色谱分析方法导论精品文稿.ppt

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1、色谱分析方法导论第1页，本讲稿共35页15.1 概述概述 化化学学分分析析方方法法的的基基本本要要求求是是其其选选择择性性要要高高。即即，在在分分析析过过程程中中，待待测测物物与与潜潜在的干扰物的分离是最为重要的步骤！在的干扰物的分离是最为重要的步骤！20 世纪中期，大量采用一些经典的分离方法：沉淀、蒸馏和萃取世纪中期，大量采用一些经典的分离方法：沉淀、蒸馏和萃取 现现代代分分析析中中，大大量量采采用用色色谱谱和和电电泳泳分分离离方方法法。迄迄今今为为止止，色色谱谱方方法法是是最最为有效的分离手段！其应用涉及每个科学领域。为有效的分离手段！其应用涉及每个科学领域。历历史史：1903年年，俄俄国

2、国植植物物学学家家Mikhail Tswett 最最先先发发明明。他他采采用用填填充充有有固固体体CaCO3细细粒粒子子的的玻玻璃璃柱柱，将将植植物物色色素素的的混混合合物物(叶叶绿绿素素和和叶叶黄黄素素 chlorophylls&xanthophylls)加加于于柱柱顶顶端端，然然后后以以溶溶剂剂淋淋洗洗，被被分分 离离的的组组份份在在柱柱中中显显示示了了不不同同的的色色带带，他他称称之之为为色色谱谱(希希腊腊语语中中 “chroma”=color;“graphein”=write)。50年代，色谱发展最快（一些新型色谱技术的发展；复杂组分分析发展的要求。年代，色谱发展最快（一些新型色谱技术

3、的发展；复杂组分分析发展的要求。1937-1972年，年，15年中有年中有12个个Nobel奖是有关色谱研究的！奖是有关色谱研究的！第2页，本讲稿共35页色谱分离基本原理：色谱分离基本原理：使使用用外外力力使使含含有有样样品品的的流流动动相相（气气体体、液液体体或或超超临临界界流流体体）通通过过一一固固定定于于柱柱或或平平板板上上、与与流流动动相相互互不不相相溶溶的的固固定定相相表表面面。样样品品中中各各组组份份在在两两相相中中进进行行不不同同程程度度的的作作用用。与与固固定定相相作作用用强强的的组组份份随随流流动动相相流流出出的的速速度度慢慢，反反之之，与与固固定定相相作作用用弱弱的的组组份

4、份随随流流动动相相流流出出的的速速度度快快。由由于于流流出出的的速速度度的的差差异异，使使得得混混合合组组份份最最终终形形成成各各个个单单组组份份的的“带带(band)”或或“区区(zone)”，对依次流出的各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。，对依次流出的各个单组份物质可分别进行定性、定量分析。色谱分类方法：色谱分类方法：1.按固定相外形分：按固定相外形分：柱色谱（填充柱、空心柱）、平板色谱（薄层色谱和纸色谱。柱色谱（填充柱、空心柱）、平板色谱（薄层色谱和纸色谱。2.按组份在固定相上的分离机理分：按组份在固定相上的分离机理分：吸附色谱：不同组份在固定相的吸附作用不同；吸附色谱：不同组份在

5、固定相的吸附作用不同；分配色谱：不同组份在固定相上的溶解能力不同；分配色谱：不同组份在固定相上的溶解能力不同；离子交换色谱：不同组份在固定相（离子交换剂）上的亲和力不同；离子交换色谱：不同组份在固定相（离子交换剂）上的亲和力不同；凝胶色谱（尺寸排阻色谱）不同尺寸分子在固定相上的渗透作用。凝胶色谱（尺寸排阻色谱）不同尺寸分子在固定相上的渗透作用。第3页，本讲稿共35页3.按两相状态分按两相状态分第4页，本讲稿共35页15.2 色谱流出曲线（色谱图）色谱流出曲线（色谱图）混合组分的分离过程及检测器对各组份在不同阶段的响应混合组分的分离过程及检测器对各组份在不同阶段的响应第5页，本讲稿共35页色谱术

