色谱法概论ppt课件

我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物我吓了一跳，蝎子是多么丑恶和恐怖的东西，为什么把它放在这样一个美丽的世界里呢？但是我也感到愉快，证实我的猜测没有错：表里边有一个活的生物欢迎大家！欢迎大家！欢迎大家！欢迎大家！1第第9 9章章 色谱法概论色谱法概论第第9章章 2概述概述一、一、“色谱法色谱法”名称的由来名称的由来石油醚石油醚(流动相流动相)碳酸钙碳酸钙(固定相固定相)色色谱谱带带概述一、概述一、“色谱法色谱法”石油醚石油醚(流动相流动相)碳酸钙碳酸钙色色3植物色素分离图示植物色素分离图示植物色素分离图示植物色素分离图示植物色素分离图示植物色素分离图示4是利用混合物不同组分在是利用混合物不同组分在固定相固定相和和流动相流动相中分配系数中分配系数(或或吸附系数、渗透性等吸附系数、渗透性等)的差异，使不同组分在作相对运动的差异，使不同组分在作相对运动的两相中进行反复分配，实现分离的分析方法。的两相中进行反复分配，实现分离的分析方法。色谱法色谱法是利用混合物不同组分在固定相和流动相中分配系数是利用混合物不同组分在固定相和流动相中分配系数(或吸附系数、或吸附系数、59.1 色谱法的分类色谱法的分类根据流动相的根据流动相的物态可分为物态可分为气相色谱气相色谱(GC)液相色谱液相色谱(LC)气气-固色谱固色谱(GSC)气气-液色谱液色谱(GLC)液液-固色谱固色谱(LSC)液液-液色谱液色谱(LLC)9.1 色谱法的分类根据流动相的气相色谱色谱法的分类根据流动相的气相色谱(GC)气气-固固6按固定相的固定方式分按固定相的固定方式分类类柱色谱柱色谱平板色谱平板色谱平平 板板 色色 谱谱填充柱色谱填充柱色谱毛细管柱色谱毛细管柱色谱纸色谱纸色谱薄层色谱薄层色谱按固定相的固定方式分类柱色谱平按固定相的固定方式分类柱色谱平 板板 色色 谱填充柱色谱纸色谱谱填充柱色谱纸色谱7根据分离机理根据分离机理可分为可分为吸附色谱吸附色谱分配色谱分配色谱离子交换色谱离子交换色谱排阻色谱排阻色谱根据分离机理吸附色谱根据分离机理吸附色谱8色谱法的特点和应用1.1.分离效能高分离效能高2.2.灵敏度高灵敏度高 可检测可检测10-1110-13g,适于痕量分析适于痕量分析.色谱分析需试样量极少色谱分析需试样量极少(g g或或ng)ng).3.3.分析速度快分析速度快 4.4.应用范围广应用范围广缺点：对未知物的定性分析比较困难。缺点：对未知物的定性分析比较困难。方向：高选择性检测器；联用技术方向：高选择性检测器；联用技术（GC-MS、GC-FTIR、LC-MS、LC-NMR等）。等）。色谱法的特点和应用色谱法的特点和应用1.分离效能高分离效能高9一、分离过程一、分离过程特点：不同组分在柱中移动速度不等；特点：不同组分在柱中移动速度不等；各组分沿柱子扩散分布。各组分沿柱子扩散分布。9.2色谱分离原理色谱分离原理一、分离过程特点：不同组分在柱中移动速度不等；一、分离过程特点：不同组分在柱中移动速度不等；9.2 色色10由检测器输出的信号强度对时间作图，所得由检测器输出的信号强度对时间作图，所得曲线称为色谱流出曲线。曲线上突起部分就是曲线称为色谱流出曲线。曲线上突起部分就是色谱峰。色谱峰。如果进样量很小，浓度很低，在吸附等温如果进样量很小，浓度很低，在吸附等温线（气固吸附色谱）或分配等温线（气液分配线（气固吸附色谱）或分配等温线（气液分配色谱）的线性范围内，则色谱峰是对称的。色谱）的线性范围内，则色谱峰是对称的。二、二、色谱图及常用术语色谱图及常用术语由检测器输出的信号强度对时间作图，所得曲线称为色谱流出曲由检测器输出的信号强度对时间作图，所得曲线称为色谱流出曲11色谱法概论色谱法概论ppt课件 课件12（一）（一）基线基线当没有待测组分进入检测器时当没有待测组分进入检测器时,在实验操作条件下，在实验操作条件下，反映检测器噪声随时间变化的曲线称为基线，稳定的基反映检测器噪声随时间变化的曲线称为基线，稳定的基线应该是一条水平直线。