色谱基本理论 (2)课件.ppt
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1、关于色谱基本理论(2)现在学习的是第1页,共79页色谱图示意图色谱图示意图现在学习的是第2页,共79页色谱图相关术语色谱图相关术语.色谱峰色谱峰(Peak):Peak):.峰底峰底(Peak Base):Peak Base):.峰高峰高 h(Peak Height):h(Peak Height):.峰峰(底底)宽宽 W(Peak Width):W(Peak Width):.半半(高高)峰宽峰宽 W W1/2 1/2(Peak Width at(Peak Width at Half HeightHalf Height):现在学习的是第3页,共79页.峰面积峰面积(Peak Area):Peak
2、Area):.标准偏差标准偏差()(Standard Error):)(Standard Error):.拖尾峰拖尾峰(Tailing Peak):Tailing Peak):.前伸峰前伸峰(Leading Peak):Leading Peak):.鬼峰鬼峰,假峰假峰(Ghost PeakGhost Peak):色谱图相关术语现在学习的是第4页,共79页.基线基线(Baseline):Baseline):.基线飘移基线飘移(Baseline Drift):Baseline Drift):.基线噪声基线噪声(N)(Baseline Noise):N)(Baseline Noise):.谱带扩展谱
3、带扩展(Band Broadening):Band Broadening):色谱图相关术语色谱图相关术语现在学习的是第5页,共79页留值的基本参保数留值的基本参保数保留时间保留时间(t tR R)(Retention time):)(Retention time):死时间死时间(t tM M)(Dead time):)(Dead time):调整保留时间调整保留时间(t tR R)t)tR R=t=tR R-t-tM M,校正保留时间(校正保留时间(t tR R0 0)t tR R0 0=j t=j tR R,净保留时间净保留时间(t tN N)t)tN N=j t=j tR R,现在学习的是
4、第6页,共79页校正保留体积(校正保留体积(V VR R0 0):V:VR R0 0=j V=j VR R净保留体积净保留体积(V VN N):V):VN N=j V=j VR R 比保留体积比保留体积(Vg):Vg=(273/TVg):Vg=(273/Tc c)(V)(VN N/M/ML L)保留值的基本参数保留值的基本参数现在学习的是第7页,共79页有关分离的参数有关分离的参数一 相对保留值又叫选择性系数或选择性因子=1=1时两个组分分不开,改变时两个组分分不开,改变的途径是的途径是:改变固定相,改变固定相,改变流动相,改变流动相,改变样品本身的性质(如衍生化法改变样品本身的性质(如衍生化
5、法)现在学习的是第8页,共79页二二 区域宽度区域宽度(1 1)标准偏差)标准偏差 (2 2)半峰宽半峰宽 W W1/21/2(3 3)峰底宽度峰底宽度W W 从色谱图中,可得许多信息从色谱图中,可得许多信息:1 色谱峰的个数,可判断所含组分的最少个数;2 根据色谱峰的保留值,可以进行定性分析;3 根据色谱峰的面积或峰高,可以进行定量分析;4 色谱峰的保留值及其区域宽度,评价柱效依据;5 色谱峰两峰间的距离 现在学习的是第9页,共79页三三 分配系数分配系数K K与分配比与分配比(容量因子容量因子)KK:1 1 分配系数分配系数K K 平衡状态时组分在固定相(CL)与流动相(CG)中的浓浓度度
6、之比。2 2 分配比分配比(容量因子容量因子)K:K:平衡状态时组分在固定相(P)与流动相(q)中的质量质量之比。现在学习的是第10页,共79页讨论讨论:K=0 则 tR=tM 组分无保留行为 K=1 则 tR=2tM K tR很大组分峰出不来所以K=1-5 最好如何控制K?主要选择合适的固定液色谱测K容易(只测tR tM)所以常用K现在学习的是第11页,共79页四四 分配系数分配系数K K与分配比与分配比KK的关系于的关系于l K=KKl=VG/VL=K/K=VG/VL=K/K 现在学习的是第12页,共79页五五 分配系数分配系数K,K,分配比分配比KK与选择性因与选择性因子的关系子的关系现
