色譜析法概論

1、色譜分析法概論本章主要內(nèi)容w 色譜法的分類與發(fā)展w 色譜過程與基本原理w 基本類型色譜方法及其分離機(jī)制w 色譜法基本理論色譜法分類色譜法分類w 1.按流動(dòng)相與固定相的分子聚集狀態(tài)分類 氣相色譜、液相色譜、超臨界流體色譜。w 2.按操作形式分類 柱色譜、平面色譜、毛細(xì)管電泳w 3.按色譜的分離機(jī)制分類 分配色譜、吸附色譜、離子交換色譜、空間 排阻色譜色譜的流出曲線和有關(guān)概念色譜的流出曲線和有關(guān)概念h0.05habw0.05hwh/21 色譜峰色譜峰 對(duì)稱因子對(duì)稱因子 fs= w0.05h / 2a = (a+b) / 2a對(duì)稱因子（對(duì)稱因子（fs） fs=w0.05h/2a w0.05h為為0.

2、05倍峰高處的倍峰高處的峰寬，峰寬， fs=0.951.05為對(duì)稱峰；為對(duì)稱峰；fs0.95為前沿峰；為前沿峰；fs1.05為為拖尾峰。拖尾峰。2 基線基線 在操作條件下，沒有組分流出時(shí)的流出曲線為在操作條件下，沒有組分流出時(shí)的流出曲線為基線基線3保留值保留值totr1tr2tr1tr21)保留時(shí)間（保留時(shí)間（tr） 從進(jìn)樣開始到某個(gè)組分的色譜峰頂從進(jìn)樣開始到某個(gè)組分的色譜峰頂點(diǎn)的時(shí)間點(diǎn)的時(shí)間2)死時(shí)間（死時(shí)間（to） 分配系數(shù)為分配系數(shù)為0的組分的保留時(shí)間的組分的保留時(shí)間3)調(diào)整保留時(shí)間（調(diào)整保留時(shí)間（tr） tr= tr-to 定性參數(shù)定性參數(shù)4)保留體積（保留體積（vr） vr= trf

3、c fc-載氣流速載氣流速5)死體積（死體積（vo）vo= tofc vo越大，色譜峰擴(kuò)張，柱效越大，色譜峰擴(kuò)張，柱效降低降低6)調(diào)整保留體積（調(diào)整保留體積（vr） vr= vr-vo或或vr= trfcix = 100z + nlgtr(x) - lgtr(z)lgtr(z+n) - lgtr(z)ix-待測組分的保留指數(shù)z, z+n-正構(gòu)烷烴對(duì)的碳數(shù)7) 相對(duì)保留值相對(duì)保留值 兩組分的調(diào)整保留值之比兩組分的調(diào)整保留值之比r2,1=tr2/ tr1=vr2/ vr1 8) kovats保留指數(shù)保留指數(shù)hw1 /2 w12h0.607h4 色譜區(qū)域?qū)挾龋ㄖ?shù)）色譜區(qū)域?qū)挾龋ㄖ?shù)） 標(biāo)準(zhǔn)

4、差標(biāo)準(zhǔn)差（表示組分被帶出色譜柱的分散程度）：（表示組分被帶出色譜柱的分散程度）：0.607倍峰高處。倍峰高處。 峰高處寬度的一半。峰高處寬度的一半。小，峰窄，分散程度低，柱小，峰窄，分散程度低，柱效高。效高。 半峰寬（半峰寬（w1/2）：半峰高處峰的寬度）：半峰高處峰的寬度 w1/2=2.355 峰寬（峰寬（w）：衡量柱效的參數(shù)）：衡量柱效的參數(shù) w=1.699 w1/2 或或 w= 45 分離度分離度（一）定義：相鄰二色譜峰峰尖距離對(duì)峰寬均值的（一）定義：相鄰二色譜峰峰尖距離對(duì)峰寬均值的倍數(shù)為分離度倍數(shù)為分離度 r =tr2 - tr1(w1 + w2) / 2 r- 分離度 tr1, tr

5、2-組分1, 2的保留時(shí)間 w1, w2-組分1, 2的峰寬tr2-tr1w1w2r1, 峰重疊，未分開峰重疊，未分開r = 1, 認(rèn)為基本分開，認(rèn)為基本分開，4分分離離r = 1.5, 兩峰完全分離，兩峰完全分離，6分分離離 1相平衡參數(shù)相平衡參數(shù) 分配系數(shù)分配系數(shù)(k) 分配平衡后，組分在固定相分配平衡后，組分在固定相(s)與流動(dòng)相與流動(dòng)相(m)中濃度之比稱為分配系數(shù)中濃度之比稱為分配系數(shù) k = cs / cm 與組分、流動(dòng)相、固定相與組分、流動(dòng)相、固定相的性質(zhì)和溫度有關(guān)的性質(zhì)和溫度有關(guān) cs-組分在固定相組分在固定相(s) 中濃度中濃度cm-組分在流動(dòng)相組分在流動(dòng)相(m)中濃度中濃度

