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第十二章色谱分析基础 第二节 气相色谱理论基础 色谱理论 一、塔板理论（一）分配平衡1. 分配系数（ partion factor） K 分配系数 K 的讨论 2.分配比 （partion radio）k （1）容量因子与分配系数的关系 （2） 分配比与保留时间的关系 例：用一根固定相的体积为0.148mL，流动相的体积为1.26mL的色谱柱分离A,B两个组分，它们的保留时间分别为14.4min，15.4min，不被保留组分的保留时间为4.2min，试计算：（1）各组分的容量因子（2）各组分的分配系数（3）AB两组分的选择因子rB,A 解：（1）kA=(14.4min-4.2min)/4.2min=2.43 kB=(15.4min-4.2min)/4.2min=2.67 K=kβ=kVg/Vl KA=kAVg/Vl=2.43×1.26mL/0.148mL=20.7 KB=kBVg/Vl=2.67×1.26mL/0.148mL=22.7 (3) rB,A=KB/KA=kA/kB = 22.7/20.7=1.10 （二）塔板理论-柱分离效能指标 2.有效塔板数和有效塔板高度 例：用一根柱长为1m的色谱柱分离含有A，B，C，D四个组分的混合物，它们的保留时间tR分别为6.4min,14.4min,15.4min,20.7min,其峰底宽Wb分别为0.45min,1.07min,1.16min,1.45min。试计算：各谱峰的理论塔板数。 解： 3.塔板理论的特点和不足 二、 速率理论-影响柱效的因素 A─涡流扩散项 B/u —分子扩散项 C ·u —传质阻力项 2.载气流速与柱效——最佳流速 最佳流速uopt与最小理论塔板高度Hmin 3. 速率理论的要点 三、色谱基本分离方程式 分离度的表达式： 讨论： 例2：在3.0m色谱柱上，分离A、B组分，其保留时间分别为14.0min、17.0min，不被保留的组分的保留时间为1.0min，B 组分的峰底宽度Wb为1.0min。 计算A和B达到基线分离时（R=1.5）的柱长为多少？ 解： 算出B组分的有效塔板数： 再算出需要达到R=1.5时，需要的有效塔板数： 由于n∝L，则要达到基线分离需要的柱长为： 所以 L需=0.75m 因此要达到基线分离，所需柱长为0.75m。 作业 P241 10，11，13，14，15 * * 一、塔板理论 plate theory 二、速率理论 rate theory 三、分离度 resolution fundamental of chromatograph analysis fundamental of chromatograph theory 色谱法的目的：分离混合物。即要求组分的峰距离足够大，色谱峰越窄越好。 组分保留时间为何不同？色谱峰宽窄不一？ 组分保留时间：色谱过程的热力学因素控制； （组分和固定相的结构和性质,如分配系数） 色谱峰宽度：色谱过程的动力学因素控制； （两相中的运动阻力，扩散） 影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径，柱效与分离度的评价指标及其关系。 两种色谱理论：塔板理论和速率理论 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：g / mL）比，称为分配系数，用K 表示，即： 分配系数是色谱分离的依据。 一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢； 试样一定时，K主要取决于固定相性质； 同一个组份在不同的固定相上的分配系数K不同； 选择适宜的固定相可改善分离效果； 试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础； 某组分的K = 0时，？？？？？？ 即不被固定相保留，最先流出。 在实际工作中，也常用分配比来表征色谱分配平衡过程。分配比是指，在一定温度和压力下，组分在两相间分配达到平衡时的质量比： 1. 分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。 2.分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的参数，数值越大，该组分的保留时间越长。 3. 分配比可以由实验测得。 分配比也称： 容量因子(capacity factor)；容量比(capacity factor)； 式中β为相比，即β=Vg/Vl 。 填充柱相比：6～35；毛细管柱的相比：50～1500。 容量因子越大，保留时间越长。 Vg为流动相体积，即柱内固定相颗粒间的空隙