色谱基本理论 (2)精选PPT.ppt
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1、关于色谱基本理论(2)第1页,讲稿共79张,创作于星期三色谱图示意图色谱图示意图第2页,讲稿共79张,创作于星期三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):第3页,讲稿共79张,创作于星期三.峰面积峰面积(Peak Ar
2、ea):Peak 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):色谱图相关术语第4页,讲稿共79张,创作于星期三.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 N
3、oise):.谱带扩展谱带扩展(Band Broadening):Band Broadening):色谱图相关术语色谱图相关术语第5页,讲稿共79张,创作于星期三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
4、t=j tR R,第6页,讲稿共79张,创作于星期三校正保留体积(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第7页,讲稿共79张,创作于星期三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
5、质(如衍生化法改变样品本身的性质(如衍生化法)第8页,讲稿共79张,创作于星期三二二 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 第9页,讲稿共79张,创作于星期三三三 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
6、状态时组分在固定相(CL)与流动相(CG)中的浓度浓度之比。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。第10页,讲稿共79张,创作于星期三讨论讨论: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第11页,讲稿共79张,创作于星期三四四 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 第12页,讲稿共79张,创作于星期三五五 分配系
7、数分配系数K,K,分配比分配比KK与选择性与选择性因子的关系因子的关系第13页,讲稿共79张,创作于星期三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第14页,讲稿共79张,创作于星期三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第15页,讲稿共79
8、张,创作于星期三第二节第二节 气路系统气路系统 一气体气体 H H2 2 N N2 2 Air 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第16页,讲稿共79张,创作于星期三 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
9、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子内常用皂膜流量计,用时先将皂膜流量计管子内壁润湿壁润湿 气体的纯化气体的纯化第17页,讲稿共79张,创作于星期三第18页,讲稿共79张,创作于星期三第19页,讲稿共79张,创作于星期三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F F皂(皂(mL/min)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F FC C需作三种校正:需作三种校正:需作三种校正:需作三种校正:湿度校正湿度校正湿度校正湿度校正;压力校正压力校正压力校正压力
10、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,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 第20页,讲稿共79张,创作于星期三3,温度校正,温度校正第21页,讲稿共79张,创作于星期三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;第22页,讲稿共79张,创作于星期三第三节第三节 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
11、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导.第23页,讲稿共79张,创作于星期三一一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 第24页,讲稿共79张,创作于星期三 根据对色谱柱模拟蒸馏塔根据对色谱柱模拟蒸馏塔的假设条件,具体展开讨论组的假设条件,具体展开讨论组分在色谱柱中移动分配过程如分在色谱柱中移动分配过
12、程如下:下:动画 第25页,讲稿共79张,创作于星期三二、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,号塔板上,当色谱柱中通过当色谱柱中通过N N体积载气后,计算在第体积载气后,计算在第n n块块塔板上出现某组分分子的概率。这个概率应塔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在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流动相中的概率(Mp)Mp)等于在该塔板上流动等于在该塔板上流动相中组分分子的个数与相中组分分子的个数与 整个塔板上组分分整个塔板上组分分子
13、个数之比。子个数之比。第26页,讲稿共79张,创作于星期三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,1,1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例为例,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
14、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第27页,讲稿共79张,创作于星期三第28页,讲稿共79张,创作于星期三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第29页,讲稿共79张,创作于星期三组分在n=5,k,=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 0.0
15、3260.0160.0950.2350.3130.235 0.07970.0080.0560.1160.2750.275 0.11880.0040.0320.0860.1960.275 0.13890.0020.0180.0590.1410.246 0.138100.0010.1010.0380.1000.189 0.118第30页,讲稿共79张,创作于星期三得出色谱流出曲线方程得出色谱流出曲线方程:第31页,讲稿共79张,创作于星期三三、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
16、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评价柱效评价柱效第32页,讲稿共79张,创作于星期三V=VV=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 第33页,讲稿共79张,创作于星期三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
17、(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 N越高。越高。第34页,讲稿共79张,创作于星期三(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,比比而使而使Cmax/WCm
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