第十六章节色谱分析法概论幻灯片.pptVIP

第三节 基本类型色谱方法及其分离机制 一、分配色谱（见P345页） 1.正相分配色谱：流动相极性＜固定相极性 2.反相分配色谱：流动相极性＞固定相极性 洗脱顺序由组分在固定相或流动相中溶 解度的相对大小而决定。 二、吸附色谱法 第四节 色谱法基本原理 一、塔板理论（半经验理论）（P351） 该理论是1952年马丁 （Martin）等人提出 从热力学角度讨论了流出 曲线形状与分离效果关系。 塔板理论将色谱柱假想为一个精馏塔。 即色谱柱（柱长L）是由一系列连续的、相等 的水平塔板组成，每一块塔板高度为H，在每 一块塔板上，溶质在两相间很快达到分配平 衡，然后随流动相按一个一个塔板的方向向 前移动。 塔板理论的基本假设为： 1）色谱柱内存在许多塔板，组分在塔板间隔（即塔板高 度）内完全服从分配定律，并很快达到分配平衡。 2）样品加在第0号塔板上，样品沿色谱柱轴方向的扩散可 以忽略。 3） 流动相在色谱柱内间歇式流动，每次进入一个塔板体积 4） 在所有塔板上分配系数相等，与组分的量无关。 ??? 虽然以上假设与实际色谱过程不符，如 色谱过程是一个动态过程，很难达到分配平衡； 组分沿色谱柱轴方向的扩散是不可避免的。但是 塔板理论导出了色谱流出曲线方程，成功地解释 了流出曲线的形状、浓度极大点的位置，能够评 价色谱柱柱效。 n与色谱参数之间的关系（经验公式）为： 由此可以看出，组分保留时间越长、峰宽度 越小，则n越多，色谱柱效能越高。 塔板理论贡献： ①分配系数不同，最终可分离。 ②平衡次数n （50），曲线接近正态分布 曲线。 ③给出了n与Wb的关系式（由此关系式可得 出流出曲线与分离效果关系）n ，柱效 。 若两组分K相同，则无论n多大，都无法分离。 塔板理论不足： ①无法解释峰扩展原因。 （为使n↑，则Wb应↓ ，如何使Wb ↓ ？） ②无法解释影响塔板高度的因素 （L一定，n∝1/H,如何使H ↓？） 二、速率理论 1956年荷兰学者Van Deemter等人吸收了 塔板理论的概念，并把影响塔板高度的动力 学因素结合起来，提出了色谱过程的动力学 理论--速率理论。 它把色谱过程看作一个动态非平衡过程， 研究过程中的动力学因素对峰展宽（即柱 效）的影响。 速率理论的简化方程式: H=A+B/u+Cu ㈠影响塔板高度(柱效)的动力学因素 ⒈涡流扩散： A=2λdp 由于色谱柱内填充剂的几何结构不同，分子在 色谱柱中 的流速不同而引起的峰展宽。 dp为填料直径，λ为填充不规则因子，填充越不均匀λ 越大。 HPLC常用填料粒度一般为3~10μm，最好3~5μm，粒 度分布RSD≤5%。但粒度太小难于填充均匀（λ大），且 会使柱压过高。大而均匀（球形或近球形）的颗粒容易填充 规则均匀，λ越小。 总的说来，应采用细而均匀的载体，这样有助于提高柱 效。毛细管无填料，A＝0。 ⒉纵向扩散： B=2γDm 由于进样后溶质分子在柱内存在浓度梯度，导致轴向 扩散而引起的峰展宽。 u为流动相线速度，分子在柱内的滞留时间越长（u 小），展宽越严重。在低流速时，它对峰形的影响较大。 Dm为分子在流动相中的扩散系数，由于液相的Dm很 小，通常仅为气相的10-4~10-5，因此在HPLC中，只要流 速不太低的话，这一项可以忽略不计。 γ是考虑到填料的存在使溶质分子不能自由地轴向扩 散，而引入的柱参数，用以对Dm进行校正。γ一般在 0.6~0.7左右，毛细管柱的γ ＝1。 ⒊传质阻力 由于溶质分子在流动相、静态流动相和固定相中的传 质过程而导致的峰展宽。 溶质分子在流动相和固定相中的扩散、分配、转移的 过程并不是瞬间达到平衡，实际传质速度是有限的，这一 时间上的滞后使色谱柱总是在非平衡状态下工作，从而产 生峰展宽。 液相色谱的传质阻抗项Cu又分为三项。 ㈡流动相线速度对塔板高度的影响 见P353页 从速率方程式可以看出，要获得高效能的色谱 分析，一般可采用以下措施： ①进样时间要短。 ②填料粒度要小。 ③改善传质过程。过高的吸附作用力可导致严重的峰展宽 和拖尾，甚至不可逆吸附。 ④适当的流速。 以H对u作图，则有一最佳线速度uopt，在此线速度时，H 最小。一般在液相色谱中，uopt很小(大约0.03～0.1mm/s) 在这样的线速度下分析样品需要很长时间，一般