色譜法分離原理2PPT課件

1、18.1 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： 1.1.沉淀法 是利用物質(zhì)溶解度的不同而進(jìn)行分離。 2.2.蒸餾法 是利用有機(jī)物沸點(diǎn)的差異進(jìn)行分離。 3.3.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。第1頁(yè)/共76頁(yè) 一一 色譜分析法簡(jiǎn)介色譜分析法簡(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。 Micha

2、el Tswett(1872-1919),a Russian botanist , discovered the basic principles of column chromatography. He separatedplantpigments by eluting a mixture of the pigme-nts on a column of calcium carbonate. Thevarious pigments separated into colored ba-nds; hence the name chromatography.第2頁(yè)/共76頁(yè)植物色素分離圖示第3頁(yè)/共

3、76頁(yè)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(lèi) 色譜法可從不同的角度進(jìn)行分類(lèi)：1.按流動(dòng)相與固定相的分子聚集狀態(tài)分類(lèi) 在色譜法中流動(dòng)相可以是氣體、液體和超臨界流體(gas chromatography,GC、liquid chromatography,LC、supercritical fluid chromatography,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。第4頁(yè)/共76頁(yè)2.2.按操作形式分類(lèi) 柱色譜法(column chromatography)是將固定相裝柱管內(nèi)構(gòu)成色譜柱，色譜過(guò)程在

4、色譜柱內(nèi)進(jìn)行。按色譜柱的粗細(xì)等，又可分為填充柱(packed column)色譜法、毛細(xì)管柱(capillary column)色譜法及微填充柱(microbore packedcolumn)色譜法等類(lèi)別。 第5頁(yè)/共76頁(yè)3.按色譜過(guò)程的分離機(jī)制分類(lèi) 可 分 為 分 配 色 譜 法 ( p a r t i t i o n chromatography)、吸附色譜法(adsorption chromatography)、離子交換色譜法(ion exchange chromatography，IEC)、空間排阻色譜法(steric exclusionchromatography，SEC)及親合色

5、譜法(affinity chromatography)等類(lèi)型。第6頁(yè)/共76頁(yè)色譜法簡(jiǎn)單分類(lèi)如下表:色譜法氣相色譜法填充柱色譜法毛細(xì)管色譜法（GC）GLCGSC液相色譜法（LC）平板色譜柱色譜法經(jīng)典液相柱色譜法高效液相色譜法（HPLC）薄層色譜法（TLC）紙色譜法SECLSCLLCLLCSECLSCIECLLC高效毛細(xì)管電泳法（HPCE）超臨界流體色譜法（SFC）第7頁(yè)/共76頁(yè)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: 024681012024681002468101202468100246810120246810第8頁(yè)/共76頁(yè) 一 基線 在實(shí)驗(yàn)條件下，色譜柱后僅

6、有純流動(dòng)相進(jìn)入檢測(cè)器時(shí)的流出曲線稱(chēng)為基線。 使基線發(fā)生細(xì)小的波動(dòng)的現(xiàn)象稱(chēng)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。 第9頁(yè)/共76頁(yè)二 峰高（h h） 色譜峰頂點(diǎn)與基線的距離叫峰高?？捎胢m,mV,mA表示。 h第10頁(yè)/共76頁(yè) 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)挾鹊?1頁(yè)/共76頁(yè) 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

7、面積。 對(duì)于對(duì)稱(chēng)的色譜峰 A=1.065hW1/2 對(duì)于非對(duì)稱(chēng)的色譜峰 A=1.065h(W0.15+W0.85)/2第12頁(yè)/共76頁(yè) 五 保留值 組分在色譜柱中停留的數(shù)值，可用時(shí)間t 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)(1)比移值 Rf=ux/u=nm/(nm+ns)(2)(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。第13頁(yè)/共76頁(yè) (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

8、的滯留時(shí)間。即 RMRtttRtMtLu 柱長(zhǎng)死時(shí)間第14頁(yè)/共76頁(yè)(5) (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) (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。MMcoVt F其中，F(xiàn)co為柱出口的載氣流速（mL/min) RRcoVtF第15頁(yè)/共76頁(yè) (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。MRRRcoVVVtF