线应该是一条水平直线。（二）峰高（二）峰高 色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（色谱峰顶点与基线之间的垂直距离，以（h h）表示）表示。（一）（一）基线 基线13（三）区域宽度（三）区域宽度用于用于衡量柱效率衡量柱效率及及反映色谱操作条件的动力学因素反映色谱操作条件的动力学因素。表示色谱峰区域宽度通常有三种方法表示色谱峰区域宽度通常有三种方法:1)1)标准偏差标准偏差-即即0.6070.607倍峰高处色谱峰宽的一半。倍峰高处色谱峰宽的一半。2)2)半半峰峰宽宽W1/21/2-即即峰峰高高一一半半处处的的峰峰宽宽度度。它它与与标标准准偏偏差差的的关关系系为为:W1/21/2=2.354=2.354 3)3)峰峰底底宽宽度度Wb-即即色色谱谱峰峰两两侧侧拐拐点点上上的的切切线线在在基基线线上上截截距距间间的的距离。它与标准偏差距离。它与标准偏差 的关系是的关系是 Wb=4 =4 （三）区域宽度（三）区域宽度14（四）保留值（四）保留值 1.1.保留值的定义保留值的定义(1)(1)死时间死时间tM 不不被被固固定定相相吸吸附附或或溶溶解解的的物物质质进进入入色色谱谱柱柱时时，从从进进样样到到出出现现峰极大值所需的时间称为死时间峰极大值所需的时间称为死时间.L为柱长为柱长(cm)为流动相平均线速度为流动相平均线速度(cm/s)(2)保留时间保留时间tR试样从进样到柱后出现峰极大点时所经过的时间，称为保留时间试样从进样到柱后出现峰极大点时所经过的时间，称为保留时间.（四）保留值（四）保留值 L为柱长为柱长(cm)(2)保留时间 保留时间tR15(3)调整保留时间调整保留时间t tR R tR=tR tM 由由于于组组分分在在色色谱谱柱柱中中的的保保留留时时间间t tR R包包含含了了组组分分随随流流动动相相通通过过柱柱子子所所需需的的时时间间和和组组分分在在固固定定相相中中滞滞留留所所须须的的时时间间，所所以以t tR R 实实际上是组分在固定相中保留的总时间。际上是组分在固定相中保留的总时间。保留时间是色谱法定性的基本依据保留时间是色谱法定性的基本依据.但但同同一一组组分分的的保保留留时时间间常常受受到到流流动动相相流流速速的的影影响响，因因此此色色谱谱工作者有时用保留体积来表示保留值。工作者有时用保留体积来表示保留值。(3)调整保留时间调整保留时间tR16(4)(4)死体积死体积V VM不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积.VM=FctM F Fc c:流动相平均体积流速流动相平均体积流速,（单位（单位:cm:cm3 3minmin-1-1）.(5)(5)保留体积保留体积VR 指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过的指从进样开始到被测组分在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。保留时间与保留体积关系：流动相的体积。保留时间与保留体积关系：VR=FctR(6)(6)调整保留体积调整保留体积V VR R 某组分的保留体积扣除死体积后，称为该组分的调整保留体某组分的保留体积扣除死体积后，称为该组分的调整保留体积。积。VR=VR VM=tR Fc(4)死体积死体积VM172.保留值与平衡常数保留值与平衡常数K的关系的关系根据物料平衡：根据物料平衡：两边同除以两边同除以cm:平衡常数平衡常数Kcs/cm，且，且VmVM:或或:该该式式是是色色谱谱过过程程的的基基本本方方程程，它它将将反反映映色色谱谱行行为为的的保保留留值值（VR、VR、VM）与反映物质性质的热力学常数与反映物质性质的热力学常数K联系起来。联系起来。2.保留值与平衡常数保留值与平衡常数K 的关系根据物料平衡：两边同除以的关系根据物料平衡：两边同除以c18可得：可得：3.3.保留值与容量因子的关系保留值与容量因子的关系将色谱过程基本方程代入将色谱过程基本方程代入：将该式改为将该式改为：可得：可得：3.