7、在学习的是第13页,共79页tR(x)-待测物X的调整保留时间tR(z)-碳原子数为Z的正构烷烃的调整保留时间tR(z+n)-碳原子数为z+n的正构烷烃的调整保留时间tR(z)tR(x)tR(z+n)(通常 n=1)规定正构烷烃的I 值是其他原子数的100倍,如:正庚烷I=700保留指数保留指数 I I现在学习的是第14页,共79页色谱柱效能的参数色谱柱效能的参数柱效:也叫柱效能柱效:也叫柱效能。理论塔板数理论塔板数n有效理论塔板数有效理论塔板数neff理论塔板高度理论塔板高度H H=L/n现在学习的是第15页,共79页第二节第二节 气路系统气路系统 一气体气体 H H2 2 N N2 2 A
8、ir Air 也可用也可用COCO2 2 Ne Ar Ne Ar 纯度要求大于纯度要求大于99.99%99.99%气体控制系统气体控制系统现在学习的是第16页,共79页 检测器检测器 常用净化剂常用净化剂 作用作用TCD TCD;FID FID 变色硅胶:变色硅胶:除除H H2 2O OTCD TCD;FID FID 分子筛分子筛 :除除H H2 2O OFID FID;ECD ECD 活性碳:活性碳:除有机物除有机物FID FID;ECD ECD 脱氧剂脱氧剂 :除除O O2 2 气体的压力与流量的测量气体的压力与流量的测量常用皂膜流量计,用时先将皂膜流量计管常用皂膜流量计,用时先将皂膜流量
9、计管子内壁润湿子内壁润湿 气体的纯化气体的纯化现在学习的是第17页,共79页现在学习的是第18页,共79页现在学习的是第19页,共79页载气流量的校正载气流量的校正 用皂膜流量计测得的流量用皂膜流量计测得的流量用皂膜流量计测得的流量用皂膜流量计测得的流量F皂(皂(mL/min)是在柱后大气压是在柱后大气压下测得的,欲将其换算成色谱条件下的流量下测得的,欲将其换算成色谱条件下的流量FC需作三种校需作三种校需作三种校需作三种校正:湿度校正正:湿度校正正:湿度校正正:湿度校正;压力校正压力校正压力校正压力校正;温度校正温度校正1 1,湿度校正,湿度校正,湿度校正,湿度校正2 2,压力校正,压力校正,
10、压力校正,压力校正PW-室温下的的水饱和蒸汽压P0-柱出口处压力Pi-柱入口处压力 现在学习的是第20页,共79页3,温度校正,温度校正现在学习的是第21页,共79页空心柱的载气流速通常不用皂膜流量皂膜流量计测量。而是由计测量。而是由tM计算得到载气的平均线速U=L/tM 例题“实验与习题”例4(P125)作业:P131 41;42(思考);43;现在学习的是第22页,共79页第三节第三节 色谱基本理论色谱基本理论塔板理论塔板理论 GCGC是一种分离技术是一种分离技术,组分先分离才组分先分离才可定性定量可定性定量.如何选择最佳分离条如何选择最佳分离条件件,这需要色谱理论的指导这需要色谱理论的指
11、导.现在学习的是第23页,共79页一一塔板理论的假设塔板理论的假设1 1 在理论板高在理论板高H H内,组分在气液相内快速内,组分在气液相内快速平衡平衡2 2 载气以脉冲式进入色谱柱载气以脉冲式进入色谱柱3 3 无纵向扩散(柱向扩散无纵向扩散(柱向扩散)4 4 分配系数分配系数K K是常数是常数 现在学习的是第24页,共79页 根据对色谱柱模拟蒸馏塔的根据对色谱柱模拟蒸馏塔的假设条件,具体展开讨论组分假设条件,具体展开讨论组分在色谱柱中移动分配过程如下:在色谱柱中移动分配过程如下:动画 现在学习的是第25页,共79页二、色谱流出曲线方程二、色谱流出曲线方程 -基本关系式概率推导基本关系式概率推
