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第十八章色谱法导论;概述;一、色谱法〔chromatography〕;色谱法简史;二、色谱法的分类;2、按固定相的固定方式分类;3、按别离过程的机制分类;三、色谱法的特点和应用;色谱别离原理;分配系数和分配比
1、分配系数K;2、分配比k’;4、根本保存方程;;一、基线;拐点间距离的一半,即图中1/2EF。;如果进样量很小,浓度很低,在吸附等温线的线性范围内,色谱峰如果对称,可用Gauss正态分布函数表示:;拖尾峰:当As大于1时,色谱峰的形状是前半局部信号增加快,后半局部信号减少慢。引起峰拖尾的主要原因是溶质在固定相中存在吸附作用,因此,拖尾峰也称为吸附峰。
伸舌峰:当As小于1时,色谱峰是前半局部信号增加慢,后半局部信号减小快。因为伸舌峰主要是固定相不能给溶质提供足够数量适宜的作用位置,使一局部溶质超过了峰的中心,即产生了超载,所以也称超载峰。;色谱流出曲线的意义;四、保存值;从进样开始到色谱峰最大值出现时所需要的时间,称为保存时间。;4、保存体积从进样开始到色谱峰最大值出现时所通过的流动相的体积,其单位为mL。;〔二〕保存值与平衡常数K的关系;由此可推导:;小结:;色谱法根本理论;把色谱柱比作分馏塔,引用处理分馏过程的概念和理论来解释色谱的别离过程。;根据上述假定,在色谱别离过程中,该组分的分布可计算如下:;流出曲线的形状和浓度极大的位置
按上述分配过程,对于n=5,k=1,m=1的体系,随着脉动进入柱中板体积载气的增加,组分分布在柱内任一板上的总量〔气液两相中的总质量〕见上表。
由塔板理论可建立流出曲线方程:;由流出曲线方程可推出:;有效理论塔板高度和有效理论塔板数;有效理论塔板数与容量因子的关系;小结:;塔板理论是一种半经验性的平衡理论;二、速率理论;〔1〕涡流扩散项-A;〔2〕分子扩散项—B;讨论:
Dg随柱温升高而增加,随柱压降低而减小;
流动相分子量大,Dg小,即B小;
u增加,组份停留时间短,纵向扩散小;
对于液相色谱,因Dm较小,B项可忽略。;〔3〕传质阻力项—Cu;采用细颗粒、增大组分在流动相中的扩散系数Dm〔采用分子量小的流??相,使组分分子在流动相中的扩散系数增加〕、适当降低流动相线速度等均可使流动相传质阻力减小。;气相传质阻力:;将A、B、C值分别代入色谱板高方程式中:;vanDeemter方程的H-u曲线;在某一流速〔最正确线速度〕下有一板高的极小值〔最小板高〕,相应的柱效最高。
LC的最小板高比GC的小一个数量级以上,〔理论上〕说明柱效LC比GC高得多,由于LC的最正确流速很小,假设使用,那么分析时间太长,故实际使用的流速比最正确流速高很多。;;;〔5〕速率理论的要点;2、影响色谱带展宽的其他因素;;别离度;一、别离度的定义;时,峰间距离等于,称为别离。此时,峰有2%的相互重叠。
时,峰间距离等于,称为别离,峰重叠小于1%,可以认为两峰已经完全分开。
假设值更大,别离效果会更好,但会延长分析时间。;二、别离度公式;三、别离度的最正确化;〔二〕参数影响;2、别离度与的关系;
由图看出:当k>10时,随容量因子增大,别离度的增长是微乎其微的。一般取k为1~10最宜。对于GC,通过提高温度,可选择适宜的k值,以改进别离度。而对于LC,只要改变流动相的组成,就能有效地控制k值。它对LC的别离能起到立竿见影的效果;3、别离度与的关系;色谱柱温度在色谱别离中所起作用;样品量的影响;某商品色谱柱有关说明书内容为“SE-54〞GC柱,柱效2500,这种表示方法正确吗?为什么?;例1:如果柱长L2为1m时,别离度为0.8,要实现完全别离(R=1.5),色谱柱Ll至少应有多长?;例2:用3m长的填充柱得到如下图的色谱流出曲线,为了得到R=1.5的别离度,填充柱最短需要多少米?;例3:一色谱柱在某温度下的速率方程的A=0.08cm;B=0.65cm2/s;C=0.003s,求最正确线速度u和最小塔板高H。
解:欲求u最正确和H最小,要对速率方程微分,即
dH/du=d(A+B/u+Cu)/du
=-B/u2+C=0
而,最正确线速:u最正确=(B/C)1/2
最小板高:H最小=A+2(BC)1/2
可得u最正确=(0.65/0.003)1/2=14.7cm/s
H最小=0
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