9、RMcoVtFRV222,111RRRRtVrtVRVRt.RiRii sRsRstVtV第16頁(yè)/共76頁(yè) 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：( )( )RSt it s 1, 又稱(chēng)選擇因子第17頁(yè)/共76頁(yè) （9 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100100，如正己烷、正庚烷的保留指數(shù)分別為600600和700700。 被測(cè)物質(zhì)的保留指數(shù)I IX X可采用兩個(gè)相鄰正構(gòu)烷烴的保留

10、指數(shù)進(jìn)行測(cè)定 將碳數(shù)為n n和n+1n+1的正構(gòu)烷烴加到被測(cè)物質(zhì)x x中進(jìn)行色譜分析，測(cè)得它們的保留值第18頁(yè)/共76頁(yè)保留指數(shù)計(jì)算方法)lglglglg100,111RnRnRnRxxRnRxRnRxRnRnttttnIxtttttt（的保留指數(shù)被測(cè)物質(zhì)，且和利用上式求出未知物的保留指數(shù)與文獻(xiàn)值對(duì)照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)第19頁(yè)/共76頁(yè) 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 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

11、配達(dá)平衡時(shí)的濃度之比值，即smccK 溶質(zhì)在固定相中的濃度溶質(zhì)在流動(dòng)相中的濃度第20頁(yè)/共76頁(yè) K與，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第21頁(yè)/共76頁(yè) 2. 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(chēng)為分配比。它反映了組分在柱中的遷移速率。又稱(chēng)保留因子。也叫容量因子或容量比。 smmmssmmcVkc V組分在固定相中的質(zhì)量組分在流動(dòng)相中的質(zhì)量k也等于組分的校正保留時(shí)間與死時(shí)間的比值RMtkt第22頁(yè)/共76頁(yè) 3.3. K 與與 k 的關(guān)

12、系：的關(guān)系： 稱(chēng)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 3 5； 對(duì) 毛 細(xì) 管 柱 ，=60600。 注意：注意：K K 或或 k k 反映的是某一組分在兩相反映的是某一組分在兩相間的分配；而間的分配；而 是反映兩組分間的分離情況！是反映兩組分間的分離情況！當(dāng)兩組分當(dāng)兩組分 K K 或或 k k 相同時(shí)，相同時(shí)， =1=1 時(shí)，兩組分時(shí)，兩組分不能分開(kāi)；當(dāng)兩組分不能分開(kāi)；當(dāng)兩組分 K K 或或 k k 相差越大時(shí)，相差越大時(shí)， 越大，分離得越好。也就是說(shuō)，兩組分在兩相越大，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。間的分配

13、系數(shù)不同，是色譜分離的先決條件。 和和 k k 是計(jì)算色譜柱分離效能的重要參數(shù)是計(jì)算色譜柱分離效能的重要參數(shù)！/sssmmmmscmVVKkkcmVV第23頁(yè)/共76頁(yè) 例1:1:從色譜測(cè)得組分1 1流出時(shí)間為16min30s，組分2 2流出時(shí)間為26min，空氣流出時(shí)間為1min30s，求： （1 1） 組分2 2對(duì)組分1 1的相對(duì)保留時(shí)間 （2 2） 色譜柱對(duì)組分1 1的容量比 （3 3） 組分2 2的分子在固定相中停留時(shí)間 解解 ：(1) 2,1=(tR2-tM)/(tR1-tM) =(26.0-1.5)/(16.5-1.5)=1.63 (2) k=(tR1-tM)/tM=(16.5-1

14、.5)/1.5=10.0 (3) tR2=26.0-1.5=24.5min第24頁(yè)/共76頁(yè)色譜流出曲線的意義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)挾壬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25頁(yè)/共76頁(yè)18.3 色譜法基本理論18.3.1 塔板理論塔板理論 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。 第26頁(yè)/共76頁(yè)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)

