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色層分析法之原理與應用 黃平志 色層分析法之定義與原理 色層分析( chromatography)簡稱層析。 係一種分離技術。 操作過程：利用含混合物之移動相(mobile phase)流經固定相(stationary phase) 。 分離機制： 混合物中各成分在固定相和移動相之間的分配係數不同(即親和力不同) 。 各成分移動速率不同，而達到分離之目的。 化合物與靜相親和力較強，則沖提較慢(即滯留時間長) 化合物與移動相的親和力較強，則沖提較快(即滯留時間短)。 色層分析法之發展 20世紀初，Tswett發現當溶有植物萃取液之石油醚倒於內含碳酸鈣顆粒之玻璃管柱，再加入石油醚使其自然流下時，植物色素被分離而於管柱內呈現不同顏色之色帶。 氣相層析儀。 HPLC。 離子層析、超臨界流體層析 層析分離示意圖 層析之原理 t : Retention time 滯留時間 層析之分類 依兩相之物理性質分類： 氣相層析法(GC)：以氣體為移動相 氣固層析法(GSC) 氣液層析法(GLC) 液相層析法(LC)：以液體為移動相 液固層析法(LSC) 液液層析法(LLC) 超臨界流體層析法(SFC) 層析之分類 依固定相之使用型式分類： 管柱層析法(Column Chromatography) 平面層析法(Planar Chromatography) 於平面介質上進行分離 濾紙層析法(Paper Chromatography) 薄層層析法(Thin Layer Chromatography) 層析之分類 依分離原理分類 吸附式層析法 分配式層析法 離子交換式層析法 大小排除層析法 Affinity 層析法 層析圖及相關名詞介紹 基線：於正常操條件下，僅有流動相通過檢出器時之訊號曲線。 層析峰：由管柱流出之成分於通過檢出器時之產生之訊號對時間曲線。 峰高：由峰最大值至峰底之距離。 層帶寬度：峰寬 半高峰寬 峰面積：峰與峰底間之面積 層析圖及相關名詞介紹 無感時間( dead time, tM )：不被固定相所滯留之成分由進入系統至檢出器呈現其最大訊號之時間，代表流動相經系統到檢出器所需之時間。 滯留時間( retention time, tR )： ：成分由進入系統至檢出器呈現其最大訊號之時間。 調整滯留時間(tR’ )： 減去無感時間之滯留時間。 層析圖及相關名詞介紹 無感體積(VM)： 不被固定相所滯留之物質由進入系統至檢出器呈現其最大訊號時需之流動相體積。 滯留體積 調整滯留體積 相對滯留值(relative retention value)或分離因子(selectivity factor)：在相同操作條件下，成分與參考成分調整滯留時間之比。 影響分離效果之因子 分配係數(partition coefficient) 容量因子(capacity factor) 選擇因子(separation factor) 柱效率及理論板數 解析度(resolution) 分配係數(partition coefficient)及容量因子(capacity factor) 分配係數：平衡時，成分在固定相及移動相中的濃度比(溶質在不互溶或僅稍互溶之二溶劑間的分配關係) K = CL/CM 容量因子：平衡時，成分在固定相及移動相中的質量比 k’ = CL VL/CM VM = KVL/VM = (tR- tM)/tM = tR’/tM 選擇因子或分離因子 柱效率及理論板數 平板理論 N:理論平板數 number of theoretical plates N=16(tR/W)2 H: height equivalent of a theoretical plates 理論平板等效高度(平板厚度) H=LW2/16tR2 L: column length 管柱長度 L=NH N=L/H 解析度Resolution 如何增加解析度 影響層析峰寬之因素 渦流擴散(eddy diffusion) 縱向擴散(longitudinal diffusion) 非平衡質量傳送(nonequilibrium mass transfer) 控制因子：流動速率、填充物粒徑、擴散速率、固定相厚度 van Deemter equation 導出流動相流動速率ｕ與Ｈ之關係式 H = A + B/u + Cu A：渦流擴散項(多徑項)，由粒徑、幾何形狀及固定相填充緊密度有關A=2λdp B：縱向擴散項(分子擴散) C：質傳阻力項 van Deemter equation van Deemter equation 層析法之定性分析 依據滯留時間定性 與己知物對照 雙管柱