儀器分析7色譜概論

1.色譜法(Fa)分類2.色譜的基本概念3.色譜分離的基本理論4.色譜定性和定量的方法主要內(nèi)容第一頁，共一百零一頁。概(Gai)述色譜分析法簡稱色譜法，也稱層析法,是一種物理的或物理化學的分離分析方法。利用試樣中共存組分之間的吸附、分配、交換、遷移速率以及其它性能上的差異，先將它們分離，而后通過檢測器按一定順序進行分析測定。色譜法已廣泛應用于各個領(lǐng)域，成為多組分混合物的最重要的分離分析方法。具有高靈敏度、高選擇性、高效能、分析速度快及應用范圍廣等優(yōu)點。第二頁，共一百零一頁。概(Gai)述最早的色譜是在1903年，由俄國植物學家茨維特(Tswett)所創(chuàng)造。他在研究葉子的組成時，用碳酸鈣作固定相，把葉子的乙醚提取物加入到固定相中，用石油醚不斷洗脫，由此而把提取物中復雜的化學成分分離開來，并命名其“色譜”。其中：玻璃管-----色譜柱碳酸鈣-----固定相石油醚-----流動相第三頁，共一百零一頁。概(Gai)述第四頁，共一百零一頁。概(Gai)述如今，色譜法不僅用于有色物質(zhì)的分離，而且大量用于無色物質(zhì)的分離。所以色譜法已經(jīng)失去原來的含義。但是，現(xiàn)在仍沿用色譜法這個名稱。所以說，色譜法具有分離及分析兩種功能。它是分析混合物最有力的手段。第五頁，共一百零一頁。按流動相的狀態(tài)分為：(1)氣相色譜(GC)：流動相為氣體(Ti)（稱為載氣）；(2)液相色譜(LC)：流動相為液體；(3)超臨界色譜(SFC)：流動相為超臨界流體；按固定相的不同：(1)氣相色譜分為：氣固色譜（GSC）和氣液色譜（GLC）；(2)液相色譜分為：液固色譜（LSC）和液液色譜（LLC）；1.色譜法分類1.1按兩相狀態(tài)不同分類：第六頁，共一百零一頁。1.色(Se)譜法分類氣相色譜液相色譜超臨界色譜第七頁，共一百零一頁。柱色譜法：固定相裝在(Zai)管柱內(nèi)的色譜法平面色譜法：（1）紙色譜法

（2）薄層色譜法(thinlayerchromatography)

1.色譜法分類1.2按操作形式不同分類：第八頁，共一百零一頁。1.色譜(Pu)法分類薄層色譜柱色譜紙色譜第九頁，共一百零一頁。1.色(Se)譜法分類1.3按分離原理不同分類：吸附色譜法：利用被分離組分對固定相表面吸附中心吸附能力的差別而實現(xiàn)分離的。分配色譜法：利用被分離組分在固定相與流動相中的分配系數(shù)的差別而實現(xiàn)分離的。離子交換色譜法：不同離子與固定相相反電荷間的作用力大小不同。體積排阻色譜法：固定相孔徑不同，把樣品組分按分子大小分開。第十頁，共一百零一頁。1.色(Se)譜法分類親和色譜法：利用固定相上連接與待分離的物質(zhì)有一定結(jié)合能力的分子，并且它們的結(jié)合是可逆的，根據(jù)結(jié)合性的差異實現(xiàn)分離的色譜方法?；瘜W鍵和色譜法：采用化學鍵合相作固定相的液相色譜法。第十一頁，共一百零一頁。1.色譜法分(Fen)類毛細管電泳法：是以彈性石英毛細管為分離通道，以高壓直流電場為驅(qū)動力，依據(jù)樣品中各組分之間淌度和分配行為上的差異而實現(xiàn)分離的電泳分離分析方法。毛細管電色譜法：利用電滲流或電滲流結(jié)合壓力流來推動流動相的一種液相色譜法。兼具毛細管電泳及高效液相色譜的雙重分離機理，既可分離帶電物質(zhì)也可分離中性物質(zhì)。第十二頁，共一百零一頁。2.色譜(Pu)的基本概念2.1色譜過程色譜過程是物質(zhì)分子在相對運動的兩相間分配“平衡”的過程?；旌衔镏?，若各個組分被流動相攜帶移動的速率不相等，則形成差速遷移而被分離。第十三頁，共一百零一頁。2.2色譜行(Xing)為參數(shù)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(zhì)所決定的。