15、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27頁(yè)/共76頁(yè) ( (一）色譜分離過(guò)程：第28頁(yè)/共76頁(yè)第29頁(yè)/共76頁(yè)( (二) ) 色譜流出曲線方程21222RRVVNVRNMceV12max2RNMcV22maxRRVVNVcce22maxRRttNtcce第30頁(yè)/共76頁(yè) ( (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 L，每一個(gè)塔板高度H 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 n 表示。 n =L/H 或 H=L/n H越小，n越多，分離效果越好，用

16、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 第31頁(yè)/共76頁(yè) 有時(shí)n 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n 有效n理 = 5.54 (tR/W1/2)2=16 (tR/W)2 H理n 理第32頁(yè)/共76頁(yè)(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)，

17、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。第33頁(yè)/共76頁(yè) 塔板理論的成功之處，提出了計(jì)算理論塔板高度、塔板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(kāi)創(chuàng)性，但有一定局限數(shù)的公式及評(píng)價(jià)柱效的方法，具有開(kāi)創(chuàng)性，但有一定局限性性: :塔板理論無(wú)法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。塔板理論無(wú)法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。第34頁(yè)/共76頁(yè) 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)

18、，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。18.3.2 速率理論范弟姆特方程式： 第35頁(yè)/共76頁(yè)18.3.2.1 氣相色譜的速率理論1 渦流擴(kuò)散項(xiàng)渦流擴(kuò)散項(xiàng)(12) 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(jiàn)，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。第36頁(yè)/共76頁(yè) 展寬程度以1 12 2表示：1 12 2 =2 =2 dpLdpL 其中dpdp填充物平均直徑； 填充不規(guī)則因子。 減小1 12 2 ：固定相顆粒應(yīng)適當(dāng)細(xì)小、均勻填充要均勻。 對(duì)于空

19、心毛細(xì)管柱，無(wú)渦流擴(kuò)散，即1 12 2=0=0。 第37頁(yè)/共76頁(yè) 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 2）分子擴(kuò)散項(xiàng)2 22 2 （縱向擴(kuò)散項(xiàng)） 第38頁(yè)/共76頁(yè) 22 是填充柱內(nèi)流動(dòng)相擴(kuò)散路徑彎曲的因素，也稱(chēng)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)（cm2s-1）。 Dg 氣相擴(kuò)散系數(shù)比液相擴(kuò)散系數(shù)Dm大的多（約105倍）第39頁(yè)/共76頁(yè) 減小縱向擴(kuò)散項(xiàng)22采取措施： 適當(dāng)提高流動(dòng)相流速u(mài) u，減小保留時(shí)間 用相對(duì)分子質(zhì)量較大的氣體作流動(dòng)相。 適當(dāng)

20、降低柱溫c c . .1DMr第40頁(yè)/共76頁(yè) 3 32 2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 3）流動(dòng)相傳質(zhì)阻力項(xiàng)3 32 2和固定相傳質(zhì)阻力項(xiàng)4 42 2 222320.01(1)pgdkL ukD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3 32 2, ,提高柱效。第41頁(yè)/共76頁(yè) 4 42 2 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22423(1)fSdkL u

21、kD第42頁(yè)/共76頁(yè)減小42采取措施： 降低固定液的含量, ,可以降低液膜厚度, ,但k k隨之變小, ,又會(huì)使42增大。 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。 降低固定液液膜厚度( (42df2) )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。 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。 第43頁(yè)/共76頁(yè) 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

22、動(dòng)相流速一定時(shí):、最小時(shí)，才小，n 才最高，柱效高。、最大時(shí)，才大，n 才最小，柱效低。BHACuu第44頁(yè)/共76頁(yè)為提高柱效，小，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：）采用適當(dāng)小而均勻的載體，柱填充應(yīng)均勻。）固定液液膜薄而均勻，并且不宜流失。）載氣流速小的時(shí)候，u u是影響的主要因素，選r r大的載氣，；載氣流速大的時(shí)候，C Cu u是影響的主要因素，選r r小的載氣，H H2 2，NeNe）采用適當(dāng)?shù)闹鶞亍?氣相色譜氣相色譜 uDskkdDdkkuDdHfgpgp)1(32)1(01. 02222222第45頁(yè)/共76頁(yè)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

