指數(shù)IX可采用兩個(gè)相鄰正構(gòu)烷烴的保留指數(shù)進(jìn)行測(cè)定將碳數(shù)為n和n+1的正構(gòu)烷烴加到被測(cè)物質(zhì)x中進(jìn)行色譜分析，測(cè)得它們的保留值當(dāng)前第19頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)保留指數(shù)計(jì)算方法利用上式求出未知物的保留指數(shù)與文獻(xiàn)值對(duì)照n）tR(n+1)當(dāng)前第20頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

六分配系數(shù)和分配比在一定溫度下，組分在流動(dòng)相和固定相之間所達(dá)到的平衡叫分配平衡，組分在兩相中的分配行為常采用分配系數(shù)K和分配比k來(lái)表示。1分配系數(shù)(K)：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，即當(dāng)前第21頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

K與組分性質(zhì)、固定相性質(zhì)、流動(dòng)相性質(zhì)及溫度有關(guān)，與兩相體積、柱管特性和所用儀器無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)條件固定時(shí)，K主要取決于固定相性質(zhì)。某組分的K=0時(shí)，表明組分不被保留—即惰性組分當(dāng)前第22頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

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。

k也等于組分的校正保留時(shí)間與死時(shí)間的比值當(dāng)前第23頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

3.

K與k

的關(guān)系：

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。

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(shuō)，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)！當(dāng)前第24頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

例1:從色譜測(cè)得組分1流出時(shí)間為16min30s，組分2流出時(shí)間為26min，空氣流出時(shí)間為1min30s，求：（1）

組分2對(duì)組分1的相對(duì)保留時(shí)間（2）

色譜柱對(duì)組分1的容量比（3）

組分2的分子在固定相中停留時(shí)間[解]：(1)

γ2,1=(tR2-tM)/(tR1-tM)=(26.0-1.5)/(16.5-1.5)=1.63(2)

k’=(tR1-tM)/tM=(16.5-1.5)/1.5=10.0(3)

t’R2=26.0-1.5=24.5min當(dāng)前第25頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)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)當(dāng)前第26頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)18.3色譜法基本理論18.3.1塔板理論

在50年代，色譜技術(shù)發(fā)展的初期，Martin等人把色譜分離過(guò)程比作分餾過(guò)程，并把分餾中的半經(jīng)驗(yàn)理論－塔板理論用于色譜分析法。當(dāng)前第27頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)塔板理論假定：1）塔板之間不連續(xù)；2）塔板之間無(wú)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。當(dāng)前第28頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

(一）色譜分離過(guò)程：當(dāng)前第29頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)當(dāng)前第30頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)(二)色譜流出曲線方程當(dāng)前第31頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

(三)柱效對(duì)一個(gè)色譜柱來(lái)說(shuō)，若色譜柱長(zhǎng)度固定L，每一個(gè)塔板高度H越小，塔板數(shù)目越多，分離的效果越好，柱效越高。塔板數(shù)用n表示。

n=L/H或H=L/n

H越小，n越多，分離效果越好，用H,n評(píng)價(jià)柱效。由塔板理論導(dǎo)出n與W，W1/2

的關(guān)系。

n=5.54(tR/W1/2)2

=16(tR/W)2

當(dāng)前第32頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

有時(shí)n大，分離效果也不好，因用tR內(nèi)含tm，后來(lái)改用有效塔板數(shù)。n有效=5.54(tR′/

W1/2)2=16(tR′/W)2

H有效＝Ｌ／n有效n理

=5.54(tR/W1/2)2=16(tR/W)2

H理＝Ｌ／n理當(dāng)前第33頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)(四)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(wú)論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無(wú)法分離。當(dāng)前第34頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

塔板理論的成功之處，提出了計(jì)算理論塔板高度、塔板數(shù)的公式及評(píng)價(jià)柱效的方法，具有開創(chuàng)性，但有一定局限性:塔板理論無(wú)法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。當(dāng)前第35頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