6、语：色谱术语：1）基基线线：在在实实验验条条件件下下，色色谱谱柱柱后后仅仅有有纯纯流流动动相相进进入入检检测测器器时时的的流流出出曲曲线线称称为为基基线线，S/N大的、稳定的基线为水平直线。大的、稳定的基线为水平直线。2）峰峰高高：色色谱谱峰峰顶顶点点与与基基线线的的距离。距离。3）保留值）保留值(Retention value,R)a.死死时时间间(Dead time,t0)：不不与与固固定定相相作作用用的的物物质质从从进进样样到到出出现现峰峰极极大大值值时时的的时时间间，它它与与色色谱谱柱柱的的空空隙隙体体积积成成正正比比。由由于于该该物物质质不不与与固固定定相相作作用用，因因此此，其其流

7、流速速与与流流动动相相的的流流速速相相近近。据据 t0 可可求求出出流动相平均流速流动相平均流速 第6页，本讲稿共35页 b.保保留留时时间间tr：试试样样从从进进样样到到出出现现峰峰极极大大值值时时的的时时间间。它它包包括括组组份份随随流流动动相相通通过过柱柱子子的的时时间间t0和组份在固定相中滞留的时间。和组份在固定相中滞留的时间。c.调调整整保保留留时时间间 ：某某组组份份的的保保留留时时间间扣扣除除死死时时间间后后的的保保留留时时间间，它它是是组组份份在在固固定定相相中的滞留时间。即中的滞留时间。即 由由于于时时间间为为色色谱谱定定性性依依据据。但但同同一一组组份份的的保保留留时时间间

8、与与流流速速有有关关，因因此此有有时时需需用用保留体积来表示保留值。保留体积来表示保留值。d.死死体体积积V0：色色谱谱柱柱管管内内固固定定相相颗颗粒粒间间空空隙隙、色色谱谱仪仪管管路路和和连连接接头头间间空空隙隙和和检检测测器器间间隙隙的的总和。勿略后两项可得到：总和。勿略后两项可得到：其中，其中，Fco为柱出口的载气流速为柱出口的载气流速（mL/min)，其值为：，其值为：F0-检测器出口流速；检测器出口流速；Tr-室温；室温；Tc-柱温；柱温；p0-大气压；大气压；pw-室温时水蒸汽压。室温时水蒸汽压。第7页，本讲稿共35页 e.保保留留体体积积Vr：指指从从进进样样到到待待测测物物在在

9、柱柱后后出出现现浓浓度度极极大大点点时时所所通通过过的的流流动动相相的体积。的体积。f.调整保留体积调整保留体积 ：某组份的保留体积扣除死体积后的体积。：某组份的保留体积扣除死体积后的体积。g.相对保留值相对保留值r2,1：组份：组份2的调整保留值与组份的调整保留值与组份1的调整保留值之比。的调整保留值之比。注注意意：r2,1只只与与柱柱温温和和固固定定相相性性质质有有关关，而而与与柱柱内内径径、柱柱长长L、填填充充情情况况及及流流动动相流速无关，因此，在色谱分析中，尤其是相流速无关，因此，在色谱分析中，尤其是GC中广泛用于定性的依据！中广泛用于定性的依据！具具体体做做法法：固固定定一一个个色

10、色谱谱峰峰为为标标准准s，然然后后再再求求其其它它峰峰 i 对对标标准准峰峰的的相相对对保保留留值值，此时以此时以 表示：表示：1,又称选择因子又称选择因子(Selectivity factor)。第8页，本讲稿共35页 h.区区域域宽宽度度：用用于于衡衡量量柱柱效效及及反反映映色色谱谱操操作作条条件件下下的的动动力力学学因因素素。通通常常有有三三种种表表示方法：示方法：标准偏差标准偏差：0.607倍峰宽处的一半。倍峰宽处的一半。半峰宽半峰宽W1/2：峰高一半处的峰宽。：峰高一半处的峰宽。W1/2=2.354 峰底宽峰底宽W：色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离。：色谱峰两侧拐点上切线与基

11、线的交点间的距离。W=4 色谱流出曲线的意义：色谱流出曲线的意义：色谱峰数色谱峰数=样品中单组份的最少个数；样品中单组份的最少个数；色谱保留值色谱保留值定性依据；定性依据；色谱峰高或面积色谱峰高或面积定量依据；定量依据；色谱保留值或区域宽度色谱保留值或区域宽度色谱柱分离效能评价指标；色谱柱分离效能评价指标；色谱峰间距色谱峰间距固定相或流动相选择是否合适的依据。固定相或流动相选择是否合适的依据。第9页，本讲稿共35页15.3 色谱法基本原理色谱法基本原理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 热力学热力