分配色譜中，熱力學性質(zhì)主要為分配系數(shù)和容量因子。2.色譜的基本概念第十四頁，共一百零一頁。在分配色譜中，固定相與流動相中的溶質(zhì)(Zhi)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)2.色譜的基本概念由物質(zhì)的熱力學性質(zhì)決定，給定條件下，是組分的特征值。

K在不同的分離機制中分別稱為吸附系數(shù)、分配系數(shù)、交換常數(shù)、滲透系數(shù)第十五頁，共一百零一頁。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(zhì)的量之比。若用Vs和Vm分別表示色譜柱(Zhu)中固定相和流動相的體積，則（2）容量因子2.色譜的基本概念衡量色譜柱對組分保留能力的重要參數(shù)。第十六頁，共一百零一頁。

R`被分析物在(Zai)色譜體系流動相中的分數(shù)，即遷移速度與流動相速度的比值。2.色譜的基本概念（3）保留因子第十七頁，共一百零一頁。吸附(Fu)色譜法吸附力主要是范德華力，有時也可能形成氫鍵或化學鍵。吸附法的關(guān)鍵是選擇吸附劑和展開劑。基本特點：無選擇性、可逆吸附、快速?；疽?guī)律：“相似者易于吸附”三要素：吸附劑、溶質(zhì)(被分離物)、溶劑?；驹恚何脚c解吸附的往復循環(huán)。物理吸附過程：吸附——解吸附——再吸附—再解析——直至分離2.色譜的基本概念2.3基礎型色譜分離機制第十八頁，共一百零一頁。分配(Pei)色譜法正相分配色譜：流動相極性小于固定相極性。極性小的組分先流出，極性大的組分后流出。用于分離極性及中等極性物質(zhì)。反相分配色譜：流動相極性大于固定相極性。極性大的組分先流出，極性小的組分后流出。應用廣泛，用于分離非極性至中等極性物質(zhì)。K差異越大，色譜分離效果越理想。2.色譜的基本概念第十九頁，共一百零一頁。2.色譜的(De)基本概念第二十頁，共一百零一頁。離子交換(Huan)色譜法帶電基團通過靜電相互作用與帶相反電荷的離子結(jié)合。如果流動相中存在其他帶相反電荷的離子，按照質(zhì)量作用定律，這些離子將與結(jié)合在固定相上的反離子進行交換。陰離子交換劑：固定相基團帶正電荷，其可與流動相交換離子為陰離子；陽離子交換劑：固定相基團帶負電荷，可與流動相交換的離子是陽離子。2.色譜的基本概念第二十一頁，共一百零一頁。2.色譜的基本概(Gai)念第二十二頁，共一百零一頁。固定相為化學惰性多孔物質(zhì)——凝膠，凝膠具有一定大小的孔穴，體積大的分子不能滲透到孔穴中去而被排阻，較早的淋洗出來；中等體積的分子部分滲透；小分子可完全滲透入內(nèi)，最后洗出色譜柱。這樣(Yang)，樣(Yang)品分子基本按其分子大小先后排阻，從柱中流出。排阻色譜法2.色譜的基本概念第二十三頁，共一百零一頁。2.色譜(Pu)的基本概念第二十四頁，共一百零一頁。2.色譜(Pu)的基本概念2.4常用術(shù)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(zhuǎn)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.色譜圖第二十五頁，共一百零一頁。2.色譜的基(Ji)本概念第二十六頁，共一百零一頁。2.色譜的基(Ji)本概念（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。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。2.色譜峰參數(shù)第二十七頁，共一百零一頁。2.色譜的基本(Ben)概念（3）峰寬色譜峰的寬度直接和分離效率有關(guān)。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(cè)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=43）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。第二十八頁，共一百零一頁。2.色譜的基本(Ben)概念（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：第二十九頁，共一百零一頁。2.色譜的基(Ji)本概念（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。第三十頁，共一百零一頁。2.色譜的基本(Ben)概念3.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)。第三十一頁，共一百零一頁。2.色(Se)譜的基本概念（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。第三十二頁，共一百零一頁。2.色譜(Pu)的基本概念（3）調(diào)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(zhì)，因此，t'R（或tR）可用于定性。第三十三頁，共一百零一頁。2.色譜的基本概(Gai)念（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(nèi)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：第三十四頁，共一百零一頁。2.色譜的基本概(Gai)念（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(diào)整保留體積指扣除死體積后的組分保留體積，表達式為：第三十五頁，共一百零一頁。（7）相對保留(Liu)值在相同操作條件下，某組份2的調(diào)整保留值與組份1的調(diào)整保留值之比，稱為相對保留值：2.色譜的基本概念由于相對保留值只與柱溫及固定相的性質(zhì)有關(guān)，而與柱徑、柱長、填充情況及流動相流速無關(guān)，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。第三十六頁，共一百零一頁。4.選擇(Ze)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(diào)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。2.色譜的基本概念式中t2′為后出峰的調(diào)整保留時間，所以這時α總是大于1的。第三十七頁，共一百零一頁。5.分離(Li)度