23、改, ,也使用于液相色譜, ,其板高方程可寫(xiě)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. .12221sfsmpdMMepsMMPC dC dC DDHuC dDDC d uu ()()()() ()第46頁(yè)/共76頁(yè) 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 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

24、系數(shù);(2) 減小填料的粒徑;(3) 減小流動(dòng)相的流速.1epC d2MMPDC d u第47頁(yè)/共76頁(yè)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45個(gè)數(shù)量級(jí),因此在液相色譜中,分子擴(kuò)散項(xiàng)通?？梢院雎圆挥?jì).(1)減小減小DM即組分在流動(dòng)相的擴(kuò)散系數(shù)即組分在流動(dòng)相的擴(kuò)散系數(shù);(2)增大流動(dòng)相的流速增大流動(dòng)相的流速. 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)增大增大DS即組分在固定相的擴(kuò)散系數(shù)即組分在固定相的擴(kuò)散系數(shù);(2)減小減小df即固定相層的厚度即固定相層的厚度;(3)減小流動(dòng)相的流速減小流動(dòng)相的流速.第48頁(yè)/共76頁(yè)項(xiàng)是流動(dòng)相停滯區(qū)域

25、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)增大增大DM即組分在流動(dòng)相的擴(kuò)散系數(shù)即組分在流動(dòng)相的擴(kuò)散系數(shù);(2)減小填料的粒徑減小填料的粒徑;(3)減小流動(dòng)相的流速減小流動(dòng)相的流速.第49頁(yè)/共76頁(yè)綜合分析，提高液相色譜柱效的因素可歸納為：增大增大DM和和DS即組分在流動(dòng)相和固定相的擴(kuò)散系即組分在流動(dòng)相和固定相的擴(kuò)散系數(shù)數(shù);減少填料的孔穴深度減少填料的孔穴深度;采用低黏度的流動(dòng)相采用低黏度的流動(dòng)相;適當(dāng)提高柱溫適當(dāng)提高柱溫;減小填料的粒徑減小填料的粒徑減小流動(dòng)相的流速減小流動(dòng)

26、相的流速減小減小df即固定相層的厚度即固定相層的厚度LC塔板高度的形式與塔板高度的形式與GC一致，其主要區(qū)別在于一致，其主要區(qū)別在于擴(kuò)展擴(kuò)展項(xiàng)可以忽略，影響柱效的主要因素是傳質(zhì)項(xiàng)。項(xiàng)可以忽略，影響柱效的主要因素是傳質(zhì)項(xiàng)。第50頁(yè)/共76頁(yè)HuGC（a）LC（b）GCGC（a a）u u有一最低點(diǎn)有一最低點(diǎn)u u最佳最佳；u u小小或或u u大大，H H都大都大LCLC（b b）u u沒(méi)有最低點(diǎn)；沒(méi)有最低點(diǎn)； u u大大，H H增大不多，因增大不多，因此可用較高的流速，提高分析速度此可用較高的流速，提高分析速度第51頁(yè)/共76頁(yè)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

27、. . a.a.柱前展寬：主要由進(jìn)樣所引起；b.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. . 第52頁(yè)/共76頁(yè)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cms-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cm2s-1. . 采用低黏度的流動(dòng)相采用低黏度的流動(dòng)相; ; 適當(dāng)提高柱溫適當(dāng)提高柱溫; ; 采用半徑小的管道采用半徑小的管道. .224exMr uHDu第53頁(yè)/