12、学性质决定。性质决定。每个组份峰宽足够小：由组份在色谱柱中的传质和扩散决定，即由色谱过程每个组份峰宽足够小：由组份在色谱柱中的传质和扩散决定，即由色谱过程 动力学动力学性质决定。性质决定。因此，研究、解释色谱分离行为应从热力学和动力学两方面进行。因此，研究、解释色谱分离行为应从热力学和动力学两方面进行。一、描述分配过程的参数一、描述分配过程的参数1.分配系数分配系数(Distribution constant,K)：2.描述组份在固定相和流动相间的分配过程或吸附描述组份在固定相和流动相间的分配过程或吸附-脱附过程的参数，称为分配系数。脱附过程的参数，称为分配系数。K 只与固定相和温度有关，与两

13、相体积、柱管特性和所用仪器无关。只与固定相和温度有关，与两相体积、柱管特性和所用仪器无关。第10页，本讲稿共35页2.分配比分配比(Retention factor or capacity factor,k)：在在一一定定温温度度和和压压力力下下，组组份份在在两两相相间间的的分分配配达达平平衡衡时时，分分配配在在固固定定相相和和流流动动相相中中的的质质量量比比，称称为分配比。它反映了组分在柱中的迁移速率。又称保留因子。为分配比。它反映了组分在柱中的迁移速率。又称保留因子。其中其中Vm V0，Vs为固定相体积。为固定相体积。分配比分配比 k 的求算：的求算：1）组分滞留因子：）组分滞留因子：2）

14、又，）又，3）因此，）因此，第11页，本讲稿共35页3.K 与与 k 的关系：的关系：称称为为相相比比率率，它它也也是是反反映映色色谱谱柱柱柱柱型型特特点点的的参参数数。对对填填充充柱柱，=635；对对毛毛细管柱，细管柱，=60600。4.选择因子选择因子 ：色谱柱对：色谱柱对A、B两组分的选择因子两组分的选择因子 定义如下：定义如下：A为先流出的组分，为先流出的组分，B为后流出的组分。为后流出的组分。注注意意：K 或或 k 反反映映的的是是某某一一组组分分在在两两相相间间的的分分配配；而而 是是反反映映两两组组分分间间的的分分离离情情况况！当当两两组组分分 K 或或 k 相相同同时时，=1

15、时时，两两组组分分不不能能分分开开；当当两两组组分分 K 或或 k 相相差差越越大大时时，越越大大，分分离得越好。也就是说，两组分在两相间的分配系数不同，是色谱分离的先决条件。离得越好。也就是说，两组分在两相间的分配系数不同，是色谱分离的先决条件。和和 k 是计算色谱柱分离效能的重要参数！是计算色谱柱分离效能的重要参数！第12页，本讲稿共35页二、峰间距、峰形状和峰宽的理论描述二、峰间距、峰形状和峰宽的理论描述1.塔板理论塔板理论（Plate theory)1952年年，Martin等等人人提提出出的的塔塔板板理理论论将将一一根根色色谱谱柱柱当当作作一一个个由由许许多多塔塔板板组组成成的的精精

16、馏馏塔塔，用用塔塔板板概概念念来来描描述述组组分分在在柱柱中中的的分分配配行行为为。塔塔板板是是从从精精馏馏中中借借用用的的，是是一一种种半经验理论，但它成功地解释了色谱流出曲线呈正态分布。半经验理论，但它成功地解释了色谱流出曲线呈正态分布。塔板理论假定：塔板理论假定：1）塔板之间不连续；）塔板之间不连续；2）塔板之间无分子扩散；）塔板之间无分子扩散；3）组分在各塔板内两相间的分配瞬间达至平衡，达一次平衡所需柱长为理论）组分在各塔板内两相间的分配瞬间达至平衡，达一次平衡所需柱长为理论 塔板高度塔板高度H；4）某组分在所有塔板上的分配系数相同；）某组分在所有塔板上的分配系数相同；5）流动相以不连

17、续方式加入，即以一个一个的塔板体积加入。）流动相以不连续方式加入，即以一个一个的塔板体积加入。当当塔塔板板数数n较较少少时时，组组分分在在柱柱内内达达分分配配平平衡衡的的次次数数较较少少，流流出出曲曲线线呈呈峰峰形形，但但不不对对称称；当塔板数当塔板数n50时，峰形接近正态分布。时，峰形接近正态分布。第13页，本讲稿共35页 根根据据呈呈正正态态分分布布的的色色谱谱流流出出曲曲线线可可以以导导出出计计算算塔塔板板数数n的的公公式式，用用以以评评价价一一根根柱柱子的柱效。由于色谱柱并无真正的塔板，故塔板数又称理论塔板数：子的柱效。由于色谱柱并无真正的塔板，故塔板数又称理论塔板数：可见理论塔板数由

