色谱塔板理论示意图
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第二章 气相色谱分析gas chromatographic analysis,GC第二节 色谱理论基础fundamental of chromatograph theory色谱理论需要解决的问题:色谱分离过程的热力学和动力学问题。
影响分离及柱效的因素与提高柱效的途径,柱效与分离度的评价指标及其关系。
组分保留时间为何不同色谱峰为何变宽组分保留时间:色谱过程的热力学因素控制;(组分和固定液的结构和性质)色谱峰变宽:色谱过程的动力学因素控制;(两相中的运动阻力,扩散)两种色谱理论:塔板理论和速率理论;一、塔板理论-柱分离效能指标1.塔板理论(plate theory )半经验理论;将色谱分离过程比拟作蒸馏过程,将连续的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复 (类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程);塔板理论的假设:(1) 在每一个平衡过程间隔内,平衡可以迅速达到;(2) 将载气看作成脉动(间歇)过程;(3) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略;(4) 每次分配的分配系数相同。
色谱柱长:L ,虚拟的塔板间距离:H ,色谱柱的理论塔板数:n ,则三者的关系为:n = L / H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为: 保留时间包含死时间,在死时间内不参与分配!2.有效塔板数和有效塔板高度•单位柱长的塔板数越多,表明柱效越高。
•用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。
222116545)()(./bR R W t Y t n ==•组分在t M 时间内不参与柱内分配。
需引入有效塔板数和有效塔板高度:3.塔板理论的特点和不足(1)当色谱柱长度一定时,塔板数 n 越大(塔板高度 H 越小),被测组分在柱内被分配的次数越多,柱效能则越高,所得色谱峰越窄。
(2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同,用有效塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时,应指明测定物质。
(3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果,当两组分的分配系数K 相同时,无论该色谱柱的塔板数多大,都无法分离。
色谱经典理论之塔板理论塔板高度 \ 理论塔板数
色谱理论-塔板理论
塔板理论:
将连续的色谱柱设想成若干小段,
每一段均由固定相和流动相填充,
组分在其内迅速达到分配平衡。
每段称作一个理论塔板;
其长度称理论塔板高度。
塔板理论:基本假设
◆ 色谱柱内径一致、填充均匀;
◆ 组分在每个塔板的分配系数不变;瞬间可达平衡;
◆ 纵向分子扩散可忽略;
溶质分布平衡与迁移过程
塔板理论:色谱流出曲线方程
R
V V V V M e N c R
R N 2
22
12⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛--⎪⎭
⎫ ⎝⎛=πR
V M N c ⋅⎪⎭⎫ ⎝⎛=2
12max
π任意时刻流出色谱柱的组分的浓度值
理论塔板数的计算公式
Ø 理论塔板高度(H)
N
L H =
Ø
理论塔板数(N )
2
2
2
154516⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=W t W t N R b R .
有效理论塔板数
2
2
2
154516⎪⎪⎭
⎫
⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=W t W t N R b R ef
'.'2
1⎪
⎭
⎫ ⎝⎛+=k k N N eff
'
''R R R M R t t t t t k -=
=。
塔板理论编辑词条该词条缺少摘要图、基本信息栏、词条分类,补充相关内容帮助词条更加完善!立刻编辑>>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,待分离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动相之间形成平衡,随着流动相的流动,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。
一个色谱柱的塔板数越多,则其分离效果就越好。
快速导航目录∙简介∙基本假设∙结论1塔板理论马丁(Martin)和欣革(Synge)最早提出塔板理论,将色谱柱比作蒸馏塔,把一根连续的色谱柱设想成由许多小段组成。
在每一小段内,一部分空间为固定相占据,另一部分空间充满流动相。
组分随流动相进入色谱柱后,就在两相间进行分配。
并假定在每一小段内组分可以很快地在两相中达到分配平衡,这样一个小段称作一个理论塔板(theoretical plate),一个理论塔板的长度称为理论塔板高度(theoretical plate height)H。
经过多次分配平衡,分配系数小的组分,先离开蒸馏塔,分配系数大的组分后离开蒸馏塔。
由于色谱柱内的塔板数相当多,因此即使组分分配系数只有微小差异,仍然可以获得好的分离效果。
根据塔板理论,待分离组分流出色谱柱时的浓度沿时间呈现二项式分布,当色谱柱的塔板数很高的时候,二项式分布趋于正态分布。
则流出曲线上组分浓度与时间的关系可以表示为:c_t=c_0/(σ*√(2π))*e^(-(t-t_R)^2/(2*σ^2))这一方程称作流出曲线方程,式中c_t为t时刻的组分浓度;c_0为组分总浓度,即峰面积;σ为半峰宽,即正态分布的标准差;t_R为组分的保留时间。
根据流出曲线方程人们定义色谱柱的理论塔板高度为单位柱长度的色谱峰方差:H=\frac{\sigma^2}理论塔板高度越低,在单位长度色谱柱中就有越高的塔板数,则分离效分配示意图果就越好。
决定理论塔板高度的因素有:固定相的材质、色谱柱的均匀程度、流动相的理化性质以及流动相的流速等。