色谱基本原理

2020/1/24色谱分析培训班-11第二章色谱分离基本原理ThePrincipeofChromatography2020/1/24色谱分析培训班-12一、色谱学概论（一）色谱法原理（二）色谱流出曲线及相关术语2020/1/24色谱分析培训班-13（一）色谱法原理色谱法是一种分离方法，先分离后检测，边分离边检测。2020/1/24色谱分析培训班-141.色谱法原理在有互不相溶的两相——流动相和固定相的体系中，当两相作相对运动时，第三组分（即溶质或吸附质）连续不断地在两相之间进行分配，这种分配过程即为色谱过程。由于流动相、固定相以及溶质混合物性质的不同，在色谱过程中溶质混合物中的各组分表现出不同的色谱行为，从而使各组分彼此相互分离，这就是色谱分析法的实质。2020/1/24色谱分析培训班-152.色谱分析示意2020/1/24色谱分析培训班-163.色谱分析流程2020/1/24色谱分析培训班-171)柱色谱——采用柱管进行分离的色谱称为柱色谱。内径小于1.0mm的柱管一般都可称为毛细管柱。也有将极细的固定相填充于毛细管中进行分析，即填充毛细管柱。2)纸色谱——含水滤纸为固定相，在滤纸上直接用溶剂展开实现混合物的分离。3)薄层色谱——经典方法。近年发展起来的对溶剂加压、离心强迫流动技术，使薄层色谱样品处理能力达到制备色谱水平。4)棒色谱——是薄层色谱的变异，将吸附剂研碎后涂敷在石英棒上，再进行色谱操作。柱色谱的最大优点是柱效能高、分析速度快、定量较为可靠，而后三者的设备和操作都较简单，易于普及。4.色谱分类：按固定相的形状分类2020/1/24色谱分析培训班-18（四）色谱流出曲线及相关术语2020/1/24色谱分析培训班-191、色谱流出曲线2020/1/24色谱分析培训班-1102.基本关系式'RRMttt1)保留时间2)保留体积3)净保留体积为扣除死体积后的保留体积4)比保留体积''(1)()RMSPMPRMMSVVVKVkKtVktV其中273NgCLVVTWnNRVtF在273.16K时，每克固定液的净保留体积，2020/1/24色谱分析培训班-1116）死时间的测定21313221()RRRRMRRRRttttttttt''()()()()''()()()()RiRiNiRiRSRSRSRStVVtrtVVt5)相对保留值2020/1/24色谱分析培训班-1127）流量的校正20300(/)13(1)2(/)1icwCirPPTPFFPPTP2020/1/24色谱分析培训班-1138）柱效的测算22165.54RRhttNWWLHNW=1.7Wh2020/1/24色谱分析培训班-114222'''2'2165.541RReffhttkNNWWk2'2'21effeffLkHHNk2020/1/24色谱分析培训班-1159）分离度计算''212112122()2()()()RRRRttttRimihhh2020/1/24色谱分析培训班-11610）分离度、柱效、保留的关系221'4'1NrkRrk222221161rkNRrk322222'1161'RkrHtRrkU2020/1/24色谱分析培训班-11711）色谱峰的对称性2020/1/24色谱分析培训班-118•色谱峰是不可能对称的，尽管都是按对称来讨论：a)动力学因素（峰展宽因素）b)柱外效应c)次级化学平衡（解离、反应）的存在d)进样量过多e)很重要的原因由柱子引起（载体等）。2020/1/24色谱分析培训班-119二、色谱理论（一）塔板理论（二）速率理论2020/1/24色谱分析培训班-120（一）塔板理论•由Martin等人在平衡色谱理论的基础上发展而来：将色谱柱比拟为分馏塔，设想中间成可分为许多分馏塔片（板）。2020/1/24色谱分析培训班-1211.塔板理论的假定1)流动相按前进方向以脉冲使通过柱子，最小单位为一塔板体积;2)组分在柱内两相间的分配系数是恒定的，与组分浓度及在柱内的位置无关;3)组分在所有塔板上的两相平衡可在瞬间建立;4)所有组分浓度以起始塔板中的浓度为基准2020/1/24色谱分析培训班-1222.塔板理论的作用•由塔板理论可得到：在色谱分离过程中谱峰是要展宽的，展宽的宽度平方值和理论板高H成正比，即达成“平衡”所需的距离H值越大，色谱峰展宽越严重。就一定柱长而言，组分在两相间的“平衡”次数越多，色谱柱的分离效率就越高，因此，理论板高H值是衡量色谱柱效率的一个很好的指标。•塔板理论回答了影响色谱峰保留时间和峰宽度这二个重要问题，但它不能解释影响宽度（即相应的理论板高）因素。2020/1/24色谱分析培训班-123（二）速率理论•从动力学因素出发研究色谱分离过程而提出的理论。2020/1/24色谱分析培训班-1241.速率理论的提出•1952年Lapidus等对填充柱色谱过程做了较详细的研究，指出色谱过程中引起组分宽度扩张的因素主要是：•1）沿柱流动方向的纵向扩散效应；•2）组分在两相间的平衡不能瞬时达成，即它在两相交换时传质速度是有限的。•在众多研究的基础上，由VanDeemter提出一个表达式。2020/1/24色谱分析培训班-1252.填充柱VanDeemter方程•也可描述为：22222220.0182(1)(1)fPPgLdDkdkHdUUUkDkD/HABUCU2020/1/24色谱分析培训班-1263.毛细管柱的描述：•r0为可描述为毛细管内半径)454()1(32)1(2411612222022UDdkkUDrkkkUDHlfgg2020/1/24色谱分析培训班-1274.液相色谱的表达式：ELSMMSMHHHHHH各项分别为：涡流扩散项、分子扩散项、传质阻力项（固定相、流动流动相和滞留流动相）2020/1/24色谱分析培训班-128E222222202H2''2'1'11'3011'MPLfSSdLppMMSMMMBDAdHuudkkHquHtuDkkddkHuHuDDk各项可具体表述为：2020/1/24色谱分析培训班-1295.速率理论图示：2020/1/24色谱分析培训班-130•最低板高：•最佳流速：min2HABC/optUBC