多組分物質(zhì)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。2.色譜的基本概念第三十八頁，共一百零一頁。

分離度(resolution，R)是衡量兩個相鄰色譜峰的分離程度的指標，定(Ding)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。2.色譜的基本概念第三十九頁，共一百零一頁。

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(zhì)；色譜峰的寬窄反映了色譜過程的動力學因素，柱效(Xiao)的高低。2.色譜的基本概念第四十頁，共一百零一頁。完全分(Fen)離R≥1.52.色譜的基本概念R=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）第四十一頁，共一百零一頁。2.色譜(Pu)的基本概念6.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?qū)挾取V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)。第四十二頁，共一百零一頁。例：一個氣相色譜柱，已知固定相的保留體積Vs=14.1mL，載氣流速為43.75mL/min。分離一個含有ABC三組分的樣品，測得組分的保留時間分別為A=1.41min，B=2.67min，C=4.18min，空氣為0.24min。試計算(Suan)：（1）死體積（假定檢測器及柱接頭等體積忽略不計）；（2）各組分的調(diào)整保留時間。解

（1）已知Fo=43.75mL/min，在忽略檢測器及柱接頭等體積的情況下,則死體積Vo=to×Fo=0.24×43.75=10.5mL。

(2)由可分別計算出三組分的調(diào)整保留時間：2.色譜的基本概念第四十三頁，共一百零一頁。3.色譜(Pu)分離的基本理論色譜分離中，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(nèi)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。3.1兩組分分離的必要條件第四十四頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基本(Ben)理論3.2等溫線

物質(zhì)在固定相與流動相之間的分布情況因溫度的影響而不同。等溫線則是在恒溫下，測定平衡狀態(tài)時物質(zhì)在固定相和流動相中的濃度而繪出的曲線，它反映兩相中物質(zhì)濃度變化的規(guī)律。第四十五頁，共一百零一頁。3.色譜(Pu)分離的基本理論等溫線一般有三種類型

線性等溫線凸型等溫線凹型等溫線第四十六頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基(Ji)本理論線性等溫線物質(zhì)在固定相中的濃度Cs與其在流動相中的濃度Cm成正比。K值在一定范圍內(nèi)保持不變，其大小與物質(zhì)濃度無關(guān)。組分的遷移速度相同，這種吸附情況可以得到對稱的色譜峰。