保留值与容量因子的保留值与容量因子的19 4.4.相对保留值相对保留值 某组分某组分2 2的调整保留值与组分的调整保留值与组分1 1的调整保留值之比，称为相对的调整保留值之比，称为相对保留值。保留值。由于相对保留值只与柱温及固定相性质有关，而与柱径、柱由于相对保留值只与柱温及固定相性质有关，而与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它在色谱法中，特别是长、填充情况及流动相流速无关，因此，它在色谱法中，特别是在气相色谱法中，广泛在气相色谱法中，广泛用作定性的依据用作定性的依据。在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准（在定性分析中，通常固定一个色谱峰作为标准（s），然），然后再求其它峰（后再求其它峰（i）对这个峰的相对保留值）对这个峰的相对保留值 。4.相对保留值相对保留值20 在多元混合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对，在多元混合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对，将它们的相对保留值作业重要参数，称将它们的相对保留值作业重要参数，称选择因子，选择因子，用符号用符号 表示，表示，即即 式中式中t tR R (2)(2)为后出峰的调整保留时间，所以为后出峰的调整保留时间，所以 总是大于总是大于1 1的。的。可作为衡量固定相选择性的指标。可作为衡量固定相选择性的指标。越大，越容易分离。越大，越容易分离。=1，分离不能实现。，分离不能实现。在多元混合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对在多元混合物分析中，通常选择一对最难分离的物质对21 是两个组分平衡常数或容量因子之比，是两组分在色谱体系中平衡分配差异的量度，是两个组分平衡常数或容量因子之比，是两组分在色谱体系中平衡分配差异的量度，是热力学参数。它是柱温、组分的性质、固定相和流动相的性质的函数。而与其它实验条件，是热力学参数。它是柱温、组分的性质、固定相和流动相的性质的函数。而与其它实验条件，如柱径、柱长、填充情况及流动相流速等无关。是广泛使用的定性数据。如柱径、柱长、填充情况及流动相流速等无关。是广泛使用的定性数据。是两个组分平衡常数或容量因子之比，是两组分在色谱体是两个组分平衡常数或容量因子之比，是两组分在色谱体22色谱法概论色谱法概论ppt课件 课件23从色谱流出曲线中，可得许多重要信息：从色谱流出曲线中，可得许多重要信息：(1)(1)根据色谱峰的个数根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组分的最少个数；，可以判断样品中所含组分的最少个数；(2)(2)根据色谱峰的保留值根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析；，可以进行定性分析；(3)(3)根据色谱峰的面积或峰高根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析；，可以进行定量分析；(4)(4)色色谱谱峰峰的的保保留留值值及及其其区区域域宽宽度度，是是评评价价色色谱谱柱柱分分离离效效能能的的依依据；据；(5)(5)色色谱谱峰峰两两峰峰间间的的距距离离，是是评评价价固固定定相相（或或流流动动相相）选选择择是是否否合适的依据。合适的依据。从色谱流出曲线中，可得许多重要信息：从色谱流出曲线中，可得许多重要信息：249.3色谱基本理论色谱基本理论分配系数和容量因子分配系数和容量因子塔板理论塔板理论速率理论速率理论分离度分离度9.3 色谱基本理论分配系数和容量因子色谱基本理论分配系数和容量因子251.