色谱法分离原理教案.doc

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1、学习好资料欢迎下载YOUR LOGO原 创 文 档 请 勿 盗 版第 十 四 章色 谱 法 分 离 原 理一 教 学 内 容1. 色 谱 分 离 地 基 本 原 理 与 基 本 概 念2. 色 谱 分 离 地 理 论 基 础3. 色 谱 定 性 与 定 量 分 析 地 方 法二 重 点 与 难 点1. 塔 板 理 论 ， 包 括 流 出 曲 线 方 程 、 理 论 塔 板 数 ( n ) 及 有 效 理 论 塔 板 数( n e f f ) 与 塔 板 高 度 ( H) 及 有 效 塔 板 高 度 ( He f f ) 地 计 算2. 速 率 理 论 方 程3. 分 离 度 与 基 本 分 离

2、 方 程积极向上三 教 学 要 求， 探索.熟 练 掌 握 色 谱 分 离 方 法 地 原 理自己.掌 握 色 谱 流 出 曲 线 （ 色 谱 峰 ） 所 代 表 地 各 种 技 术 参 数 地 准 确 含 义本身.能 够 利 用 塔 板 理 论 与 速 率 理 论 方 程 判 断 影 响 色 谱 分 离 各 种 实 验 因 素价4.学 会 各 种 定 性 与 定 量 地 分 析 方 法值， 学业四 学 时 安 排4学 时有成第 一 节概 述色 谱 法 早 在 9 0 年 由 俄 国 植 物 学 家 茨 维 特 分 离 植 物 色 素 时 采 用 。他 在 研 究 植 物 叶 地 色 素 成

3、分 时 ，将 植 物 叶 子 地 萃 取 物 倒 入 填 有第 23 页，共 24 页碳 酸 钙 地 直 立 玻 璃 管 内 ， 然 后 加 入 石 油 醚 使 其 自 由 流 下 ， 结 果 色 素中 各 组 分 互 相 分 离 形 成 各 种 不 同 颜 色 地 谱 带 。这 种 方 法 因 此 得 名 为色 谱 法 。 以 后 此 法 逐 渐 应 用 于 无 色 物 质 地 分 离 ， “ 色 谱 ” 二 字 虽 已失 去 原 来 地 含 义 . 但 仍 被 人 们 沿 用 至 今 。在 色 谱 法 中 ，将 填 入 玻 璃 管 或 不 锈 钢 管 内 静 止 不 动 地 一 相（ 固体

4、 或 液 体 ） 称 为 固 定 相 ； 自 上 而 下 运 动 地 一 相 （ 一 般 为 气 体 或 液体 ） 称 为 流 动 相 ； 装 有 固 定 相 地 管 子 （ 玻 璃 管 或 不 锈 钢 管 ） 称 为色 谱 柱 。当 流 动 相 中 样 品 混 合 物 经 过 固 定 相 时 ，就 会 与 固 定 相 发生 作 用 ，由 于 各 组 分 在 性 质 与 结 构 上 地 差 异 ，与 固 定 相 相 互 作 用 地类 型 、 强 弱 也 有 差 异 ， 因 此 在 同 一 推 动 力 地 作 用 下 ， 不 同 组 分 在 固定 相 滞 留 时 间 长 短 不 同 ， 从 而

5、按 先 后 不 同 地 次 序 从 固 定 相 中 流 出 。从 不 同 角 度 ， 可 将 色 谱 法 分 类 如 下 ：.按 两 相 状 态 分 类积极气 体 为 流 动 相 地 色 谱 称 为 气 相 色 谱 （ GC）向上根 据 固 定 相 为 固 体 吸 附 剂 还 为 固 定 液 （ 附 着 在 惰 性 载 体 上 地，探一 薄 层 有 机 化 合 物 液 体 ） ， 又 可 分 为 气 固 色 谱 （ GSC） 与 气 液 色 谱索自（ GLC） 。 液 体 为 流 动 相 地 色 谱 称 液 相 色 谱 （ LC）己本同 理 液 相 色 谱 亦 可 分 为 液 固 色 谱 （

6、LSC） 与 液 液 色 谱 （ LLC） 。身价超 临 界 流 体 为 流 动 相 地 色 谱 为 超 临 界 流 体 色 谱 （ SFC） 。 随 着 色 谱值，工 作 地 发 展 ，通 过 化 学 反 应 将 固 定 液 键 合 到 载 体 表 面 ，这 种 化 学 键学业合 固 定 相 地 色 谱 又 称 化 学 键 合 相 色 谱 （ CBPC） .成有.按 分 离 机 理 分 类利 用 组 分 在 吸 附 剂（ 固 定 相 ）上 地 吸 附 能 力 强 弱 不 同 而 得 以 分离 地 方 法 ， 称 为 吸 附 色 谱 法 。利 用 组 分 在 固 定 液（ 固 定 相 ）中 溶