6、2. 容量因子容量因子k k表示組分在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量表示組分在固定相和流動(dòng)相中的質(zhì)量之比之比 k = ms / mm = csvs / cmvm = kvs / vmvm為色譜柱中流動(dòng)相的體積，為色譜柱中流動(dòng)相的體積，vm=v0，vs為柱中固定為柱中固定相的體積相的體積 在色譜柱中在色譜柱中, 設(shè)設(shè)r表示溶質(zhì)分子在流動(dòng)相中的幾率表示溶質(zhì)分子在流動(dòng)相中的幾率, 因?yàn)橐驗(yàn)槿苜|(zhì)溶質(zhì)分子只有出現(xiàn)在流動(dòng)相才能隨著流動(dòng)相移動(dòng)分子只有出現(xiàn)在流動(dòng)相才能隨著流動(dòng)相移動(dòng)r = u / uo u-組分的移動(dòng)速度組分的移動(dòng)速度 uo-流動(dòng)相的移動(dòng)流動(dòng)相的移動(dòng)速度速度設(shè)柱長為設(shè)柱長為l, u = l / tr

7、uo = l / to流動(dòng)相通過整個(gè)色譜柱的時(shí)間流動(dòng)相通過整個(gè)色譜柱的時(shí)間to, 溶質(zhì)分子通過整個(gè)色溶質(zhì)分子通過整個(gè)色譜柱的譜柱的時(shí)間時(shí)間tr , tr = l / u = l / ruo = to / r = to(1+kvs /vm) = to(1+k)所以所以 k = (tr to)/ to = tr / to分配系數(shù)不等是分離的前提分配系數(shù)不等是分離的前提設(shè)兩個(gè)組分的混合物設(shè)兩個(gè)組分的混合物 如果如果ka = kb, tr = 0, 組分組分a,b不可分開不可分開ka kb, tr 0, 組分組分a,b可分開?？煞珠_。ka kb，則，則b先流出色譜柱先流出色譜柱w 分配色譜：利用被分離

8、組分在固定相或流動(dòng)相中的溶解度差異實(shí)現(xiàn)分離。 狹義分配系數(shù) k=cs/cm=(xs/vs)/(xm/vm) 洗脫順序：在固定相中溶解度大的后洗脫下來。w 吸附色譜：利用被分離組分對(duì)固定相表面吸附中心吸附能力的差異實(shí)現(xiàn)分離。 試樣中組分與流動(dòng)相分子爭奪吸附劑表面吸附中心的過程。 xm+nya=xa+nym ka=xaymn/xmyanw 離子交換色譜：被分離組分離子交換能力的差異而實(shí)現(xiàn)分離 ka/b=ka/kbw 空間排阻色譜 ：根據(jù)被分離組分的線團(tuán)尺寸而進(jìn)行分離。 色譜法基本理論塔板理論塔板理論 （一）基本假設(shè)（一）基本假設(shè) 1組分在一個(gè)塔板高度內(nèi)兩相間達(dá)到平衡組分在一個(gè)塔板高度內(nèi)兩相間達(dá)到平

9、衡 2間間歇式歇式 3忽略縱向擴(kuò)散忽略縱向擴(kuò)散 4分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù) （二）正態(tài)分布（二）正態(tài)分布 正態(tài)分布方程正態(tài)分布方程 因此曲線上組分濃度（因此曲線上組分濃度（c）與時(shí)間）與時(shí)間(t)的關(guān)系符合正態(tài)分布的關(guān)系符合正態(tài)分布方程方程討論：討論：(1) (2)ttr 或或ttr, ccmax22202rttecc三）理論塔板高度和理論塔板數(shù)三）理論塔板高度和理論塔板數(shù) h =2 / l, n = l / h l-柱長，柱長，n-理論塔板數(shù)，理論塔板數(shù)，n大，柱效高大，柱效高 n=( tr/)2, n=5.54(tr/ w1/2)2, n=16(tr/ w)2， h

10、=l/n n -理論塔板數(shù)理論塔板數(shù) ， h-理論塔板高度理論塔板高度neff =( tr/)2, neff =5.54(tr/ w1/2) 2, neff =16(tr/ w)2 ， heff = l / neffneff -有效理論塔板數(shù)有效理論塔板數(shù) ， heff -有效理論塔板高有效理論塔板高度度速率理論w 塔板理論在解釋流出曲線的形狀、組分的分離及評(píng)價(jià)柱效是成功的。但是忽略了組分在塔板中的分配平衡及縱向擴(kuò)散。van deemter方程式方程式h = a + b/u + cuh-塔板高度塔板高度 a-渦流擴(kuò)散系數(shù)渦流擴(kuò)散系數(shù) b-縱向（分子）擴(kuò)縱向（分子）擴(kuò)散系數(shù)散系數(shù) u-載氣的線速度載氣的線速度 c-傳質(zhì)阻抗系數(shù)傳質(zhì)阻抗系數(shù)u = l/to (cm/min)影響塔板高度的動(dòng)力學(xué)因素影響塔板