分配系数（平衡常数）分配系数（平衡常数）K指在一定和温度和压力下，组分在两相间达到指在一定和温度和压力下，组分在两相间达到分配平衡时，组分在固定相中的浓度分配平衡时，组分在固定相中的浓度cs与组分在流与组分在流动相中的浓度动相中的浓度cm之比。之比。K：与温度、压力有关外，还与组分性质、固定相与温度、压力有关外，还与组分性质、固定相和流动相性质有关。和流动相性质有关。不同组分不同组分K值的差异，是实现色谱分离的先决条件。值的差异，是实现色谱分离的先决条件。一、分配系数和容量因子一、分配系数和容量因子9.3色谱基本理论色谱基本理论1.分配系数（平衡常数）分配系数（平衡常数）KK：与温度、压力有关外，还与与温度、压力有关外，还与262、容量因子（分配比）容量因子（分配比）k指在一定温度和压力下，组分在两相间达到分配指在一定温度和压力下，组分在两相间达到分配平衡时，组分在固定相中的质量平衡时，组分在固定相中的质量p 与组分在流动相与组分在流动相中的质量中的质量q 之比。之比。分配系数与容量因子关系：分配系数与容量因子关系：称为称为相比相比2、容量因子（分配比）、容量因子（分配比）k分配系数与容量因子关系：称为相比分配系数与容量因子关系：称为相比27k：与温度、压力有关外，还与组分性质、固：与温度、压力有关外，还与组分性质、固定相和流动相性质及定相和流动相性质及 有关。有关。K与与k 是两个不同的参数，但在表征组分的分离行为时，二者完全等效。是两个不同的参数，但在表征组分的分离行为时，二者完全等效。k 可以方便地从色谱图直接求得，所以它是一个重要的色谱参数。可以方便地从色谱图直接求得，所以它是一个重要的色谱参数。k：与温度、压力有关外，还与组分性质、固：与温度、压力有关外，还与组分性质、固 定相和流动相性质定相和流动相性质28二、塔板理论二、塔板理论 把色谱柱比作一个精馏塔，即色谱柱是由一系列连续的、把色谱柱比作一个精馏塔，即色谱柱是由一系列连续的、相等的水平塔板组成。每一块塔板的高度用相等的水平塔板组成。每一块塔板的高度用 H表示，称为表示，称为塔板高度，简称板高。塔板高度，简称板高。塔板理论假设：在每一块塔板上，溶质在两相间很快达塔板理论假设：在每一块塔板上，溶质在两相间很快达到分配平衡，然后随着流动相按一个一个塔板的方式向前到分配平衡，然后随着流动相按一个一个塔板的方式向前转移。对一根长为转移。对一根长为 L的色谱柱，溶质平衡的次数应为：的色谱柱，溶质平衡的次数应为：n 称为理论塔板数称为理论塔板数n 越大或越大或 H越小越小,柱效率越高柱效率越高,分离能力越强分离能力越强.二、塔板理论二、塔板理论29 塔板理论指出塔板理论指出：第一第一，当溶质在柱中的平衡次数，即理论塔板数，当溶质在柱中的平衡次数，即理论塔板数 n 大于大于50时时，可得到基本对称的峰形曲线。在色谱柱中，可得到基本对称的峰形曲线。在色谱柱中，n 值一般很大，值一般很大，如气相色谱柱的如气相色谱柱的 n 约为约为103-106 ，因而这时的流出曲线可，因而这时的流出曲线可趋近于正态分布曲线。趋近于正态分布曲线。第二第二，当样品进入色谱柱后，只要各组分在两相间的分配系，当样品进入色谱柱后，只要各组分在两相间的分配系数有微小差异，经过反复多次的分配平衡后，仍可获得良数有微小差异，经过反复多次的分配平衡后，仍可获得良好的分离。好的分离。第三第三，n 与半峰宽及峰底宽的关系式为：与半峰宽及峰底宽的关系式为：式中式中tR与与W1/2(Wb)应采用同一单位（时间或距离）。应采用同一单位（时间或距离）。tR一定时，色谱峰越窄，一定时，色谱峰越窄，n 越大，越大，H越小，柱效能越高。越小，柱效能越高。塔板理论指出：塔板理论指出：30在实际工作中，计算出来的在实际工作中，计算出来的 n和和H值有时并不能值有时并不能充分地反映色谱柱的分离效能，因为采用充分地反映色谱柱的分离效能，因为采用tR计算时，没计算时，没有扣除死时间有扣除死时间tM，所以常用有效塔板数所以常用有效塔板数n有效有效表示柱效：表示柱效：有效板高有效板高：在实际工作中，计算出来的在实际工作中，计算出来的 n 和和 H 值有时并不能充分地反值有时并不能充分地反31在相同的色谱条件下，对不同的物质计算的塔板数不一样，在相同的色谱条件下，对不同的物质计算的塔板数不一样，因此，在说明柱效时，除注明色谱条件外，还应指出用什么物质因此，在说明柱效时，除注明色谱条件外，还应指出用什么物质进行测量。