7、 解 度 不 同 而 达 到 分 离 地 方 法称 为 分 配 色 谱 法 。利 用 组 分 在 离 子 交 换 剂（ 固 定 相 ）上 地 亲 与 力 大 小 不 同 而 达 到分 离 地 方 法 ， 称 为 离 子 交 换 色 谱 法 。利 用 大 小 不 同 地 分 子 在 多 孔 固 定 相 中 地 选 择 渗 透 而 达 到 分 离地 方 法 ， 称 为 凝 胶 色 谱 法 或 尺 寸 排 阻 色 谱 法 。最 近 ， 又 有 一 种 新 分 离 技 术 ， 利 用 不 同 组 分 与 固 定 相 （ 固 定 化分 子 ）地 高 专 属 性 亲 与 力 进 行 分 离 地 技 术 称

8、 为 亲 与 色 谱 法 ，常 用 于蛋 白 质 地 分 离 。3. 按 固 定 相 地 外 型 分 类固 定 相 装 于 柱 内 地 色 谱 法 ， 称 为 柱 色 谱 。固 定 相 呈 平 板 状 地 色 谱 ，称 为 平 板 色 谱 ，它 又 可 分 为 薄 层 色 谱与 纸 色 谱 。4. 按 照 展 开 程 序 分 类按 照 展 开 程 序 地 不 同 ， 可 将 色 谱 法 分 为 洗 脱 法 、 顶 替 法 、 与迎 头 法 。洗 脱 法 也 称 冲 洗 法 。工 作 时 ，首 先 将 样 品 加 到 色 谱 柱 头 上 ， 然 后 用 吸 附 或 溶 解 能 力 比 试 样 组

9、 分 弱 得 多 地 气 体 或 液 体 作 冲 洗 剂 。积极由 于 各 组 分 在 固 定 相 上 地 吸 附 或 溶 解 能 力 不 同 . 被 冲 洗 剂 带 出 地 先向上后 次 序 也 不 同 ， 从 而 使 组 分 彼 此 分 离 。，探这 种 方 法 能 使 样 品 地 各 组 分 获 得 良 好 地 分 离 ，色 谱 峰 清 晰 。此索自外 ， 除 去 冲 洗 剂 后 ， 可 获 得 纯 度 较 高 地 物 质 。 目 前 ， 这 种 方 法 为 色己本谱 法 中 最 常 用 地 一 种 方 法 。身价顶 替 法 为 将 样 品 加 到 色 谱 柱 头 后 ，在 惰 性 流

10、动 相 中 加 入 对 固 定值，相 地 吸 附 或 溶 解 能 力 比 所 有 试 样 组 分 强 地 物 质 为 顶 替 剂（ 或 直 接 用学业顶 替 剂 作 流 动 相 ） ， 通 过 色 谱 柱 ， 将 各 组 分 按 吸 附 或 溶 解 能 力 地 强成有弱 顺 序 ， 依 次 顶 替 出 固 定 相 。 很 明 显 ， 吸 附 或 溶 解 能 力 最 弱 地 组 分最 先 流 出 ， 最 强 地 最 后 流 出 。此 法 适 于 制 备 纯 物 质 或 浓 缩 分 离 某 一 组 分 ； 其 缺 点 为 经 一 次使 用 后 ，柱 子 就 被 样 品 或 顶 替 剂 饱 与 ，

11、必 须 更 换 柱 子 或 除 去 被 柱 子吸 附 地 物 质 后 ， 才 能 再 使 用 。迎 头 法 为 将 试 样 混 合 物 连 续 通 过 色 谱 柱 ，吸 附 或 溶 解 能 力 最 弱地 组 分 首 先 一 纯 物 质 地 状 态 流 出 ，其 次 则 以 第 一 组 分 与 吸 附 或 溶 解能 力 较 弱 地 第 二 组 分 混 合 物 ， 以 此 类 推 。该 法 在 分 离 多 组 分 混 合 物时 ， 除 第 一 组 分 外 ， 其 余 均 非 纯 态 ， 因 此 仅 适 用 于 从 含 有 微 量 杂 质地 混 合 物 中 切 割 出 一 个 高 纯 组 分 （ 组