28、共76頁(yè)18.4 組分分離基本分離方程 柱效能和選擇性柱效能和選擇性 柱效能柱效能指色譜柱在分離過(guò)程中的分離效能，常用n，來(lái)描述。 選擇性選擇性描述兩個(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.第54頁(yè)/共76頁(yè)色譜分離中的四種典型情況色譜分離中的四種典型情況分離效果差，柱效低，分離效果差，柱效低，選擇性（選擇性（ ）差）差 完全分離，柱效高，完全分離，柱效高，峰窄，選擇性（峰窄，選擇性（ ）差差 ；完全分離，選擇性完全分離，選擇性（ ）好，柱效低，峰）好，柱效低，峰寬寬完全分離，柱效高，完全分離，柱效高，選擇性（選擇性（ ）好）好第55頁(yè)/共76頁(yè)一一 分離度

29、分離度色譜柱的總分離效能指標(biāo)色譜柱的總分離效能指標(biāo) 1.1.定義：相鄰兩個(gè)峰的保留值之差與兩峰寬度平均值之比v分子反映了溶質(zhì)在兩相中分配行為對(duì)分離的影響，分子反映了溶質(zhì)在兩相中分配行為對(duì)分離的影響，是色譜分離的是色譜分離的熱力學(xué)因素?zé)崃W(xué)因素。v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，是色譜分離的響，是色譜分離的動(dòng)力學(xué)因素動(dòng)力學(xué)因素。2121()/ 2RRttRWW18.4.1 分離度第56頁(yè)/共76頁(yè) 兩個(gè)峰兩個(gè)峰t tR R 相差越大，相差越大，Y Y越窄，值越大，越窄，值越大，說(shuō)明分離較高。說(shuō)明分離較高。 .5 .5 兩個(gè)組分能完全分開(kāi)。兩

30、個(gè)組分能完全分開(kāi)。 .0 .0 兩組分能分開(kāi)，滿足分析要兩組分能分開(kāi)，滿足分析要求。求。 .0 .0 兩峰有部分重疊。兩峰有部分重疊。2121()/2RRttRYY第57頁(yè)/共76頁(yè) 分離度與柱效能，選擇性的關(guān)系分離度與柱效能，選擇性的關(guān)系1 1）分離度）分離度R 與柱效的關(guān)系與柱效的關(guān)系 由色譜方程可得：由色譜方程可得：2111222()RnLRnL22141knRk18.4.2 分離方程第58頁(yè)/共76頁(yè) 2 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 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

31、變流動(dòng)相性質(zhì)和組成( (LC)以及固定相含量。22222116()()1knRk22141knRk第59頁(yè)/共76頁(yè) 例題1 已知物質(zhì)A和B在一根30.00 cm長(zhǎng)的柱上的保留時(shí)間分別為16.40 min和17.63 min。不被保留組分通過(guò)該柱的時(shí)間為1.30 min。峰底寬度分別為1.11 min和1.21 min，計(jì)算： （1）柱的分離度； （2）柱的平均塔板數(shù)；第60頁(yè)/共76頁(yè)解:(1)柱的分離度 (2)柱的平均塔板數(shù) n=16(16.40/1.11)2 = 3493 n=16(17.63/1.21)2 = 3397 n平均=(3493 + 3397)/2 = 3445212117.

32、63 16.401.06()/ 2(1.11 1.21)/ 2RRbbttRWW第61頁(yè)/共76頁(yè) 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；兩峰的分離度R；若將兩峰完全分離，柱長(zhǎng)應(yīng)該是多少？ 第62頁(yè)/共76頁(yè) 解解 ：n=16(tR/W)2=16(250/25)2=1600 kA=tRA/tM=(230-30)/30=6.7 kB=tRB/tM=(250-30)/30=7.3 = tRB/ tRA=220/200=1.1 R=( t

33、RB - tRA)/W=(220-200)/25=0.8 L=nH 對(duì)同一個(gè)色譜柱,H是一定的 LnR2 L=2(1.5/0.8)27m第63頁(yè)/共76頁(yè)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)。 1.1.利用保留值與已知物對(duì)照定性（1 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 定性和定量分析第64頁(yè)/共76頁(yè)第65頁(yè)/共76頁(yè)（2 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 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)具有不同保留值第66頁(yè)/共76頁(yè)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 lg tR=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