比较柱效时，必须把操作条件固定下来，用同一种物进行测量。比较柱效时，必须把操作条件固定下来，用同一种物质通过不同的色谱柱质通过不同的色谱柱,分别计算出分别计算出n有效有效进行比较进行比较.例：例：已知某组分峰的峰底宽为已知某组分峰的峰底宽为40s，保留时间为，保留时间为400s，计算此色谱，计算此色谱柱的理论塔板数。柱的理论塔板数。解：解：在相同的色谱条件下，对不同的物质计算的塔板数在相同的色谱条件下，对不同的物质计算的塔板数321.用热力学的观点阐明了溶质在色谱柱中的分配平衡用热力学的观点阐明了溶质在色谱柱中的分配平衡和分离过程和分离过程2.解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置解释了流出曲线的形状及浓度极大值的位置3.提出了计算和评价柱效的参数提出了计算和评价柱效的参数一种半经验性的平衡理论一种半经验性的平衡理论塔板理论塔板理论贡献贡献缺点缺点1.不能解释造成谱带扩张的原因和影响板高的各种因素不能解释造成谱带扩张的原因和影响板高的各种因素2.不能说明同一溶质为什么在不同的流速下，可以测得不同的理论塔板数不能说明同一溶质为什么在不同的流速下，可以测得不同的理论塔板数用热力学的观点阐明了溶质在色谱柱中的分配平衡和分离过程一种半用热力学的观点阐明了溶质在色谱柱中的分配平衡和分离过程一种半33三、速率理论三、速率理论 19561956年年荷荷兰兰学学者者vanDeemter（范范第第姆姆特特）等等在在研研究究气气液液色色谱谱时时，提提出出了了色色谱谱过过程程动动力力学学理理论论速速率率理理论论。他他们们吸吸收收了了塔塔板板理理论论中中板板高高的的概概念念，并并充充分分考考虑虑了了组组分分在在两两相相间间的的扩扩散散和和传传质质过过程程，从从而而在在动动力力学学基基础础上上较较好好地地解解释释了了影影响响板板高高的的各各种种因因素素。该该理理论论模模型型对对气气相相、液液相相色色谱谱都适用。都适用。三、速率理论三、速率理论341 1 气相色谱的气相色谱的速率理论速率理论vanDeemter方程方程的数学简化式为的数学简化式为为流动相的平均线速度，单位：为流动相的平均线速度，单位：cm/s；A、B、C、为为常常数数，分分别别代代表表涡涡流流扩扩散散系系数数、分分子子扩散项系数、传质阻力项系数。扩散项系数、传质阻力项系数。1 气相色谱的速率理论气相色谱的速率理论35（1 1）涡流扩散项）涡流扩散项A 在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口迁移时，流动在填充色谱柱中，当组分随流动相向柱出口迁移时，流动相由于受到固定相颗粒障碍，不断改变流动方向，使组分分子在相由于受到固定相颗粒障碍，不断改变流动方向，使组分分子在前进中形成紊乱的类似涡流的流动，故称前进中形成紊乱的类似涡流的流动，故称涡流扩散。涡流扩散。A=2dpdp:填充物的平均直径填充物的平均直径:填充不规则因子填充不规则因子，A与流动相的性质、线速度和组分性质与流动相的性质、线速度和组分性质无关。无关。对于空心毛细管，不存在涡流扩散，因此对于空心毛细管，不存在涡流扩散，因此A=0。（1）涡流扩散项）涡流扩散项 A A=2dp 36(2)(2)分子扩散项分子扩散项B/（纵向扩散项）（纵向扩散项）：弯曲因子，填充柱色谱，弯曲因子，填充柱色谱，1。Dg：试样组分分子在气相中的扩散系数：试样组分分子在气相中的扩散系数（cm2s-1）。）。与组分性质、载气性质、与组分性质、载气性质、柱温、柱压等因素有关。柱温、柱压等因素有关。宜采用宜采用相对分子质量较大的相对分子质量较大的载气（如载气（如N2），较高载气线速度，），较高载气线速度，较低柱温。较低柱温。