第四十七頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基(Ji)本理論凸型等溫線

K隨物質(zhì)濃度增加而逐漸減小。由于物質(zhì)在兩相中的遷移速度不同。與固定相結(jié)合較牢的K值大，結(jié)合較弱的K值小，分先后流出色譜。其對應的色譜峰拖尾，是色譜中較常見的類型。第四十八頁，共一百零一頁。3.色譜分(Fen)離的基本理論凹型等溫線其K隨物質(zhì)濃度增加而逐漸增加。低濃度時不易被保留，到一定濃度后保留能力增強，其對應的色譜峰為前沿峰，是色譜中較少見的類型。第四十九頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基(Ji)本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(nèi)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(nèi)，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。3.3塔板理論第五十頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基(Ji)本理論基本假設：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(nèi)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)。第五十一頁，共一百零一頁。3.色譜分(Fen)離的基本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(zhuǎn)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(zhì)量分配與轉(zhuǎn)移第五十二頁，共一百零一頁。3.色譜分離的(De)基本理論根據(jù)上述假設并結(jié)合實例進行考察，發(fā)現(xiàn)組分在色譜柱內(nèi)分離轉(zhuǎn)移次數(shù)N不多（一般不大于20次）時，組分在色譜柱內(nèi)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(nèi)各板上的量或濃度，繪制的曲線為二項式分布曲線：第五十三頁，共一百零一頁。3.色譜分離(Li)的基本理論3.流出曲線方程雖然以上假設與實際色譜過程不符，如色譜過程是一個動態(tài)過程，很難達到分配平衡；組分沿色譜柱軸方向的擴散是不可避免的。但是塔板理論導出了色譜流出曲線方程，成功地解釋了流出曲線的形狀、濃度極大點的位置，能夠評價色譜柱柱效。第五十四頁，共一百零一頁。3.色譜(Pu)分離的基本理論當N大于50時，則不能用二項式定理來計算組分在色譜柱內(nèi)各板上的量或濃度，但可由二項式定理，再經(jīng)適當?shù)臄?shù)學推導得出流出曲線方程。此時，流出曲線趨于正態(tài)分布曲線。第五十五頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基(Ji)本理論塔板方程式，也稱為流出曲線方程根據(jù)塔板理論，流出曲線可用下述正態(tài)分布方程來描述：由方程可知，當t=tR時，濃度C有極大值Cmax就是色譜峰的峰高。C為任意時間t時組分的濃度，σ為標準差，tR為保留時間，C0為組分的總量（峰面積A）第五十六頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基(Ji)本理論①當實驗條件一定時（即σ一定），峰高h與組分的量C0（進樣量）成正比，所以正常峰的峰高可用于定量分析。

②當進樣量一定時，σ越小（柱效越高），峰高越高，因此提高柱效能提高分析的靈敏度。第五十七頁，共一百零一頁。3.色譜(Pu)分離的基本理論塔板理論中，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：4.柱效方程第五十八頁，共一百零一頁。3.色譜分離(Li)的基本理論理論塔板數(shù)n與色譜峰峰寬的實驗參數(shù)有以下關(guān)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。第五十九頁，共一百零一頁。3.色譜分(Fen)離的基本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）。第六十頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基本理(Li)論1）當色譜柱長度一定時，塔板數(shù)n越大(塔板高度H越小)，被測組分在柱內(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時，應指明測定物質(zhì)3）柱效不能表示被分離組分的實際分離效果，當兩組分的分配系數(shù)K相同時，無論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無法分離。4）塔板理論無法解釋同一色譜柱在不同的載氣流速下柱效不同的實驗結(jié)果，也無法指出影響柱效的因素及提高柱效的途徑。

塔板理論的特點和不足第六十一頁，共一百零一頁。3.色譜分(Fen)離的基本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(nèi)分子擴散、傳質(zhì)過程及色譜操作參數(shù)等動力學因素的關(guān)系。3.4速率理論第六十二頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基(Ji)本理論

Martin最先指出，氣相色譜過程中溶質(zhì)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渦流擴散項縱向擴散項傳質(zhì)阻抗項第六十三頁，共一百零一頁。式中：H為塔板高度（cm）；A，B，C為與填充色譜柱有關(guān)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(zhì)阻力項，由公式可知，只有這三項較小的情況下，H才可能(Neng)小，峰形才可能(Neng)變窄，柱效才會提高；u為載氣線速度。u可近似計算為：3.色譜分離的基本理論第六十四頁，共一百零一頁。3.色譜(Pu)分離的基本理論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。第六十五頁，共一百零一頁。3.色譜(Pu)分離的基本理論第六十六頁，共一百零一頁。3.色譜分離的(De)基本理論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(guān)，流速↓，滯留時間↑，擴散↑

c.擴散系數(shù)：D∝；Mr↑，B值↓第六十七頁，共一百零一頁。3.色譜分(Fen)離的基本理論第六十八頁，共一百零一頁。3.色譜分離的(De)基本理論3）傳質(zhì)阻力項—Cu