18、组分保留值和峰宽决定。可见理论塔板数由组分保留值和峰宽决定。若柱长为若柱长为L，则每块理论塔板高度，则每块理论塔板高度H为为 由由上上述述两两式式知知道道，理理论论塔塔板板数数n越越多多、理理论论塔塔板板高高度度H越越小小、色色谱谱峰峰越越窄窄，则则柱柱效越高。效越高。但但上上述述两两式式包包含含死死时时间间t0，它它与与组组分分在在柱柱内内的的分分配配无无关关，因因此此不不能能真真正正反反映映色色谱谱柱的柱效。通常以有效塔板数柱的柱效。通常以有效塔板数neff 和有效塔板高度和有效塔板高度Heff 表示：表示：第14页，本讲稿共35页有关塔板理论的说明：有关塔板理论的说明：1）说说明明柱柱效

19、效时时，必必须须注注明明该该柱柱效效是是针针对对何何种种物物质质、固固定定液液种种类类及及其其含含量量、流流动动相相种种类类及及流速、操作条件等；流速、操作条件等；2）应定期对柱效进行评价，以防柱效下降、延长柱寿命。）应定期对柱效进行评价，以防柱效下降、延长柱寿命。3）塔塔板板理理论论描描述述了了组组分分在在柱柱内内的的分分配配平平衡衡和和分分离离过过程程、导导出出流流出出曲曲线线的的数数学模型、解释了流出曲线形状和位置、提出了计算和评价柱效的参数。学模型、解释了流出曲线形状和位置、提出了计算和评价柱效的参数。但但该该理理论论是是在在理理想想情情况况下下导导出出的的，未未考考虑虑分分子子扩扩散

20、散因因素素、其其它它动动力力学学因素对柱内传质的影响。因此它不能解释：因素对柱内传质的影响。因此它不能解释：v 峰形为什么会扩张？峰形为什么会扩张？v 影响柱效的动力学因素是什么？影响柱效的动力学因素是什么？第15页，本讲稿共35页2.速率理论速率理论（Rate theory）1956年年，荷荷兰兰化化学学工工程程师师van Deemter提提出出了了色色谱谱过过程程动动力力学学速速率率理理论论：吸吸收收了了塔塔板板理理论论中中的的板板高高H概概念念，考考虑虑了了组组分分在在两两相相间间的的扩扩散散和和传传质质过过程程，从从而而给给出出了了van Deemter方程：方程：u 为流动相线速度；

21、为流动相线速度；A，B，C为常数，其中为常数，其中 A分别表示涡流扩散系数；分别表示涡流扩散系数；B分子扩散系数；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）。传质阻力系数（包括液相和固相传质阻力系数）。该该式式从从动动力力学学角角度度很很好好地地解解释释了了影影响响板板高高（柱柱效效）的的各各种种因因素素！任任何何减减少少方方程程右右边三项数值的方法，都可降低边三项数值的方法，都可降低H，从而提高柱效。，从而提高柱效。第16页，本讲稿共35页1）涡流扩散项）涡流扩散项(Multipath term,A)在在填填充充柱柱中中，由由于于受受到到固固定定相相颗颗粒粒的的阻阻碍碍，组组

22、份份在在迁迁移移过过程程中中随随流流动动相相不不断断改改变变方方向向，形形成成紊紊乱乱的的“涡涡流流”：从从图图中中可可见见，因因填填充充物物颗颗粒粒大大小小及及填填充充的的不不均均匀匀性性同同一一组组分分运运行行路路线线长长短短不不同同流出时间不同流出时间不同峰形展宽。峰形展宽。展宽程度以展宽程度以A表示：表示：A=2 dp其中其中dp填充物平均直径；填充物平均直径；填充不规则因子。填充不规则因子。可可见见，使使用用细细粒粒的的固固定定相相并并填填充充均均匀匀可可减减小小A，提提高高柱柱效效。对对于于空空心心毛毛细细管管柱柱，无无涡流扩散，即涡流扩散，即A=0。流动方向流动方向第17页，本讲