(2)分子扩散项分子扩散项B/（纵向扩散项）（纵向扩散项）：37(3)(3)传质阻力项传质阻力项 C C 物质系统由于浓度不均匀而发生的物质迁移过程，称为物质系统由于浓度不均匀而发生的物质迁移过程，称为传质传质。影响。影响该过程的阻力，称为该过程的阻力，称为传质阻力传质阻力。传质阻力系数传质阻力系数C C包括气相传质阻力系数包括气相传质阻力系数C Cg g和液相传质阻力系数和液相传质阻力系数C C1 1两项，两项，即即 C=Cg+C1 (3)传质阻力项传质阻力项 C38 气相传质过程是指试样组分从气相移动到固定相表面的过气相传质过程是指试样组分从气相移动到固定相表面的过程。程。采用粒度小的填充物和相对分子质量小的气体（如氢气）做载气，可使采用粒度小的填充物和相对分子质量小的气体（如氢气）做载气，可使Cg减小，提减小，提高柱效。高柱效。气相传质过程是指试样组分从气相移动到固定相表面的过程。气相传质过程是指试样组分从气相移动到固定相表面的过程。39 液相传质过程是指试样组分从固定相的气液相传质过程是指试样组分从固定相的气/液界面液界面移动到液相内部，并发生质量交换，达到分配平衡移动到液相内部，并发生质量交换，达到分配平衡，然，然后又返回气后又返回气/液界面的传质过程。液界面的传质过程。降低固定液的含量，可以降低液膜厚度，但降低固定液的含量，可以降低液膜厚度，但k值随之变小，又会使值随之变小，又会使C1增大。增大。当当固固定定液液含含量量一一定定时时，液液膜膜厚厚度度随随载载体体的的比比表表面面积积增增加加而而降降低低，因因此此，一一般般采采用用比比表表面面积积较较大大的的载载体体来来降降低低液液膜膜厚厚度度。虽虽然然提提高高柱柱温温可可增增大大D1，但但会会使使k 值值减减小小，为为了了保保持持适当的适当的C1值，应控制适宜的柱温。值，应控制适宜的柱温。液相传质过程是指试样组分从固定相的气液相传质过程是指试样组分从固定相的气40 当固定液含量较高，液膜较厚，载气以在中当固定液含量较高，液膜较厚，载气以在中等的线速下时，板高主要受液相传质系数等的线速下时，板高主要受液相传质系数C Cl l的控的控制。此时，气相传质系数值很小，可以忽略。制。此时，气相传质系数值很小，可以忽略。然而，随着快速色谱的发展，当采用低固定然而，随着快速色谱的发展，当采用低固定液含量柱和高载气线速进行分析时，气相传质阻液含量柱和高载气线速进行分析时，气相传质阻力就会成为影响塔板高度的重要因素。力就会成为影响塔板高度的重要因素。当固定液含量较高，液膜较厚，载气以在中等的线速下时，当固定液含量较高，液膜较厚，载气以在中等的线速下时，41将上面式总结，即可得将上面式总结，即可得将上面式总结，即可得将上面式总结，即可得气液色谱板高方程气液色谱板高方程气液色谱板高方程气液色谱板高方程 这一方程对选择色谱分离条件具有实际指导意义，它指这一方程对选择色谱分离条件具有实际指导意义，它指出了色谱柱填充的均匀程度，填料颗粒的大小，流动相的种出了色谱柱填充的均匀程度，填料颗粒的大小，流动相的种类及流速，固定相的液膜厚度等对柱效的影响。类及流速，固定相的液膜厚度等对柱效的影响。将上面式总结，即可得气液色谱板高方程将上面式总结，即可得气液色谱板高方程 这一方程对这一方程对42 项，项，Hed，涡流扩散项。涡流扩散项。项，项，Hmp，流动区域内，流动相传质阻力。流动区域内，流动相传质阻力。项，项，Hld，分子扩散项，通常可以忽略。分子扩散项，通常可以忽略。项，项，Hsm，流动相停滞区域内的传质阻力项。流动相停滞区域内的传质阻力项。项，项，Hsp，固定相传质阻力，与气相色谱中液相传质阻力项固定相传质阻力，与气相色谱中液相传质阻力项相应。相应。2 2 液相色谱中的速率理论液相色谱中的速率理论液液色谱的液液色谱的 VanDeemter方程式可表达为：方程式可表达为：项，项，Hed，涡流扩散项。，涡流扩散项。