12、 分 A） ， 而 不 适 用 于 对 混 合 物进 行 分 离 。第 二 节色 谱 流 出 曲 线 及 有 关 术 语（ 一 ） 色 谱 流 出 曲 线 与 色 谱 峰由 检 测 器 输 出 地 电 信 号 强 度 对 时 间 作 图 ，所 得 曲 线 称 为 色 谱流 出 曲 线 。 曲 线 上 突 起 部 分 就 为 色 谱 峰 。如 果 进 样 量 很 小 ，浓 度 很 低 ，在 吸 附 等 温 线（ 气 固 吸 附 色 谱 ） 或 分 配 等 温 线（ 气 液 分 配 色 谱 ）地 线 性 范 围 内 ，则 色 谱 峰 为 对 称 地 。（ 二 ） 基 线在 实 验 操 作 条 件

13、下 ，色 谱 柱 后 没 有 样 品 组 分 流 出 时 地 流 出 曲积线 称 为 基 线 ， 稳 定 地 基 线 应 该 为 一 条 水 平 直 线 。极向（ 三 ） 峰 高上，色 谱 峰 顶 点 与 基 线 之 间 地 垂 直 距 离 ， 以 （ h） 表 示 。探索基 线 （ a）自己峰 高 （ h）本身（ 四 ） 保 留 值价值.死 时 间 t 0，学不 被 固 定 相 吸 附 或 溶 解 地 物 质 进 入 色 谱 柱 时 ，从 进 样 到 出 现 峰业有极 大 值 所 需 地 时 间 称 为 死 时 间 ， 它 正 比 于 色 谱 柱 地 空 隙 体 积 ，成因 为 这 种 物

14、质 不 被 固 定 相 吸 附 或 溶 解 ， 故 其 流 动 速 度 将 与 流动 相 流 动 速 度 相 近 。测 定 流 动 相 平 均 线 速 时 ，可 用 柱 长 L与 t 0 地 比值 计 算 ， 即=L/t02. 保 留 时 间 t r试 样 从 进 样 到 柱 后 出 现 峰 极 大 点 时 所 经 过 地 时 间 ， 称 为 保 留 时间3. 调 整 保 留 时 间 t r 某 组 分 地 保 留 时 间 扣 除 死 时 间 后 ， 称 为 该 组 分 地 调 整 保 留 时间 ，即t r =t rt 0由 于 组 分 在 色 谱 柱 中 地 保 留 时 间 t r 包 含

15、了 组 分 随 流 动 相 通 过 柱子 所 须 地 时 间 与 组 分 在 固 定 相 中 滞 留 所 须 地 时 间 ， 所 以 t r 实 际 上 为组 分 在 固 定 相 中 保 留 地 总 时 间 。保 留 时 间 为 色 谱 法 定 性 地 基 本 依 据 ，但 同 一 组 分 地 保 留 时 间 常受 到 流 动 相 流 速 地 影 响 ，因 此 色 谱 工 作 者 有 时 用 保 留 体 积 来 表 示 保留 值 。4. 死 体 积 V0指 色 谱 柱 在 填 充 后 ， 柱 管 内 固 定 相 颗 粒 间 所 剩 留 地 空 间 、 色积极谱 仪 中 管 路 与 连 接 头

16、间 地 空 间 以 及 检 测 器 地 空 间 地 总 与 。当 后 两 相向3- 1上很 小 可 忽 略 不 计 时 ，死 体 积 可 由 死 时 间 与 色 谱 柱 出 口 地 载 气 流 速 Fc o，探（ cm索自己 mi n） 计 算 。V0=t 0 Fc o本式 中Fc o 为 扣 除 饱 与 水 蒸 气 压 并 经 温 度 校 正 地 流 速 。仅 适 用 于身价气 相 色 谱 ， 不 适 用 于 液 相 色 谱 。值，5.保 留 体 积 Vr学业指 从 进 样 开 始 到 被 测 组 分 在 柱 后 出 现 浓 度 极 大 点 时 所 通 过成有地 流 动 相 地 体 积 。

17、保 留 时 间 与 保 留 体 积 关 系 ：Vr =t rFc o6. 调 整 保 留 体 积 Vr某 组 分 地 保 留 体 积 扣 除 死 体 积 后 ， 称 为 该 组 分 地 调 整 保 留 体积 。Vr= V rV0=t rFc o7. 相 对 保 留 值 r , 某 组 分 地 调 整 保 留 值 与 组 分 地 调 整 保 留 值 之 比 ， 称 为 相 对保 留 值 。r , =t r /tr =Vr /Vr 由 于 相 对 保 留 值 只 与 柱 温 及 固 定 相 性 质 有 关 ， 而 与 柱 径 、 柱长 、 填 充 情 况 及 流 动 相 流 速 无 关 ， 因 此

