仪器分析 第三版 魏培海第六章 色谱分析法导论.ppt

色谱流出曲线的意义 色谱峰数=样品中单组份的最少个数； 色谱保留值——定性依据； 色谱峰高或面积——定量依据； 色谱保留值或区域宽度——色谱柱分离效能评价指标； 色谱峰间距——固定相或流动相选择是否合适的依据。 第三节 色谱分析基本理论 两组份峰间距足够远： 由各组份在两相间的分配系数决定，即由色谱过程的热力学性质决定。 每个组分峰宽足够小： 由组份在色谱柱中的传质和扩散决定，即由色谱过程的动力学性质决定。 热力学理论：塔板理论——平衡理论 动力学理论：速率理论——Vander方程 基本理论 一、塔板理论 塔板模型：将一根色谱柱视为一个精馏塔，即色谱柱是由一系列连续的、相等的水平塔板组成。每一块塔板的高度用H表示，称为塔板高度。 塔板理论假设：在每一块塔板上，溶质在两相间很快达到分配平衡，然后随着流动相按一个一个塔板的方式向前转移。对一根长为L的色谱柱，溶质平衡的次数n称为理论塔板数。 塔板理论要点 当溶质在柱中的平衡次数，即理论塔板数n大于50时，可得到基本对称的峰形曲线。 当试样进入色谱柱后，只要各组分在两相间的分配系数有微小差异，经过反复多次的分配平衡后，仍可获得良好的分离。 n与半峰宽度及峰底宽的关系式为： 有效塔板数和有效塔板高度 单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。 用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。 常用有效塔板数n有效表示柱效： 例题1： 在柱长为2m的5%的阿皮松柱、柱温为1000C，记录纸速度为2.0cm/min的色谱条件下，测定苯的保留时间为1.5min，半峰宽为0.20cm，求理论塔板数。 解(1) ： 解(2) ： 二、速率理论 速率方程（也称范.弟姆特方程式） u 为流动相线速度； A，B，C为常数 A—分别表示涡流扩散系数； B—分子扩散系数； C—传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系数） 减小A、B、C三项可提高柱效 1．涡流扩散项 A = 2λdp dp：固定相的平均颗粒直径 λ：固定相的填充不均匀因子 固定相颗粒越小dp↓，填充的越均匀，A↓，H↓，柱效n↑。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。 2．分子纵向扩散项 B = 2νDg ν ：弯曲因子，填充柱色谱，ν1。 Dg：组分分子在气相中的扩散系数（cm2·s-1） 扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差 液相色谱中的分子纵向扩散可以忽略。 对气相色谱，采用相对分子质量较大的N2、Ar为流动相并适当加大流动相流速，可降低分子纵向扩散项的影响。 3．传质阻力项 k为容量因子； Dg 、Ds为扩散系数。 固定相液膜越薄，扩散系数越大，固定相传质阻力就越小，但固定相液膜不宜过薄，否则会减少样品容量，降低柱的寿命。 减小担体粒度，选择小分子量的气体作载气，可降低传质阻力。 三、分离度 1．色谱柱的总分离效能 (a)两色谱峰距离近且峰形宽，彼此严重相重叠，柱效和选择性都差； (b)虽能很好分离，但峰形很宽，表明选择性好，但柱效低； (c)分离情况最为理想，既有良好的选择性，又有高的柱效。 2.分离度(R)的表达式 R值越大，表明两组分的分离程度越高; R=1.0时，分离程度可达98％; R1.0时两峰有部分重叠; R=1.5时，分离程度达到99.7％; 所以，通常用R=1.5作为相邻两色谱峰完全分离的指标。 R=1.5 R=0.75 R=1.0 响应信号 保留时间 t, min 3. 色谱分离方程 分离度R与塔板数有关; 分离度R与保留因子? 有关系； ? 越大，柱选择性越好，对分离有利。 例2：两物质A和B在30cm长的色谱柱上的保留时间分别为16.4和17.63min，有一不与固定相作用的物质，其在此柱上的保留时间为1.30 min。物质A和B的峰底宽分别为1.11和1.21min。试问： 1）柱分离度R； 2）柱平均理论塔板数nav 3）平均塔板高度Hav 4）若要求R达到1.5，则柱长至少应为多少？ 4) 完全分离, R=1.5 【例3】有一根1.5m长的柱子，分离组分1和2，得到如图6-5所示的色谱图。图中横坐标为记录纸走纸距离。 (1)求此两种组分在该色谱柱上的分离度和该色谱柱的有效塔板数。 (2)如要使1、2完全分离，色谱柱应该要加到多长？ 仪器分析 (第三版 魏培海)第六章 色谱分析法导论 第六章 色谱分析法导论 “十二五”职业教育国家规划教材 色谱法或色谱分析法，是一种分离分析技术，它利用混合物中各物质在两相间分配系数的差别，当溶质在两相间作相对移动时，各物质在两相间进行多次分配，从而使各组分得到分离。可完成这种分离的仪器称为色谱仪。 本章教学内容 色谱分离仪的基本原理和基本概念 色谱分离的