12、导 设样品分子开始全部位于第设样品分子开始全部位于第0 0号塔板上,当号塔板上,当色谱柱中通过色谱柱中通过N N体积载气后,计算在第体积载气后,计算在第n n块塔块塔板上出现某组分分子的概率。这个概率应板上出现某组分分子的概率。这个概率应该是考虑在塔板上某组分的一个分子出现该是考虑在塔板上某组分的一个分子出现在流动相中的概率在流动相中的概率(Mp)Mp)等于在该塔板上等于在该塔板上流动相中组分分子的个数与流动相中组分分子的个数与 整个塔板上整个塔板上组分分子个数之比。组分分子个数之比。现在学习的是第26页,共79页l假设色谱柱由假设色谱柱由5 5块塔板组成:块塔板组成:l(0(0号板号板,1,
13、1号号,2,2号号,4,4号板号板)l 令令N=5(NN=5(N表示进入柱中载气的脉冲次数表示进入柱中载气的脉冲次数l 令组分进样量为:令组分进样量为:W=1 W=1 l 组组分分在在柱柱内内的的分分配配过过程程是是以以气气液液色色谱谱分分配配为为例例,组分在气液两相中进行分配组分在气液两相中进行分配 l 表示进入气相的组分分子表示进入气相的组分分子 l 表示进入液相的组分分子表示进入液相的组分分子l此时若组分容量因子此时若组分容量因子K K,=1,=1,即即p=q p=q l 组分中有组分中有p p量溶于液相量溶于液相 l 组分中有组分中有q q量溶于液相量溶于液相现在学习的是第27页,共7
14、9页现在学习的是第28页,共79页可用二项式准确表示出来可用二项式准确表示出来(P+P+q)q)N N现在学习的是第29页,共79页组分在n=5,kn=5,k,=1,w=1=1,w=1柱内任一板上分配表柱内任一板上分配表01234柱出口N=010000010.50.5000020.250.50.2500030.1250.3750.3750.1250040.0630.250.3750.1250.063 050.0320.1570.3130.3130.157 0.03260.0160.0950.2350.3130.235 0.07970.0080.0560.1160.2750.275 0.1188
15、0.0040.0320.0860.1960.275 0.13890.0020.0180.0590.1410.246 0.138100.0010.1010.0380.1000.189 0.118现在学习的是第30页,共79页得出色谱流出曲线方程得出色谱流出曲线方程:现在学习的是第31页,共79页三、三、塔板理论方程式的讨论塔板理论方程式的讨论 塔板理论成功之处塔板理论成功之处1 1较好地解析了色谱曲线形状较好地解析了色谱曲线形状2 2 浓度极大点浓度极大点CmaxCmax的位置是的位置是t tR R(即即V VR R)3 3 可用可用N N评价柱效评价柱效现在学习的是第32页,共79页V=VV=
16、VR R时流出曲线达浓度极大值时流出曲线达浓度极大值C Cmaxmax 现在学习的是第33页,共79页CmaxCmax的影响因素的影响因素 (1)(1)进进样样量量W W愈愈大大,则则CmaxCmax愈愈大大.W W与与Cmax Cmax 成正比。这是色谱峰高定量的依据。成正比。这是色谱峰高定量的依据。(2 2)H H值值愈愈小小,柱柱效效愈愈高高,Cmax/WCmax/W比比值值愈愈大。即大。即H H越小,柱效越小,柱效N N越高越高 (3)(3)色色谱谱柱柱内内径径愈愈小小,填填充充愈愈紧紧密密,Cmax/WCmax/W比比值值也也愈愈大大。即即柱柱愈愈细细填填充充愈愈紧紧密密,柱效柱效N
17、 N越高。越高。现在学习的是第34页,共79页(4 4)色谱柱愈短,色谱柱愈短,CmaxCmax值愈大。值愈大。(5 5)先先流流出出柱柱子子的的组组分分容容量量因因子子小小,所所以以Cmax/WCmax/W比比值值愈愈大大,反反之之提提高高色色谱谱柱柱的的温温度度(对对GCGC),增增加加流流动动相相中中强强洗洗脱脱溶溶剂剂的的浓浓度度(对对HPLCHPLC),都都可可以以使使容容量量因因子子下下降降,比比而而使使Cmax/WCmax/W比比值值愈愈大大,提提高高色色谱谱检检测测灵灵敏敏度。度。现在学习的是第35页,共79页四、塔板理论的作用与不足四、塔板理论的作用与不足(一一)塔扳理论在色
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