18、 ， 它 在 色 谱 法 中 ， 特 别 为 在气 相 色 谱 法 中 ， 广 泛 用 作 定 性 地 依 据 。 在 定 性 分 析 中 ， 通 常 固 定 一个 色 谱 峰 作 为 标 准 （ s ） ， 然 后 再 求 其 它 峰（ i ） 对 这 个 峰 地 相 对 保留 值 ， 此 时 可 用 符 号表 示 ， 即=t r( i)/tr( s)式 中 t r( i)为 后 出 峰 地 调 整 保 留 时 间 ， 所 以总 为 大 于 地 。相 对 保 留 值 往 往 可 作 为 衡 量 固 定 相 选 择 性 地 指 标 ， 又 称 选 择 因 子 。( 五 )区 域 宽 度色 谱

19、峰 地 区 域 宽 度 为 色 谱 流 出 曲 线 地 重 要 参 数 之 一 ， 用 于 衡积极量 柱 效 率 及 反 映 色 谱 操 作 条 件 地 动 力 学 因 素 。表 示 色 谱 峰 区 域 宽 度向上通 常 有 三 种 方 法 。，探.标 准 偏 差索自即 0. 60 7 倍 峰 高 处 色 谱 峰 宽 地 一 半 。己本.半 峰 宽 W / 身价即 峰 高 一 半 处 对 应 地 峰 宽 。 它 与 标 准 偏 差 地 关 系 为值，W / =.54学业.峰 底 宽 度 W成有即 色 谱 峰 两 侧 拐 点 上 地 切 线 在 基 线 上 截 距 间 地 距 离 。 它 与 标

20、 准偏 差地 关 系 为W =4从 色 谱 流 出 曲 线 中 ， 可 得 许 多 重 要 信 息 ：( i )根 据 色 谱 峰 地 个 数 ， 可 以 判 断 样 品 中 所 含 组 分 地 最 少 个 数 ；( i i)根 据 色 谱 峰 地 保 留 值 ， 可 以 进 行 定 性 分 析 ；( i ii)根 据 色 谱 峰 地 面 积 或 峰 高 ， 可 以 进 行 定 量 分 析 ；( i v)色 谱 峰 地 保 留 值 及 其 区 域 宽 度 ， 为 评 价 色 谱 柱 分 离 效 能 地 依据 ；( v )色 谱 峰 两 峰 间 地 距 离 ， 为 评 价 固 定 相 （ 或 流

21、 动 相 ） 选 择 为 否 合适 地 依 据 。色 谱 分 析 地 目 地 为 将 样 品 中 各 组 分 彼 此 分 离 ，组 分 要 达 到 完 全分 离 ，两 峰 间 地 距 离 必 须 足 够 远 ，两 峰 间 地 距 离 为 由 组 分 在 两 相 间地 分 配 系 数 决 定 地 ， 即 与 色 谱 过 程 地 热 力 学 性 质 有 关 。第 三 节色 谱 法 基 本 原 理（ 一 ） 分 配 系 数 K与 分 配 比 k. 分 配 系 数 K分 配 色 谱 地 分 离 为 基 于 样 品 组 分 在 固 定 相 与 流 动 相 之 间 反复 多 次 地 分 配 过 程 ， 而

22、 吸 附 色 谱 地 分 离 为 基 于 反 复 多 次 地 吸 附 - 脱附 过 程 。这 种 分 离 过 程 经 常 用 样 品 分 子 在 两 相 间 地 分 配 来 描 述 ，而积描 述 这 种 分 配 地 参 数 称 为 分 配 系 数 K。极向它 为 指 在 一 定 温 度 与 压 力 下 ，组 分 在 固 定 相 与 流 动 相 之 间 分上，配 达 平 衡 时 地 浓 度 之 比 值 ， 即探索K= 溶 质 在 固 定 相 中 地 浓 度/溶 质 在 流 动 相 中 地 浓 度自己=Cs/Cm本身分 配 系 数 为 由 组 分 与 固 定 相 地 热 力 学 性 质 决 定 地