2 液相色谱中的速率理论液相色谱中的速率理论43由上式可知，在由上式可知，在液液色谱中提高柱效液液色谱中提高柱效可采用以下方法：可采用以下方法：1、减小填料颗粒粒度、减小填料颗粒粒度dp；2、用黏度较低的溶剂作流动相；、用黏度较低的溶剂作流动相；3、采用低流速流动相；、采用低流速流动相；4、减小填料空穴深度；、减小填料空穴深度；5、适当提高柱温。、适当提高柱温。由上式可知，在液液色谱中提高柱效可采用以下方法：由上式可知，在液液色谱中提高柱效可采用以下方法：444.范氏方程曲线范氏方程曲线4.范氏方程曲线范氏方程曲线45 四、四、分离度分离度1 1、柱效和选择性、柱效和选择性理论塔板数理论塔板数 n 是衡量柱效的指标是衡量柱效的指标，反映了色谱分离过程反映了色谱分离过程动力学性质动力学性质。选择性因子选择性因子 是衡量色谱柱选择性的指标，是衡量色谱柱选择性的指标，取决于组分在固定相上的取决于组分在固定相上的热力学性质热力学性质。2 2、分离度的定义、分离度的定义分分离离度度又又叫叫分分辨辨率率或或分分辨辨度度，既既能能反反映映柱柱效效率率又又能能反反映映选选择择性性的指标，是的指标，是衡量分离效能的总指标。衡量分离效能的总指标。定义：定义：或 四、四、分离度分离度1、柱效和选择性或、柱效和选择性或46不同分离度时色谱峰分离的程度不同分离度时色谱峰分离的程度不同分离度时色谱峰分离的程度不同分离度时色谱峰分离的程度一般说，当一般说，当Rs1时，两峰时，两峰有部分重叠；当有部分重叠；当Rs=1时，时，分离程度可达分离程度可达98%；当；当Rs=1.5时，分离程度可达时，分离程度可达99.7%。通常用通常用Rs=1.5作为相作为相邻两组分已完全分离的标邻两组分已完全分离的标志。志。不同分离度时色谱峰分离的程度一般说，当不同分离度时色谱峰分离的程度一般说，当Rs1时，两峰有部分时，两峰有部分473 3 分离度的公式分离度的公式 分离度概括了色谱过程动力学和热力学特性，是衡量色谱分离度概括了色谱过程动力学和热力学特性，是衡量色谱术分享效能的总指标。术分享效能的总指标。分离度受分离度受n n、和和k k 三个参数的控制。三个参数的控制。设有两相近色谱峰设有两相近色谱峰A、B，同时假设，同时假设Wb(A)=Wb(B)。由由tR(A)=tM(1+kA）tR(B)=tM(1+kB）而而基本色谱分离方程式基本色谱分离方程式3 分离度的公式基本色谱分离方程式分离度的公式基本色谱分离方程式48(1)(1)(1)(1)分离度与柱效的关系分离度与柱效的关系分离度与柱效的关系分离度与柱效的关系增加柱长，可提高分离度，但延长了分析时间，因此降低板高，提增加柱长，可提高分离度，但延长了分析时间，因此降低板高，提高柱效，才是提高分离度的好方法。高柱效，才是提高分离度的好方法。(1)分离度与柱效的关系分离度与柱效的关系增加柱长，可提高分离度，但延长了分增加柱长，可提高分离度，但延长了分49(2)(2)分离度与选择因子的关系分离度与选择因子的关系当当 =1 1时时，R R=0 0，这这时时，无无论论怎怎样样提提高高柱柱效效也也无无法法使使两两组组分分分分离离。显显然然，大大，选选择择性性好好。研研究究证证明明 的的微微小小变变化化，就就能能引引起起分分离离度度的的显显著著变变化化。如如达达到到相相同同分分离离度度，当当 1.011.01时时，所所需需时时间是间是 1.11.1时的时的8484倍。倍。一一般般通通过过改改变变固固定定相相和和流流动动相相的的性性质质或或降降低低柱温，可有效增大柱温，可有效增大 值。值。(2)分离度与选择因子的关系分离度与选择因子的关系50(3)(3)分离度与容量因子的关系分离度与容量因子的关系一般取一般取k为为210最宜。最宜。对于对于GC，通过提高温度，可选择合适的，通过提高温度，可选择合适的k值，以改进分离度。值，以改进分离度。而对于而对于LC，只要改变流动相的组成，就，只要改变流动相的组成，就能有效地控制能有效地控制k值。它对值。它对LC的分离能起到立的分离能起到立竿见影的效果。竿见影的效果。