流動相的流速越快，傳質(zhì)阻力項Cu就越大，C稱為傳質(zhì)阻力系數(shù)，為固定相傳質(zhì)阻力系數(shù)(Cs)和流動相傳質(zhì)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(zhì)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(nèi)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。第六十九頁，共一百零一頁。3.色譜分離(Li)的基本理論

由于傳質(zhì)阻力的存在，組分不能在兩相間瞬間達到平衡，結(jié)果使一些分子隨流動相較快向前移動，另一些分子稍滯后，從而導致色譜峰變寬。第七十頁，共一百零一頁。3.色譜分離(Li)的基本理論第七十一頁，共一百零一頁。3.色譜(Pu)分離的基本理論Cg：氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)k：容量因子df：液膜厚度D1：組份在液相中擴散系數(shù)Cl：液相傳質(zhì)阻力系數(shù)對于氣-液色譜k：容量因子dp：固定相顆粒直徑Dg：組分在氣相中的擴散系數(shù)第七十二頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基本理(Li)論4）載氣流速與柱效-最佳流速將相關(guān)參數(shù)代入上式，得從速率理論簡化式可以看出，A、B、Cg、C1各項系數(shù)與流速無關(guān)。唯一的變數(shù)為u。以板高按雙曲線關(guān)系隨線變化，曲線的最低稱為最佳點，與此點對應的線速稱為最佳線速（uopt），與此點對應的板高稱為最小板高（Hmin）。μopt及Hmin可由速率方程求得。第七十三頁，共一百零一頁。3.色譜分(Fen)離的基本理論載氣流速高時：傳質(zhì)阻力項是影響柱效的主要因素，流速，柱效,右圖曲線的右邊。H-u曲線與最佳流速：由于流速對這兩項完全相反的作用，流速對柱效的總影響使得存在著一個最佳流速值，即速率方程式中塔板高度對流速的一階導數(shù)有一極小值。以塔板高度H對應載氣流速u作圖，曲線最低點的流速即為最佳流速。載氣流速低時：分子擴散項成為影響柱效的主要因素，流速，柱效，右圖曲線的坐邊。第七十四頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基(Ji)本理論色譜柱填充均勻性、固定相粒度、載氣種類、載氣流速、柱溫和固定相的液膜厚度對柱效、峰擴張均有影響。顆粒直徑——A和Cu載氣流速和種類——B/u和Cu固定相的液膜厚度——Cu柱溫——B/u和Cu第七十五頁，共一百零一頁。3.色譜分離(Li)的基本理論毛細管色譜速率理論方程2.Golay方程第七十六頁，共一百零一頁。3.色譜(Pu)分離的基本理論與填充柱比較，沒有渦流擴散項，縱向擴散項中的彎曲因子等于1。傳質(zhì)阻力項的氣相傳質(zhì)阻力項是較為重要的，而對于高效薄液膜毛細管的液相傳質(zhì)項的斜率是很小的。第七十七頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基(Ji)本理論3.Giddings方程動態(tài)的流動相中的傳質(zhì)阻力系數(shù)Cm靜態(tài)的流動相中的傳質(zhì)阻力系數(shù)Csm

固定相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cs第七十八頁，共一百零一頁。3.色譜分離(Li)的基本理論3.5色譜分離方程式（1）分離度方程

R

的定義并未反映影響分離度的各種因素：

柱效n選擇因子保留因子k

對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k1k2=k，W1W2=W。因此可導出R與n（neff）、和k的關(guān)系:第七十九頁，共一百零一頁。3.色(Se)譜分離的基本理論

