色谱分析 第二章 色谱基本理论

第二章 色谱法的基本参数及理论一、色谱分离与保留作用色谱的保留作用：在色谱系统中，当样品混合物被流动相带入柱内后，便在固定相与流动相之间不断地进行分配平衡。

不同的化合物由于他们之间理化性质的差异，在两相中存在量的比值也各不相同。

固定相中存在量多的化合物，冲出柱子所需消耗流动相的量就多，较慢地被从色谱柱中被洗脱出来。

流动相中存在的比例大的化合物，冲洗出柱子所需消耗流动相的量就少，较快地被从色谱柱中被洗脱出来。

这种现象就称为色谱的保留作用。

图 2-1 色谱分离示意图样品组分在两相间分配平衡时，其在两相中存在量的比值称为容量因子(capacity factor) k ’，又称分配比（partion ratio ）或分配容量。

k ’ = MS M M 式中，Ms ：组分在固定相中的量，M M ：组分在流动相中的量。

在固定相中的量为零的化合物，其k ’=0，这些组分被称为在该色谱条件下的非保留物质。

容量因子（分配比）可通过实验计算：k ’ =MR t t ' 。

即k ’为组分在固定相中消耗的时间与其在流动相中消耗的时间之比。

样品组分在两相中分配平衡时，其在固定相和流动相中的浓度比称为分配系数（partion factor ），分配系数以K 表示。

其公式如下：Ms c c K ==组分在流动相中的浓度组分在固定相中的浓度 K =m m S S V M V M // = k ’· S m V V 式中，Ms/Vs 为样品组分在固定相中的浓度，M m /V m 为样品组分在流动相中的浓度。

分配系数大的组分保留时间长（色谱的保留作用强），分配系数小的组分保留时间短（色谱的保留作用弱）。

K = k ’· Sm V V = k ’· β 式中β = Sm V V 称为相比率，即色谱柱中流动相体积与固定相体积之比。

例在毛细管GC 中壁涂空心柱的相比为：β = 固定相体积（柱中）流动相体积（柱中） = dfrl l r ⋅ππ22 = df r 2式中r为毛细管柱横截面的半径，d f为柱内壁固定液的膜厚。

色谱分析方法基本理论一、保留时光理论保留时光是样品从进入色谱柱到流精彩谱柱所需要的时光，不同的物质在不同的色谱柱上以不同的流淌相洗脱会有不同的保留时光，因此保留时光是色谱分析法比较重要的参数之一。

保留时光由物质在色谱中的分配系数打算： tR=t0（1＋KVs/Vm）式中：tR —某物质的保留时光； t0—色谱系统的死时光，即流淌相进入色谱柱到流精彩谱柱的时光，这个时光由色谱柱的孔隙、流淌相的流速等因素打算； K－分配系数； Vs,Vm—固定相和流淌相的体积。

这个公式又叫做色谱过程方程，是色谱学最基本的公式之一。

在薄层色谱中没有样品进入和流出固定相的过程，因此人们用比移值标示物质的色谱行为。

比移值是一个与保留时光相对应的概念，它是样品点在色谱过程中移动的距离与流淌相前沿移动距离的比值。

与保留时光一样，比移值也由物质在色谱中的分配系数打算： Rf＝Vm/(Vm＋KVs) 式中：Rf—比移值；K一色谱分配系数； Vs，Vm—固定相和流淌相的体积。

二、塔板理论塔板理论是色谱学的基础理论。

塔板理论将色谱柱看作一个分馏塔，待分别组分在分馏塔的塔板间移动，在每一个塔板内组分分子在固定相和流淌相之间形成平衡，随着流淌相的流淌，组分分子不断从一个塔板移动到下一个塔板并不断形成新的平衡。

色谱柱的塔板数越多，其分别效果越好。

按照塔板理论，待分别组分流精彩谱柱时的浓度随时光展现二项式分布，当色谱柱的塔板数很高时，二项式分布趋于正态分布。

流出曲线上组分浓度与时光的关系可以表示如下：式中：Ct—t时刻的组分浓度； C0—组分总浓度，即峰面积；σ—半峰宽，即正态分布的标准差； tR—组分的保留时光。

该方程称作流出曲线方程。

按照流出曲线方程，色谱柱的理论塔板高度被定义为单位柱长度的色谱峰方差： H=σ2/T 理论塔板高度越低，在单位长度色谱柱中的塔板数越多，分别效果越好。

打算理论塔板高度的因素有固定相的材质、色谱柱的匀称程度、流淌相的理化性质以及流淌相的流速等。

现代⾊谱分析试题第⼀章⾊谱法概论1. 综述各种⾊谱法的特点及其应⽤。

2. 简要说明⽓相⾊谱法（GLC、GSC）、⾼效液相⾊谱法（HPLC的各类⽅法）特点及其应⽤范围？3. 试⽐较⾊谱法（GC、HPLC）之间的异同？第⼆章⾊谱基本理论例1 采⽤3M⾊谱柱对A、B⼆组分进⾏分离，此时测得⾮滞留组分的t M值为0.9min ，A组分的保留时间（t R(A)）为15.1min，B组分的t R为18.0min，要使⼆组分达到基线分离（R=1.5），问最短柱长应选择多少⽶（设B组分的峰宽为1.1 min）？解⽅法（1）：由已知条件，得n B=16(18.0/1.1)2=4284r i,B=18.0-0.9/15.1-0.9=1.20K/B=18.0-0.9/0.9=19则因为所以故⽅法（2）：同⽅法（1）得n B=4284；r i,B=1.20；K/B=19所以则n B (R=1.5)=16 (1.5)2(1.2/0.2)2[(1+19)/19]2=1425故L=n (R=1.5)H=14250.07=99.8cm1m1.A、B ⼆组分的分配系数之⽐为0.912，要保证⼆者的分离度达到1.20，柱长因应选择多少⽶？设有效塔板⾼度为0.95mm.。

2.有⼀液相⾊谱柱长25cm,流动相速度为0.5ml/min，流动相体积为0.45ml，固定相体积为0.25ml,现测得萘、蒽、菲、芘四组分（以A、B、C、D）的保留值及峰宽如表3-1。

根据已知条件试计算出：（1）各组分容量及分配系数；（2）各组分的n及n eff；（3）各组分的H 值及H eff值；（4）画出四组分的K/值之间的关系曲线表3-1 在HPLC柱上测得的A、B、C、D 的组分t R(min) W h/2(min)⾮滞留组分ABCD 4.06.513.514.620.10.420.971.101.38答：（1）K/（A=0.60；B=2.38；C=2.65；D=4.03）；（2）（A=4021；B=3099；C=2818；D=3394）n eff（A=595；B=1535；C=1486；D=2178）;（3）H（A=0.06；B=0.08；C=0.09；D=0.07）H eff（A=0.42；B=0.16；C=0.17；D=0.11）;(5)根据已有数据，绘出K/--n--n eff曲线，⾃⾏判断正确与否，并分析原因。