色譜法基本理論(更新)

氣相色譜法色譜法基本理論點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本

色譜法基本理論一、塔板理論

二、速率理論

點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本

色譜法基本理論一、塔板理論

熱力學(xué)理論，使用相平衡觀點(diǎn)來研究色譜分離過程。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本一、塔板理論馬丁和辛格于1941年提出了塔板理論。塔板理論假設(shè)：

1．在塔板內(nèi)，樣品中某組分可以很快達(dá)到分配平衡，H稱為理論塔板高度。

2．流動相間歇式通過色譜柱，每次進(jìn)入量為一個塔板體積。

3．樣品都加在第0號塔板上，并且樣品的縱向擴(kuò)散可以忽略。

4．分配系數(shù)在各塔板上是常數(shù)。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本一、塔板理論塔板理論的內(nèi)容：當(dāng)組分在柱中的平衡次數(shù)，即理論塔板數(shù)n≥50時，可得到基本對稱的峰形曲線。對于氣相色譜，n約為103～106，流出曲線趨近正態(tài)分布曲線。試樣進(jìn)入色譜柱后，只要各組分在兩相間的分配系數(shù)有微小差異，經(jīng)過反復(fù)多次的分配平衡后，可獲得良好的分離。由塔板理論可導(dǎo)出n與半峰寬度或峰底寬度的關(guān)系。

點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本一、塔板理論理論塔板數(shù)（n）和峰寬的關(guān)系：

式中，tR與W1/2、W應(yīng)采用同一單位（時間或距離）。從公式可以看出，在tR

一定時，如果色譜峰很窄，則說明n越大，H越小，柱效能越高。理論塔板高度（H）可由色譜柱長（L）和理論塔板數(shù)來計算：點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本一、塔板理論tR一定時，峰寬越小，說明n越大（H越?。V柱的效能越高（柱效）。同一色譜柱，采用不同物質(zhì)計算可得到不同的理論塔板數(shù)。在實(shí)際應(yīng)用時，由于采用tR，沒有扣除死時間，組分在t0時間內(nèi)不參與柱內(nèi)分配。故上述理論塔板數(shù)和理論塔板高度兩公式計算出的n和H并不能充分反映柱效，盡管n很大，但色譜柱的分離效果并不好，故需引入有效塔板數(shù)和有效塔板高度點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本一、塔板理論

有效塔板數(shù):有效塔板高度:有效塔板數(shù)（neff）或有效塔板高度（Heff）是衡量柱效能指標(biāo)，能真實(shí)反映色譜柱的分離效能。

點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本一、塔板理論塔板理論的特點(diǎn)塔板理論引入了塔板數(shù)和塔板高度作為柱效的衡量指標(biāo)；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，應(yīng)指明測定物質(zhì)，同時也要注明柱壓、柱溫。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，無論該色譜柱的塔板數(shù)多大，都無法分離。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本

色譜法基本理論二、速率理論

動力學(xué)理論使用動力學(xué)觀點(diǎn)研究動力學(xué)因素對色譜分離過程和柱效的影響。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本荷蘭學(xué)者范第姆特(vanDeemter)于1956年在塔板理論的基礎(chǔ)上，建立了色譜過程的動力學(xué)理論，即速率理論，提出了范第姆特方程：式中u為流動相(載氣)的線速度；A渦流擴(kuò)散系數(shù)、B

分子擴(kuò)散項(xiàng)系數(shù)、C傳質(zhì)阻力項(xiàng)系數(shù)。

在HPLC中，H=A+Cu（B看為0）范第姆特方程式對于分離條件的選擇具有指導(dǎo)意義。它可以說明，填充均勻程度、擔(dān)體粒度、載氣種類、載氣流速、柱溫、固定相液膜厚度等對柱效、峰擴(kuò)張的影響。二、速率理論點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本二、速率理論1．渦流擴(kuò)散項(xiàng)A

渦流擴(kuò)散是氣體移動中遇到填充物顆粒時，不斷改變流動方向，而造成同組分的分子經(jīng)過不同路徑，而引起色譜峰的擴(kuò)張，如下圖所示。1.被分離的組分移動慢2.被分離的組分移動較快3.被分離的組分移動快圖16-3渦流擴(kuò)散對峰擴(kuò)展的影響點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本二、速率理論1．渦流擴(kuò)散項(xiàng)A

渦流擴(kuò)散項(xiàng)A可表示為：式中為填充不規(guī)則因子，dP為固定相顆粒的平均直徑。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本二、速率理論2．縱向擴(kuò)散項(xiàng)（分子擴(kuò)散）B

由于樣品組分被載氣帶入色譜柱后，是以“塞子”的形式存在于柱的很小一段空間中，在“塞子”的前后(縱向)存在著濃度差，而形成濃度梯度，因此勢必使運(yùn)動著的分子產(chǎn)生縱向擴(kuò)散，使峰變寬。式中，r表示擴(kuò)散阻礙因子，填充柱＜1，毛細(xì)管柱因無擴(kuò)散障礙r

＝1。Dg為組分在載氣中的擴(kuò)散系數(shù)。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本二、速率理論為降低縱向擴(kuò)散，宜選用分子量較大的載氣、控制較高流速和較低的柱溫點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本二、速率理論3．傳質(zhì)阻力項(xiàng)C被載氣帶入色譜柱后，試樣組分在兩相間溶解、擴(kuò)散、平衡的過程稱為傳質(zhì)過程，影響這個過程進(jìn)行速度的阻力，稱為傳質(zhì)阻力。傳質(zhì)阻力項(xiàng)包括氣相傳質(zhì)阻力系數(shù)Cg和液相傳質(zhì)阻力系數(shù)C1，因前者較小，所以。式中，df為固定液液膜厚度，k為容量因子，Dl為組分在固定液中的擴(kuò)散系數(shù)。流動相固液界面固定液組分分子ClCg點(diǎn)擊添