前面已知，用塔板理論來(lái)說(shuō)明色譜柱內(nèi)各組分的分離過(guò)程并不合理，因?yàn)樯V柱內(nèi)并沒(méi)有塔板。當(dāng)同一試樣進(jìn)入同一色譜柱，當(dāng)流動(dòng)相速度變化時(shí)，得到不同的色譜圖。測(cè)得的n和H也不同，充分說(shuō)明塔板理論不足以說(shuō)明色譜柱的分離過(guò)程。

速率理論——范弟姆特方程式：

當(dāng)前第36頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)18.3.2.1氣相色譜的速率理論1渦流擴(kuò)散項(xiàng)(σ12)

在填充柱中，由于受到固定相顆粒的阻礙，組份在遷移過(guò)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。當(dāng)前第37頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

展寬程度以σ12表示：σ12=2dpL

其中dp—填充物平均直徑；—填充不規(guī)則因子。減小σ12

：固定相顆粒應(yīng)適當(dāng)細(xì)小、均勻填充要均勻。

對(duì)于空心毛細(xì)管柱，無(wú)渦流擴(kuò)散，即σ12=0。

當(dāng)前第38頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

待測(cè)組分是以“塞子”的形式被流動(dòng)相帶入色譜柱的，在“塞子”前后存在濃度梯度，由濃→稀方向擴(kuò)散，產(chǎn)生了縱向擴(kuò)散，使色譜峰展寬。

（2）分子擴(kuò)散項(xiàng)σ22

（縱向擴(kuò)散項(xiàng)）

當(dāng)前第39頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

σ22

＝2γDL/u

γ——是填充柱內(nèi)流動(dòng)相擴(kuò)散路徑彎曲的因素，也稱彎曲因子，它反映了固定相的幾何形狀對(duì)分子擴(kuò)散的阻礙情況。

D——為組分在流動(dòng)相中擴(kuò)散系數(shù)（cm2·s-1）。

Dg——?dú)庀鄶U(kuò)散系數(shù)比液相擴(kuò)散系數(shù)Dm大的多（約105倍）當(dāng)前第40頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

減小縱向擴(kuò)散項(xiàng)σ22采取措施：

①適當(dāng)提高流動(dòng)相流速u，減小保留時(shí)間②用相對(duì)分子質(zhì)量較大的氣體作流動(dòng)相。

③適當(dāng)降低柱溫Ｔc.當(dāng)前第41頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

σ32—流動(dòng)相傳質(zhì)阻力系數(shù)組分從流動(dòng)相移動(dòng)到固定相表面進(jìn)行兩相之間的質(zhì)量交換時(shí)所受到的阻力，質(zhì)量交換慢，引起色譜峰變寬。（3）流動(dòng)相傳質(zhì)阻力項(xiàng)σ32和固定相傳質(zhì)阻力項(xiàng)σ42

采用粒度小的填充物和相對(duì)分子質(zhì)量小的氣體作載氣,可減少σ32,提高柱效。當(dāng)前第42頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

σ42

-—固定項(xiàng)傳質(zhì)阻力系數(shù)即組分從兩相界面移動(dòng)到固定相內(nèi)部，達(dá)分配平衡后，又返回到兩相界面，在這過(guò)程中所受到的阻力為固定相傳質(zhì)阻力。組分在固定相中擴(kuò)散系數(shù)固定液的膜厚度當(dāng)前第43頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)減小σ42采取措施：①降低固定液的含量,可以降低液膜厚度,但k隨之變小,又會(huì)使σ42增大。②當(dāng)固定液含量一定時(shí),液膜厚度隨載體比表面積增加而降低,因此,一般采用比表面積較大的載體來(lái)降低液膜厚度。③降低固定液液膜厚度(σ42∝df2)并且液膜要均勻；若膜厚，擴(kuò)散，費(fèi)時(shí)；但不能太薄，否則包不住載體。④提高柱溫,雖然可以增大D1,但會(huì)使值減小,為了保持適當(dāng)?shù)闹?應(yīng)該控制適宜的柱溫。