23、稿共35页2）分子扩散项）分子扩散项(Longitudinal diffusion term,B/u)纵纵向向分分子子扩扩散散是是由由于于浓浓度度梯梯度度引引起起的的。当当样样品品被被注注入入色色谱谱柱柱时时，它它呈呈“塞塞子子”状状分分布布。随随着着流流动动相相的的推推进进，“塞塞子子”因因浓浓度度梯梯度度而而向向前前后后自自发发地地扩扩散散，使使谱谱峰峰展展宽宽。其其大大小为小为B=2 D 称为弯曲因子，它表示固定相几何形状对自由分子扩散的阻碍情况；称为弯曲因子，它表示固定相几何形状对自由分子扩散的阻碍情况；D组分在流动相中的扩散系数。组份为气体或液体时，分别以组分在流动相中的扩散系数。组

24、份为气体或液体时，分别以Dg或或Dm表示；表示；讨论：讨论：q 分子量大的组分，分子量大的组分，Dg小，即小，即B小小q Dg 随柱温升高而增加，随柱压降低而减小；随柱温升高而增加，随柱压降低而减小；q 流动相分子量大，流动相分子量大，Dg 小，即小，即 B 小；小；q u 增加，组份停留时间短，纵向扩散小；增加，组份停留时间短，纵向扩散小；（B/u）q 对于液相色谱，因对于液相色谱，因Dm 较小，较小，B 项可勿略。项可勿略。球状颗粒；球状颗粒；大分子量流动相；大分子量流动相；适当增加流速；适当增加流速；短柱；短柱；低温。低温。第18页，本讲稿共35页3）传质阻力项）传质阻力项(Mass-t

25、ransfer term,Cu)因因传传质质阻阻力力的的存存在在，使使分分配配不不能能“瞬瞬间间”达达至至平平衡衡，因因此此产产生生峰峰形形展展宽宽。气气相相色色谱谱以以气气体体为为流流动动相相，液液相相色色谱谱以以液液体体为为流流动动相相，二二者者传传质质过过程程不不完完全全相相同同。下下面面分分别别作作讨讨论。论。a）气液色谱：传质阻力项）气液色谱：传质阻力项C包括气相传质阻力系数包括气相传质阻力系数Cs和液相传质阻力系数和液相传质阻力系数Cl。流动相流动相固液界面固液界面固定液固定液组分分子组分分子ClCg讨论：讨论：F 减小填充颗粒直径减小填充颗粒直径dp；F 采用分子量小的流动相，使

26、采用分子量小的流动相，使Dg增加；增加；F 减小液膜厚度减小液膜厚度df，Cl下降。下降。但此时但此时k又减小。又减小。因此，当保持固定液含量不变时，可通过因此，当保持固定液含量不变时，可通过 增加固定液载体的比表面来降低增加固定液载体的比表面来降低df。但比。但比 表面过大又会因吸附过强使峰拖尾。表面过大又会因吸附过强使峰拖尾。F 增加柱温，可增加增加柱温，可增加Dl，但，但k值也减小，为保值也减小，为保 持合适持合适Cl值，应控制柱温。值，应控制柱温。第19页，本讲稿共35页b）液液色谱：传质阻力项）液液色谱：传质阻力项C包括流动相传质阻力系数包括流动相传质阻力系数Cm和固定相传质阻力系数

27、和固定相传质阻力系数Cs。讨论：讨论：v 流动相传质阻力包括两方面：流动相中的传质阻力流动相传质阻力包括两方面：流动相中的传质阻力Cm、滞留的流动相传、滞留的流动相传 质阻力质阻力Cs。分别与填充物大小。分别与填充物大小 dp、扩散系数、扩散系数(Dm)、微孔大小及其数量等、微孔大小及其数量等 有关。有关。因此，降低流动相传质阻力的方法有：细颗粒固定相、增加组分在因此，降低流动相传质阻力的方法有：细颗粒固定相、增加组分在 固定相和流动相中的扩散系数固定相和流动相中的扩散系数D、适当降低线速度、短柱。、适当降低线速度、短柱。v 固定相传质阻力与液膜厚度固定相传质阻力与液膜厚度df、保留因子、保留