23、 ，它 为 每 一价值个 溶 质 地 特 征 值 ， 它 仅 与 两 个 变 量 有 关 ： 固 定 相 与 温 度 。 与 两 相 体，学积 、 柱 管 地 特 性 以 及 所 使 用 地 仪 器 无 关 。业有. 分 配 比k成分 配 比 又 称 容 量 因 子 ，它 为 指 在 一 定 温 度 与 压 力 下 ，组 分 在两 相 间 分 配 达 平 衡 时 ， 分 配 在 固 定 相 与 流 动 相 中 地 质 量 比 。 即k= 组 分 在 固 定 相 中 地 质 量/组 分 在 流 动 相 中 地 质 量=ms/mmk 值 越 大 ，说 明 组 分 在 固 定 相 中 地 量 越 多

24、 ，相 当 于 柱 地 容 量 大 ， 因 此 又 称 分 配 容 量 或 容 量 因 子 。它 为 衡 量 色 谱 柱 对 被 分 离 组 分 保 留能 力 地 重 要 参 数 。 k值 也 决 定 于 组 分 及 固 定 相 热 力 学 性 质 。 它 不 仅随 柱 温 、 柱 压 变 化 而 变 化 ， 而 且 还 与 流 动 相 及 固 定 相 地 体 积 有 关 。k=ms/mm = Cs VS /CmVm式 中 cs , cm分 别 为 组 分 在 固 定 相 与 流 动 相 地 浓 度 ；Vm为 柱 中 流 动相 地 体 积 ， 近 似 等 于 死 体 积 。 Vs 为 柱 中

25、固 定 相 地 体 积 ， 在 各 种 不 同地 类 型 地 色 谱 中 有 不 同 地 含 义 。例 如 ： 在 分 配 色 谱 中 ， Vs表 示 固 定 液 地 体 积 ； 在 尺 寸 排 阻 色 谱 中 ， 则 表 示 固 定 相 地 孔 体 积 。分 配 比 k 值 可 直 接 从 色 谱 图 中 测 得 （ 推 导 过 程 教材 P. 9 6 97 ） 。k=(trt0)/t0 =tr/t0=V r/V04.分 配 系 数 K与 分 配 比k地 关 系K=k .积极其 中 称 为 相 比 率 ，它 为 反 映 各 种 色 谱 柱 柱 型 特 点 地 又 一 个 参向上数 。 例 如

26、 ， 对 填 充 柱 ， 其 值 一 般 为 6 5 ； 对 毛 细 管 柱 ， 其 值 为，探60 6 00 。索自4.分 配 系 数K及 分 配 比k与 选 择 因 子 地 关 系己本对 A、 B两 组 分 地 选 择 因 子 ， 用 下 式 表 示 ：身价 =tr( B)/tr(A )=k（ A）/k （ B）=K（ A）/值，K（ B）业学通 过 选 择 因 子 把 实 验 测 量 值 k与 热 力 学 性 质 地 分 配 系 数 K直成有接 联 系 起 来 ， 对 固 定 相 地 选 择 具 有 实 际 意 义 。如 果 两 组 分 地 K或 k 值 相 等 ， 则 = ， 两 个

27、组 分 地 色 谱 峰 必 将 重 合 ， 说 明 分 不 开 。 两 组分 地 K或 k 值 相 差 越 大 ，则 分 离 得 越 好 。 因 此 两 组 分 具 有 不 同 地 分 配系 数 为 色 谱 分 离 地 先 决 条 件 。图 中 KAKB ， 因 此 ， A组 分 在 移 动 过 程 中 滞 后 。 随 着 两 组 分 在 色谱 柱 中 移 动 距 离 地 增 加 ， 两 峰 间 地 距 离 逐 渐 变 大 ， 同 时 ， 每 一 组 分地 浓 度 轮 廓 （ 即 区 域 宽 度 ） 也 慢 慢 变 宽 。 显 然 ， 区 域 扩 宽 对 分 离 为不 利 地 ， 但 又 为

28、不 可 避 免 地 。 若 要 使 A、 B组 分 完 全 分 离 ， 必 须 满 足以 下 三 点 ：第 一 ， 两 组 分 地 分 配 系 数 必 须 有 差 异 ；第 二 ， 区 域 扩 宽 地 速 率 应 小 于 区 域 分 离 地 速 度 ；积第 三 ， 在 保 证 快 速 分 离 地 前 提 下 ， 提 供 足 够 长 地 色 谱 柱 。极第 一 、 二 点 为 完 全 分 离 地 必 要 条 件 。 作 为 一 个 色 谱 理 论 ， 它向上不 仅 应 说 明 组 分 在 色 谱 柱 中 移 动 地 速 率 ，而 且 应 说 明 组 分 在 移 动 过，探程 中 引 起 区 域