當(dāng)前第44頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

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)）。在流動(dòng)相流速一定時(shí):Ａ、Ｂ、Ｃ最小時(shí)，Ｈ才小，n才最高，柱效高。Ａ、Ｂ、Ｃ最大時(shí)，Ｈ才大，n才最小，柱效低。當(dāng)前第45頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)為提高柱效，Ｈ小，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：１）采用適當(dāng)小而均勻的載體，柱填充應(yīng)均勻。２）固定液液膜薄而均勻，并且不宜流失。３）載氣流速小的時(shí)候，Ｂ／u是影響Ｈ的主要因素，選Ｍr大的載氣，Ｎ２；載氣流速大的時(shí)候，Cu是影響Ｈ的主要因素，選Ｍr小的載氣，H2，Ne４）采用適當(dāng)?shù)闹鶞亍?/p>

氣相色譜

uDsk′k′dDdk′k′uDdHfgpgp])1(32)1(01.0[2222222+++++=gl當(dāng)前第46頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)18.3.2.2液相色譜的速率理論速率理論雖然實(shí)在研究氣液色譜時(shí)提出的,但作適當(dāng)修改,也使用于液相色譜,其板高方程可寫成如下形式:

式中Ce、Cm、Cd、Cs、Csm為有關(guān)項(xiàng)的板高系數(shù),當(dāng)填料一定時(shí)均為定值;DM和DS分別是組分在流動(dòng)相和固定相的擴(kuò)散系數(shù);df為固定相層的厚度.

(Ⅰ)(Ⅱ)(Ⅲ)(Ⅳ)(Ⅴ)當(dāng)前第47頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)★Ⅰ表示渦流擴(kuò)散項(xiàng).LC與GC相似,渦流擴(kuò)散項(xiàng)和填料的粒徑有關(guān).

填料粒徑越小,渦流擴(kuò)散項(xiàng)越小,反之亦然★Ⅱ項(xiàng)是流動(dòng)區(qū)域內(nèi),流動(dòng)相的傳質(zhì)阻力.它指出流動(dòng)相通過(guò)同一流路時(shí),在接近固定相表面的流速比在流動(dòng)相中間的要慢一些.(1)增大DM即組分在流動(dòng)相的擴(kuò)散系數(shù);(2)減小填料的粒徑;(3)減小流動(dòng)相的流速.當(dāng)前第48頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)★Ⅲ項(xiàng)表示分子擴(kuò)散項(xiàng).在液相色譜中,由于組分在液體中的擴(kuò)散系數(shù)比在氣相中小4～5個(gè)數(shù)量級(jí),因此在液相色譜中,分子擴(kuò)散項(xiàng)通常可以忽略不計(jì).(1)減小DM即組分在流動(dòng)相的擴(kuò)散系數(shù);(2)增大流動(dòng)相的流速.