28、因子 k 和扩散系数和扩散系数Ds等有关。等有关。因此，降低固定相传质阻力的方法有：与气液色谱中液相传质阻力的表述相同。因此，降低固定相传质阻力的方法有：与气液色谱中液相传质阻力的表述相同。sm第20页，本讲稿共35页4）流速）流速u 由由van Deemter方程方程 H=A+B/u+Cu知道：知道：当当u一一定定时时，仅仅在在A、B、C较较小小时时，H较较小小，柱柱效效较较高高；反反之之则则柱柱效效较较低低，色谱峰将展宽。色谱峰将展宽。以以u对对H作图，可得作图，可得H-u曲线（如图），从该曲线得到：曲线（如图），从该曲线得到：涡流扩散项涡流扩散项A与流速与流速u无关；无关；低流速区低流速

29、区(u小小)，B/u大，分子扩散项占主导，大，分子扩散项占主导，此时选择分子量大的气体如此时选择分子量大的气体如N2和和Ar为载气，可为载气，可 减小扩散，提高柱效；减小扩散，提高柱效；高流速区高流速区(u大大)，Cu大，传质阻力项占主导，大，传质阻力项占主导，此时选择分子量小的气体如此时选择分子量小的气体如H2和和He为载气，为载气，可增加扩散系数，提高柱效；可增加扩散系数，提高柱效；曲线的最低点对应最佳线速曲线的最低点对应最佳线速uopt()下的下的 最小板高最小板高Hmin()；LC的的Hmin和和uopt均比均比GC的小一个数量级，即在的小一个数量级，即在 LC中，较低流速可获得较大的

30、柱效。中，较低流速可获得较大的柱效。板高，板高，H(cm)HminA+B/u+CuCmuCsuAB/u第21页，本讲稿共35页5）固定相颗粒大小对板高的影响）固定相颗粒大小对板高的影响 实实验验表表明明，颗颗粒粒越越细细，板板高高越越小小，受受线线速速影影响响越越小小。即即，在在HPLC分分析析中中采采用用细细粒粒作作固定相的理论根据！固定相的理论根据！但颗粒细导致柱流速慢，当采用高压技术，才能实现但颗粒细导致柱流速慢，当采用高压技术，才能实现HPLC的分析要求。的分析要求。上上面面分分别别介介绍绍了了影影响响色色谱谱分分离离的的基基本本原原理理以以及及影影响响柱柱效效的的各各种种因因素素，但

31、但是是如如何何从从总总体体上上定定量量描描述述色色谱谱分分离离效效能能？如如何何将将各各种种影影响响因因素素对对分分离离的的影影响响定定量量地地表表述述出出来呢？来呢？板高板高,H(cm)第22页，本讲稿共35页15.4 分离度及色谱分离方程分离度及色谱分离方程一、分离度一、分离度(Resolution,R)同同时时反反映映色色谱谱柱柱效效能能和和选选择择性性的的一一个个综综合合指指标标。也也称称总总分分离离效效能能指指标标或或分分辨辨率率。其定义为：其定义为：利用此式，可直接从利用此式，可直接从色谱流出曲线上求出分离度色谱流出曲线上求出分离度R。R 越越大大，相相邻邻组组分分分分离离越越好好

32、。当当R=1.5时时，分分离离程程度度可可达达99.7%，因因此此R=1.5通通常常用用作作是是否否分开的判据。分开的判据。第23页，本讲稿共35页R=1.5R=0.75R=1.0响应信号保留时间保留时间 t,min第24页，本讲稿共35页二、色谱分离方程二、色谱分离方程 R 的的定定义义并并未未反反映映影影响响分分离离度度的的各各种种因因素素。也也就就是是说说，R 未未与与影影响响其其大大小小的的因因素素：柱柱效效n、选择因子选择因子 和保留因子和保留因子 k 联系起来。联系起来。对对于于相相邻邻的的难难分分离离组组分分，由由于于它它们们的的分分配配系系数数 K 相相差差小小，可可合合理理假

33、假设设k1 k2=k，W1 W2=W。因此可导出因此可导出R与与n（neff）、）、和和 k 的关系：的关系：第25页，本讲稿共35页附附,具体推导过程如下：具体推导过程如下：第26页，本讲稿共35页有关色谱方程的讨论：有关色谱方程的讨论：1）分离度）分离度R与柱效的关系与柱效的关系 分离度分离度R与理论塔板数与理论塔板数n有关，即有关，即R受热力学性质的影响。受热力学性质的影响。对具一定相对保留值对具一定相对保留值 的物质对，的物质对，R与有效塔板数与有效塔板数neff有关，说明有关，说明neff可正确代表柱效能。可正确代表柱效能。由色谱方程可得：由色谱方程可得：因因此此可可通通过过增增加加