29、扩 宽 地 各 种 因 素 。塔 板 理 论 与 速 率 理 论 均 以 色 谱 过 程索自中 分 配 系 数 恒 定 为 前 提 ， 故 称 为 线 性 色 谱 理 论 。己本（ 二 ） 塔 板 理 论身价把 色 谱 柱 比 作 一 个 精 馏 塔 ，沿 用 精 馏 塔 中 塔 板 地 概 念 来 描 述值，组 分 在 两 相 间 地 分 配 行 为 ，同 时 引 入 理 论 塔 板 数 作 为 衡 量 柱 效 率 地学业指 标 ， 即 色 谱 柱 为 由 一 系 列 连 续 地 、 相 等 地 水 平 塔 板 组 成 。 每 一 块有成塔 板 地 高 度 用 H表 示 ， 称 为 塔 板

30、高 度 ， 简 称 板 高 。塔 板 理 论 假 设 ：1. 在 柱 内一 小 段 长 度 H内 ， 组 分 可 以 在 两 相 间 迅 速 达 到 平衡 。 这一 小 段 柱 长 称 为 理 论 塔 板 高 度 H。2. 以 气 相 色 谱 为 例 ， 载 气 进 入 色 谱 柱 不 为 连 续 进 行 地 ， 而 为 脉 动式 ， 每 次 进 气 为 一 个 塔 板 体 积 （ Vm） 。3. 所 有 组 分 开 始 时 存 在 于 第 0 号 塔 板 上 ， 而 且 试 样 沿 轴 （ 纵 ） 向 扩散 可 忽 略 。4. 分 配 系 数 在 所 有 塔 板 上 为 常 数 ， 与 组

31、分 在 某 一 塔 板 上 地 量 无 关 。简 单 地 认 为 ： 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 地 方 式 向 前 移 动 。 对 于 一 根长 为 L地 色 谱 柱 ， 溶 质 平 衡 地 次 数 应 为 ：n=L/Hn称 为 理 论 塔 板 数 。 与 精 馏 塔 一 样 ， 色 谱 柱 地 柱 效 随 理 论 塔板 数 n地 增 加 而 增 加 ， 随 板 高 H地 增 大 而 减 小 。塔 板 理 论 指 出 ：第 一 ， 当 溶 质 在 柱 中 地 平 衡 次 数 ，

32、 即 理 论 塔 板 数 n大 于 5 036时 ， 可 得 到 基 本 对 称 地 峰 形 曲 线 。 在 色 谱 柱 中 ， n值 一 般 很 大 ， 如气 相 色 谱 柱 地 n约 为 00， 因 而 这 时 地 流 出 曲 线 可 趋 近 于 正 态积极分 布 曲 线 。向上第 二 ，当 样 品 进 入 色 谱 柱 后 ，只 要 各 组 分 在 两 相 间 地 分 配，探系 数 有 微 小 差 异 ，经 过 反 复 多 次 地 分 配 平 衡 后 ，仍 可 获 得 良 好 地 分索自离 。己2本第 三 ， n与 半 峰 宽 及 峰 底 宽 地 关 系 式 为 ：身价n=5.54 (tr

33、/W / )值= 6(tr/W)，式 中 t r与 W / ( W )应 采 用 同 一 单 位 （ 时 间 或 距 离 ） 。 从 公 式学业可 以 看 出 ， 在 t r一 定 时 ， 如 果 色 谱 峰 很 窄 ， 则 说 明 n越 大 ， H越 小 ，成有柱 效 能 越 高 。2在 实 际 工 作 中 ， 由 公 式n = L /H与n = 5.5 4 (tr/W / )r= 6 ( t / W) 计 算 出 来 地 地 n与 H值 有 时 并 不 能 充 分 地 反 映 色 谱 柱 地 分 离 效 能 ，因为 采 用 t R 计 算 时 ， 没 有 扣 除 死 时 间 t M， 所

34、以 常 用 有 效 塔 板 数 n有 效 表示 柱 效 ：n有 效 = 5.54 (tr/W / ) =6 (tr/W)有 效 板 高：H有 效=L/n有 效因 为 在 相 同 地 色 谱 条 件 下 ， 对 不 同 地 物 质 计 算 地 塔 板 数 不 一样 ， 因 此 ， 在 说 明 柱 效 时 ， 除 注 明 色 谱 条 件 外 ， 还 应 指 出 用 什 么 物质 进 行 测 量 。22例已 知 某 组 分 峰 地 峰 底 宽 为 40s ， 保 留 时 间 为 40 0s， 计 算 此色 谱 柱 地 理 论 塔 板 数 。解 ：n=6 (tR/W)=6（ 40 0/40 ）=6 0