★Ⅳ項(xiàng)為固定相傳質(zhì)阻力.該項(xiàng)與氣液色譜中固定相傳質(zhì)阻力項(xiàng)相同.(1)增大DS即組分在固定相的擴(kuò)散系數(shù);(2)減小df即固定相層的厚度;(3)減小流動(dòng)相的流速.當(dāng)前第49頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)★Ⅴ項(xiàng)是流動(dòng)相停滯區(qū)域內(nèi)的傳質(zhì)阻力.固定相孔穴中的流動(dòng)相,一般是不移動(dòng)的.流動(dòng)相中溶質(zhì)分子與固定相進(jìn)行交換時(shí),必須首先擴(kuò)散進(jìn)入滯留區(qū).如固定相的微孔小且深,就會(huì)大大減慢傳質(zhì)速率.(1)增大DM即組分在流動(dòng)相的擴(kuò)散系數(shù);(2)減小填料的粒徑;(3)減小流動(dòng)相的流速.當(dāng)前第50頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)綜合分析，提高液相色譜柱效的因素可歸納為：＊增大DM和DS即組分在流動(dòng)相和固定相的擴(kuò)散系數(shù);減少填料的孔穴深度;采用低黏度的流動(dòng)相;適當(dāng)提高柱溫;＊減小填料的粒徑＊減小流動(dòng)相的流速＊減小df即固定相層的厚度LC塔板高度的形式與GC一致，其主要區(qū)別在于擴(kuò)展項(xiàng)可以忽略，影響柱效的主要因素是傳質(zhì)項(xiàng)。當(dāng)前第51頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)HuGC（a）LC（b）GC（a）——u有一最低點(diǎn)u最佳；u小或u大，H都大LC（b）——u沒(méi)有最低點(diǎn)；u大，H增大不多，因此可用較高的流速，提高分析速度當(dāng)前第52頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)二液相色譜中的柱外譜帶展寬柱外展寬：指色譜柱外各種因素引起的峰擴(kuò)展.a.柱前展寬：主要由進(jìn)樣所引起；b.柱后展寬：主要由接管、檢測(cè)器流通池體積所引起.由于流動(dòng)相在管壁鄰近處的流速明顯快于管中心區(qū)域的流速,從而導(dǎo)致柱外譜帶展寬.為此，連接管的體積、檢測(cè)器的死體積應(yīng)盡可能小.

當(dāng)前第53頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)柱外效應(yīng)對(duì)板高的總影響Hex可用下式表示:

式中,是流動(dòng)相的線性流速,單位用cm·s-1;r是管子半徑,單位用cm;DM是溶質(zhì)在流動(dòng)相中的擴(kuò)散系數(shù),單位用cm2·s-1.

采用低黏度的流動(dòng)相;

適當(dāng)提高柱溫;

采用半徑小的管道.當(dāng)前第54頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)18.4組分分離—基本分離方程

柱效能和選擇性柱效能—指色譜柱在分離過(guò)程中的分離效能，常用n，Ｈ來(lái)描述。選擇性—描述兩個(gè)相鄰組分在同一固定相中熱力學(xué)分布行為的重要參數(shù)，用r2,1相對(duì)保留值表示.當(dāng)前第55頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)色譜分離中的四種典型情況①分離效果差，柱效低，選擇性（）差②完全分離，柱效高，峰窄，選擇性（）差；③完全分離，選擇性（）好，柱效低，峰寬④完全分離，柱效高，選擇性（）好當(dāng)前第56頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)一分離度Ｒ——色譜柱的總分離效能指標(biāo)

1.定義：相鄰兩個(gè)峰的保留值之差與兩峰寬度平均值之比分子反映了溶質(zhì)在兩相中分配行為對(duì)分離的影響，是色譜分離的熱力學(xué)因素。分母反映了動(dòng)態(tài)過(guò)程溶質(zhì)區(qū)帶的擴(kuò)寬對(duì)分離的影響，是色譜分離的動(dòng)力學(xué)因素。18.4.1分離度當(dāng)前第57頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

兩個(gè)峰tR

相差越大，Y越窄，Ｒ值越大，說(shuō)明分離較高。Ｒ≥１.5兩個(gè)組分能完全分開。Ｒ＝１.0兩組分能分開，滿足分析要求。Ｒ＜１.0兩峰有部分重疊。當(dāng)前第58頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)分離度與柱效能，選擇性的關(guān)系1）分離度R與柱效的關(guān)系

由色譜方程可得：18.4.2分離方程當(dāng)前第59頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)2）分離度R與選擇因子的關(guān)系改變