對具一定相對保留值的物質(zhì)對，分離度R與理論塔板數(shù)n的平方成正比。1）分離度R與柱效n的關(guān)系因此可通過增加柱長提高分離度。然而，分析時間也相應增加，且峰變寬，不利于分離。為提高柱效，用減小塔板高度H的方法比增加柱長更有效。（2）改善分離度的措施第八十頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基本(Ben)理論例:

已知物質(zhì)A和B在一根30.00cm長的柱上的保留時間分別為16.40min和17.63min。不被保留組分通過該柱的時間為1.30min。峰底礦杜分別為1.11min和1.21min。試計算：（1）柱的分離度（2）達到R=1.5所需柱長解第八十一頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基本理(Li)論代表兩個溶質(zhì)在色譜條件下的分離選擇性。若＝1，兩組分不可能分離；

略大于l，就可能實現(xiàn)分離。

越大，柱選擇性越好，對分離有利。2）分離度R與保留因子的關(guān)系第八十二頁，共一百零一頁。3.色譜分離(Li)的基本理論例如，當由1.10下降到1.05或1.02時，要保證R=1.5的分離效果，n需要相應增加3.64倍與21.5倍。由于兩組分的值與固定相、流動相的性質(zhì)直接相關(guān)，說明根據(jù)難分離物質(zhì)對的化學性質(zhì)，合理選擇固定相和流動相，增大值，對于提高難分離物質(zhì)對的分離度可起到事半功倍的作用。第八十三頁，共一百零一頁。3.色(Se)譜分離的基本理論3）分離度R與分配比k的關(guān)系

最后增大容量因子k值能改善分離情況，但同時分離時間將增長。k值超過10以后，再增大對分離度的影響不顯著，但對分離時間的影響依然明顯。所以，k值一般取2~10。第八十四頁，共一百零一頁。3.色譜分離的基本理(Li)論第八十五頁，共一百零一頁。3.色譜分離的(De)基本理論例:

在一定條件下，兩個組分的調(diào)整保留時間分別為85秒和100秒，要達到完全分離，即R=1.5。計算需要多少塊有效塔板。若填充柱的塔板高度為0.1cm，柱長是多少？解：由第八十六頁，共一百零一頁。4.色譜定性(Xing)和定量的方法4.1定量分析法被測組分的色譜峰面積或峰高與待測組分的濃度成正比是色譜法定量的依據(jù)?，F(xiàn)今的色譜儀色譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在記錄色譜圖的同時，可存儲、打印出各種參數(shù)和數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，如峰高、峰面積、保留時間等。

第八十七頁，共一百零一頁。4.色譜定性和定量的(De)方法（1）定量校正因子相同量的不同組分在同一檢測器中的響應值并不同，即相同量的不同組分產(chǎn)生不同值的峰高或峰面積，而且同一組分在不同的檢測器上也會有不同的響應值。為使色譜峰的峰面積或峰高與組分含量間建立起確定的數(shù)量關(guān)系，就需要知道二者之間的比例系數(shù)，該比例系數(shù)就是定量校正因子fi’。第八十八頁，共一百零一頁。4.色譜定性和定量的(De)方法絕對校正因子在相同色譜條件下，某一組分產(chǎn)生的色譜響應值（峰面積A或峰高h），與這一組分的質(zhì)量m成正比：

f`為該組分在檢測器上的響應斜率，是一個比例常數(shù)，稱為該組分的絕對校正因子。其物理含義是單位峰面積或單位峰高所代表的組分的量（質(zhì)量、物質(zhì)的量或體積）。第八十九頁，共一百零一頁。4.色譜(Pu)定性和定量的方法

由于各化合物的絕對校正因子不易測定，它隨實驗條件而變化，不同實驗室之間所測得的絕對校正因子往往不具有可比性，因而很少使用。實際工作中普遍采用相對校正因子。相對校正因子第九十頁，共一百零一頁。4.色譜(Pu)定性和定量的方法相對校正因子定義為某組分i與所選定的基準物質(zhì)s的絕對校正因子之比，以f表示，即:在實踐中，相對校正因子往往