35、0块 塔 板 理 论 为 一 种 半 经 验 性 理 论 。它 用 热 力 学 地 观 点 定 量 说 明了 溶 质 在 色 谱 柱 中 移 动 地 速 率 ， 解 释 了 流 出 曲 线 地 形 状 ， 并 提 出 了计 算 与 评 价 柱 效 高 低 地 参 数 。但 为 ， 色 谱 过 程 不 仅 受 热 力 学 因 素 地影 响 ， 而 且 还 与 分 子 地 扩 散 、 传 质 等 动 力 学 因 素 有 关 ， 因 此 塔 板 理论 只 能 定 性 地 给 出 板 高 地 概 念 ， 却 不 能 解 释 板 高 受 哪 些 因 素 影 响 ；也 不 能 说 明 为 什 么 在 不

36、同 地 流 速 下 ， 可 以 测 得 不 同 地 理 论 塔 板 数 ，积极因 而 限 制 了 它 地 应 用 。向上（ 三 ） 速 率 理 论，探9 56 年 荷 兰 学 者 va n D ee mt er （ 范 第 姆 特 ） 等 在 研 究 气 液 色 谱索自时 ，提 出 了 色 谱 过 程 动 力 学 理 论 速 率 理 论 。他 们 吸 收 了 塔 板 理己本论 中 板 高 地 概 念 ， 并 充 分 考 虑 了 组 分 在 两 相 间 地 扩 散 与 传 质 过 程 ，身价从 而 在 动 力 学 基 础 上 较 好 地 解 释 了 影 响 板 高 地 各 种 因 素 。该 理

37、论 模值，型 对 气 相 、 液 相 色 谱 都 适 用 。va nDee mt er 方 程 地 数 学 简 化 式 为学业H=A+B/u+C u成有式 中 u为 流 动 相 地 线 速 度 ； A、 B、 C、 为 常 数 ， 分 别 代 表 涡 流 扩散 系 数 、 分 子 扩 散 项 系 数 、 传 质 阻 力 项 系 数 。第 三 节色 谱 法 基 本 原 理1. 涡 流 扩 散 项A在 填 充 色 谱 柱 中 ，当 组 分 随 流 动 相 向 柱 出 口 迁 移 时 ，流 动 相由 于 受 到 固 定 相 颗 粒 障 碍 ， 不 断 改 变 流 动 方 向 ， 使 组 分 分 子

38、在 前 进中 形 成 紊 乱 地 类 似 涡 流 地 流 动 ， 故 称 涡 流 扩 散 。由 于 填 充 物 颗 粒 大 小 地 不 同 及 填 充 物 地 不 均 匀 性 ，使 组 分 在 色 谱柱 中 路 径 长 短 不 一 ， 因 而 同 时 进 色 谱 柱 地 相 同 组 分 到 达 柱 口 时 间 并不 一 致 ， 引 起 了 色 谱 峰 地 变 宽 。 色 谱 峰 变 宽 地 程 度 由 下 式 决 定 ：A= d p上 式 表 明 ，A与 填 充 物 地 平 均 直 径 dp 地 大 小 与 填 充 不 规 则 因 子 有 关 ， 与 流 动 相 地 性 质 、 线 速 度 与

39、 组 分 性 质 无 关 。 为 了 减 少 涡 流扩 散 ， 提 高 柱 效 ， 使 用 细 而 均 匀 地 颗 粒 ， 并 且 填 充 均 匀 为 十 分 必 要地 。 对 于 空 心 毛 细 管 ， 不 存 在 涡 流 扩 散 。 因 此 A = 0 。2. 分 子 扩 散 项 B / u （ 纵 向 扩 散 项 ）纵 向 分 子 扩 散 为 由 浓 度 梯 度 造 成 地 。 组 分 从 柱 入 口 加 入 ， 其 浓度 分 布 地 构 型 呈 “ 塞 子 ” 状 。 它 随 着 流 动 相 向 前 推 进 ， 由 于 存 在 浓度 梯 度 ， “ 塞 子 ” 必 然 自 发 地 向