的方法有：降低柱溫、改變流動(dòng)相及固定相的性質(zhì)和組成。

3）分離度R分配比k的關(guān)系改變k

的方法有：適當(dāng)增加柱溫(GC)、改變流動(dòng)相性質(zhì)和組成(LC)以及固定相含量。當(dāng)前第60頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

例題1

已知物質(zhì)A和B在一根30.00cm長(zhǎng)的柱上的保留時(shí)間分別為16.40min和17.63min。不被保留組分通過(guò)該柱的時(shí)間為1.30min。峰底寬度分別為1.11min和1.21min，計(jì)算：（1）柱的分離度；（2）柱的平均塔板數(shù)；當(dāng)前第61頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)解:(1)柱的分離度

(2)柱的平均塔板數(shù)

n=16(16.40/1.11)2=3493n=16(17.63/1.21)2

=3397n平均=(3493+3397)/2=3445當(dāng)前第62頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)

例2:用一根2m長(zhǎng)色譜柱將組分A、B分離，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下：空氣保留時(shí)間30s；A峰保留時(shí)間230s；B峰保留時(shí)間250s；兩峰的峰底寬25s。求：色譜柱的理論塔板數(shù)n；A、B各自的分配比；相對(duì)保留值α；兩峰的分離度R；若將兩峰完全分離，柱長(zhǎng)應(yīng)該是多少？

當(dāng)前第63頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)[解]：n=16(tR/W)2=16(250/25)2=1600

kA=t′RA/tM=(230-30)/30=6.7

kB=t′RB/tM=(250-30)/30=7.3

α

=t′RB/t′RA=220/200=1.1

R=(t′RB-t′RA)/W=(220-200)/25=0.8L=n×H對(duì)同一個(gè)色譜柱,H是一定的

L∝n∝R2L=2×(1.5/0.8)2≈7m當(dāng)前第64頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)18.5.1定性分析定性分析的任務(wù)是確定色譜圖上各個(gè)峰代表什么物質(zhì)。

1.利用保留值與已知物對(duì)照定性（1）利用保留時(shí)間定性在相同色譜條件下，將標(biāo)準(zhǔn)物和樣品分別進(jìn)樣，兩者保留值相同，可能為同一物質(zhì)。

18.5定性和定量分析當(dāng)前第65頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)當(dāng)前第66頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)（2）利用峰高增量定性若樣品復(fù)雜，流出峰距離太近，或操作條件不易控制，可將已知物加到樣品中，混合進(jìn)樣，若被測(cè)組分峰高增加了，則可能含該已知物。（3）利用雙色譜系統(tǒng)定性通過(guò)改變色譜條件來(lái)改變分離選擇性，使不同物質(zhì)顯示不同保留值。例：選用極性差別較大的兩種不同固定液來(lái)制備色譜柱，不同物質(zhì)具有不同保留值當(dāng)前第67頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)2

其它定性方法—沸點(diǎn)規(guī)律

在一定色譜條件下,同族具有相同碳數(shù)的碳鏈異構(gòu)體,其調(diào)整保留時(shí)間的對(duì)數(shù)與其沸點(diǎn)呈線性關(guān)系

lgtR’=A2Tb+C2

A2、C2

均為常數(shù)；Tb

為組分的沸點(diǎn)（K）根據(jù)同族同碳數(shù)碳鏈異構(gòu)體中幾個(gè)已知組分的調(diào)整保留值及其沸點(diǎn)，可推知同族中具有相同碳數(shù)的其它異構(gòu)體的調(diào)整保留值當(dāng)前第68頁(yè)\共有79頁(yè)\編于星期四\10點(diǎn)3.與其它分析儀器聯(lián)用的定性方法小型化的色譜質(zhì)譜聯(lián)用儀（GC-MS；LC-MS）色譜-紅外光譜儀聯(lián)用儀；SampleSample

58901.0DEG/MINHEWLETTPACKARDHEWLETTPACKARD5972AMassSelectiveDetectorDCBA

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