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第二节 色谱理论基础 * 第一页，共三十一页，2022年，8月28日 一、气相色谱流出曲线 1.基线 无试样通过检测器时，检测到的信号即为基线 2.保留值 （1）时间表示的保留值 死时间（tM）：不与固定相作用的惰性物质的保留时间。 保留时间（tR）：组分从进样到柱后出现浓度极大值时所需的时间。 调整保留时间（tR＇ )：tR＇= tR－tM * 第二页，共三十一页，2022年，8月28日 (2)用体积表示的保留值 死体积（VM）：VM = tM ×F0 保留体积（VR）：VR = tR×F0 (F0为色谱柱出口处的载气流量，单位：mL/ min) 调整保留体积（VR＇）：V R＇= VR－VM * 第三页，共三十一页，2022年，8月28日 3. 相对保留值r21 组分2与组分1调整保留值之比： r21 = t’R2 / t’R1= V’R2 / V’ R1 相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组分的选择性。 * 第四页，共三十一页，2022年，8月28日 4.区域宽度 用来衡量色谱峰宽度的参数， 有三种表示方法： （1）标准偏差(?)： 即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。 （2）半峰宽(Y1/2)： 色谱峰高一半处的宽度 Y1/2 = 2.354? （3）峰底宽(Wb)： Wb = 4? * 第五页，共三十一页，2022年，8月28日 二、容量因子与分配系数 分配系数K：组分在两相间的浓度比； 容量因子k：平衡时，组分在各相中的质量比； k =MS / Mm MS为组分在固定相中的质量，Mm为组分在流动相中的质量。 容量因子k与分配系数K的关系为： 式中β为相比。 填充柱相比：6～35； 毛细管柱的相比：50～1500 容量因子越大，保留时间越长。 可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系： * 第六页，共三十一页，2022年，8月28日 塔板理论基本假设： 将色谱柱视为精馏塔 1）塔板之间不连续； 2）塔板之间无分子扩散； 3）组分在各塔板内两相间的分配瞬间达至平衡，达一次平衡所需柱长为理论塔板高度H； 4）某组分在所有塔板上的分配系数相同； 5）流动相以不连续方式加入，即以一个一个的塔板体积加入。 三、塔板理论-柱分离效能指标 * 第七页，共三十一页，2022年，8月28日 * 第八页，共三十一页，2022年，8月28日 * 第九页，共三十一页，2022年，8月28日 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： * 第十页，共三十一页，2022年，8月28日 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。 组分在tM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： * 第十一页，共三十一页，2022年，8月28日 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。 (4) (不足)该理论是在理想情况下导出的，未考虑分子扩散因素、其它动力学因素对柱内传质的影响。因此它不能解释： a.峰形为什么会扩张？ b.影响柱效的动力学因素是什么？ * 第十二页，共三十一页，2022年，8月28日 四、速率理论-影响柱效的因素 速率方程（也称范·弟姆特方程式）: H = A + B/u + C·u H：理论塔板高度，u：载气的线速度(cm/s) 减小A、B、C三项可提高柱效； 存在着最佳流速； A、B、C三项各与哪些因素有关？ * 第十三页，共三十一页，2022年，8月28日 1.涡流扩散项－A A = 2λdp dp：固定相的平均颗粒直径 λ：固定相的填充不均匀因子 固定相颗粒越小dp↓，填充得越均匀，A↓，H↓，柱效n↑。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。 * 第十四页，共三