34、柱柱长长提提高高分分离离度度。然然而而，分分析析时时间间也也相相应应增增加加，且且峰峰宽宽也也展展宽宽！为提高柱效，用减小塔板高度为提高柱效，用减小塔板高度 H 的方法比增加柱长更有效。的方法比增加柱长更有效。2）分离度）分离度R与保留因子与保留因子 的关系的关系 越越大大，柱柱选选择择性性越越好好，对对分分离离有有利利。的的微微小小变变化化可可引引起起 R 较较大大改改变变。如如，当当 从从1.01增加至增加至1.10(增加增加9%)时，时，R 则增加则增加 9 倍倍(但但 1.5,R增加不大增加不大)。改变改变 的方法有：降低柱温、的方法有：降低柱温、改变流动相及固定相的性质和组成改变流动

35、相及固定相的性质和组成。3）分离度）分离度R 分配比分配比 k 的关系的关系 k 增加，分离度增加，分离度R 增加，但当增加，但当k10，则，则R的增加不明显。通常的增加不明显。通常k在在210之间。之间。改变改变 k 的方法有：适当增加柱温的方法有：适当增加柱温(GC)、改变流动相性质和组成改变流动相性质和组成(LC)以及固定相含量。以及固定相含量。第27页，本讲稿共35页70%CH3OH+30H2O60%CH3OH+40H2O50%CH3OH+50H2O40%CH3OH+60H2O溶剂溶剂(流动相流动相)组成对色谱分离的影响组成对色谱分离的影响(梯度淋洗梯度淋洗)1：9,10-蒽醌；蒽醌；

36、2：2-甲基甲基-9,10-蒽醌；蒽醌；3：2-乙基乙基-9,10-蒽醌蒽醌4：1,4-二甲基二甲基-9,10-蒽醌；蒽醌；5：2-特丁基甲基特丁基甲基-9,10-蒽醌；蒽醌；改变组成使 k 最佳第28页，本讲稿共35页色谱分离中的问题色谱分离中的问题 由由于于分分析析物物组组成成复复杂杂，以以某某一一组组成成的的流流动动相相可可能能使使部部分分待待测测物物得得到到好好的的分分离离，但但同同时时出出使使其其它它待待测测物物的的分分离不令人满意！实际工作中采用程序升温离不令人满意！实际工作中采用程序升温（GC）和梯度淋洗和梯度淋洗（LC）来解决这个问题。来解决这个问题。第29页，本讲稿共35页三

37、、分析时间三、分析时间 t 分析时间通常指最后一个组分出峰的时间。分析时间通常指最后一个组分出峰的时间。由以下三式：由以下三式：得到得到 可可见见，分分析析时时间间与与R，k、H/u等等参参数数有有关关。R增增加加1倍倍，分分析析时时间间则则是是原来的原来的 4 倍。倍。实际工作中，即要能获得有效的分离，又要在较短时间内完成分析。实际工作中，即要能获得有效的分离，又要在较短时间内完成分析。第30页，本讲稿共35页概念、表示方法及计算公式汇总概念、表示方法及计算公式汇总表表-1第31页，本讲稿共35页表表-2第32页，本讲稿共35页例例：两两物物质质A和和B在在30cm长长的的色色谱谱柱柱上上的

38、的保保留留时时间间分分别别为为16.4和和17.63min，有有一一不不与与固固定定相相作作用用的的物物质质，其其在在此此柱柱上上的的保保留留时时间间为为1.30 min。物物质质A和和B的的峰峰底底宽分别为宽分别为1.11和和1.21min。试问：。试问：1）柱分辨率）柱分辨率R；2）柱平均理论塔板数）柱平均理论塔板数nav3）平均塔板高度）平均塔板高度Hav4）若要求）若要求R达到达到1.5，则柱长至少应为多少？，则柱长至少应为多少？5）使用上述较长的柱进行分析时，其分析时间为多长？）使用上述较长的柱进行分析时，其分析时间为多长？6）不增加柱长，要求在原来的分析时间内）不增加柱长，要求在原来的分析时间内R达到达到1.5，该柱的塔板高度应为多少？，该柱的塔板高度应为多少？第33页，本讲稿共35页1）2）3）4）第34页，本讲稿共35页5）6）第35页，本讲稿共35页