40、前 与 向 后 扩 散 ， 造 成 谱 带 展 宽 。 分积极子 扩 散 项 系 数 为B= Dg向上 为 填 充 柱 内 流 动 相 扩 散 路 径 弯 曲 地 因 素 ， 也 称 弯 曲 因 子 ，探它 反 映 了 固 定 相 颗 粒 地 几 何 形 状 对 自 由 分 子 扩 散 地 阻 碍 情 况 。3- 1索自Dg 为 组 分 在 流 动 相 中 扩 散 系 数 （ cm己本分 在 流 动 相 中 扩 散 系 数 Dg 成 正 比 .身价Dg 与 流 动 相 及 组 分 性 质 有 关 ：值 s） , 分 子 扩 散 项 与 组，( a)相 对 分 子 质 量 大 地 组 分 Dg

41、小 ， Dg 反 比 于 流 动 相 相 对 分 子 质 量 地学业平 方 根 ， 所 以 采 用 相 对 分 子 质 量 较 大 地 流 动 相 ， 可 使 B项 降 低 ；有成( b)Dg随 柱 温 增 高 而 增 加 ， 但 反 比 于 柱 压 。另 外 纵 向 扩 散 与 组 分 在 色 谱 柱 内 停 留 时 间 有 关 ， 流 动 相 流 速小 ， 组 分 停 留 时 间 长 ， 纵 向 扩 散 就 大 。 因 此 为 降 低 纵 向 扩 散 影 响 ， 要 加 大 流 动 相 速 度 。 对 于 液 相 色 谱 ， 组 分 在 流 动 相 中 纵 向 扩 散 可 以忽 略 。3.

42、 传 质 阻 力 项Cu由 于 气 相 色 谱 以 气 体 为 流 动 相 ， 液 相 色 谱 以 液 体 为 流 动 相 ，它 们 地 传 质 过 程 不 完 全 相 同 。（ ） 气 液 色 谱传 质 阻 力 系 数 C包 括 气 相 传 质 阻 力 系 数 Cg 与 液 相 传 质 阻 力 系 数C 两 项 ， 即C=Cg +C气 相 传 质 过 程 为 指 试 样 组 分 从 气 相 移 动 到 固 定 相 表 面 地 过 程 。这 一 过 程 中 试 样 组 分 将 在 两 相 间 进 行 质 量 交 换 ， 即 进 行 浓 度 分 配 。有 地 分 子 还 来 不 及 进 入 两

43、相 界 面 ，22就 被 气 相 带 走 ；有 地 则 进 入 两 相 界 面 又 来 不 及 返 回 气 相 。 这 样 使 得试 样 在 两 相 界 面 上 不 能 瞬 间 达 到 分 配 平 衡 ，引 起 滞 后 现 象 ，从 而 使色 谱 峰 变 宽 。 对 于 填 充 柱 ， 气 相 传 质 阻 力 系 数 Cg 为 ：Cg =0. 0 k/( +k )dp/D g式 中 k为 容 量 因 子 。 由 上 式 看 出 ， 气 相 传 质 阻 力 与 填 充 物 粒 度积极dp 地 平 方 成 正 比 ， 与 组 分 在 载 气 流 中 地 扩 散 系 数 Dg 成 反 比 。 因 此

44、 ，向上采 用 粒 度 小 地 填 充 物 与 相 对 分 子 质 量 小 地 气 体 （ 如 氢 气 ） 做 载 气 ，探可 使 Cg 减 小 ， 提 高 柱 效 。索自液 相 传 质 过 程 为 指 试 样 组 分 从 固 定 相 地 气 / 液 界 面 移 动 到 液己本相 内 部 ， 并 发 生 质 量 交 换 ， 达 到 分 配 平 衡 ， 然 后 又 返 回 气 / 液 界 面身价地 传 质 过 程 。 这 个 过 程 也 需 要 一 定 地 时 间 ， 此 时 ， 气 相 中 组 分 地 其值，它 分 子 仍 随 载 气 不 断 向 柱 口 运 动 ， 于 为 造 成 峰 形 扩

45、 张 。液 相 传 质 阻学业力 系 数C 为 ：d2有成C = /k/(+ k ) f/Dl由 上 式 看 出 ，固 定 相 地 液 膜 厚 度 d f 薄 ，组 分 在 液 相 地 扩 散 系 数D 大 ， 则 液 相 传 质 阻 力 就 小 。 降 低 固 定 液 地 含 量 ， 可 以 降 低 液 膜 厚度 ，但 k 值 随 之 变 小 ，又 会 使 C 增 大 。当 固 定 液 含 量 一 定 时 ，液 膜 厚度 随 载 体 地 比 表 面 积 增 加 而 降 低 ， 因 此 ， 一 般 采 用 比 表 面 积 较 大 地载 体 来 降 低 液 膜 厚 度 。 但 比 表 面 太 大 ， 由 于 吸 附 造 成 拖 尾 峰