(3)分离度与容量因子的关系分离度与容量因子的关系 一般取一般取k为为 2151 在实际应用中，希望能计算给定体系要达到某一预定分离度在实际应用中，希望能计算给定体系要达到某一预定分离度在实际应用中，希望能计算给定体系要达到某一预定分离度在实际应用中，希望能计算给定体系要达到某一预定分离度所需要的理论塔板数或有效理论塔板数及分析时间。所需要的理论塔板数或有效理论塔板数及分析时间。所需要的理论塔板数或有效理论塔板数及分析时间。所需要的理论塔板数或有效理论塔板数及分析时间。在实际应用中，希望能计算给定体系要达到某一预定分离度所在实际应用中，希望能计算给定体系要达到某一预定分离度所52 例例例例已知物质已知物质已知物质已知物质A A和和和和B B在一个在一个在一个在一个30.0cm30.0cm柱上的保留时间分柱上的保留时间分柱上的保留时间分柱上的保留时间分别为别为别为别为16.4016.40和和和和17.6317.63分钟分钟分钟分钟.不被保留组分通过该柱的时间不被保留组分通过该柱的时间不被保留组分通过该柱的时间不被保留组分通过该柱的时间为为为为1.301.30分钟分钟分钟分钟.峰宽为峰宽为峰宽为峰宽为1.111.11和和和和1.21mm,1.21mm,计算计算计算计算:(1)(1)柱分辨本领柱分辨本领柱分辨本领柱分辨本领;(2)(2)柱的平均塔板数目柱的平均塔板数目柱的平均塔板数目柱的平均塔板数目;(3)(3)塔板高度塔板高度塔板高度塔板高度;(4)(4)达到达到达到达到1.51.5分离度所需的柱长度分离度所需的柱长度分离度所需的柱长度分离度所需的柱长度;例例 已知物质 已知物质A和和B在一个在一个30.0cm柱上的保留时间分柱上的保留时间分53 (4)n2=34452.25/1.124=6.90103L=nH=6.901038.7110-3=60.1cm解：解：(1)R=2(17.63-6.40)/(1.11+1.21)=1.06(2)nA=16(16.40/1.11)2=3493nB=16(17.63/1.21)2=3397nav=(3493+3397)/2=3445=3.44103(3)H=L/n=30.0/3445=8.70810-3cm=8.7110-3cm (4)n2=34452.25/1.124549.49.4色谱定性和定量分析色谱定性和定量分析一一 定性分析定性分析1用已知纯物质用已知纯物质 对照定性对照定性单柱比较法单柱比较法双柱比较法双柱比较法峰高增加法定性峰高增加法定性9.4 色谱定性和定量分析一色谱定性和定量分析一 定性分析 定性分析1 用已知纯物质单柱用已知纯物质单柱552相对保留值相对保留值它仅随固定液及柱温变化而改变，与其它操作条件无它仅随固定液及柱温变化而改变，与其它操作条件无关。关。2 相对保留值相对保留值 它仅随固定液及柱温变化而改变，它仅随固定液及柱温变化而改变，563保留指数（科瓦茨指数）保留指数（科瓦茨指数）In,n+1:正构烷烃的碳原子数正构烷烃的碳原子数进样规定：正构烷烃的保留指数规定：正构烷烃的保留指数I为其碳数乘为其碳数乘100。测定其它物质测定其它物质I：将：将n和和n+1的正构烷烃加于试样的正构烷烃加于试样X中分析。中分析。同系物组分同系物组分I一般为一般为100的整数倍。除正构的整数倍。除正构烷烃外，其它物质烷烃外，其它物质I/100并不等于该化合物并不等于该化合物含碳数。含碳数。3 保留指数（科瓦茨指数）保留指数（科瓦茨指数）In,n+1:正构烷烃的碳原子正构烷烃的碳原子57若两个正构烷烃碳原子数相差若两个正构烷烃碳原子数相差n。，调整保留时间为：。，调整保留时间为：tR(Z)tR(i)tR(Z+n)4.4.其他方法其他方法若两个正构烷烃碳原子数相差若两个正构烷烃碳原子数相差n。，调整保留时间为：。，调整保留时间为：4.其他方法 其他方法58例：乙酸正丁酯在阿皮松例：乙酸正丁酯在阿皮松L柱上的流出曲线如下图所示。由图中测得调整柱上的流出曲线如下图所示。由图中测得调整保留距离为：乙酸正丁酯保留距离为：乙酸正丁酯310.0mm，正庚烷，正庚烷174.0mm，正辛烷，正辛烷373.4mm。求乙酸正定酯的保留指数。求乙酸正定酯的保留指数。例：乙酸正丁酯在阿皮松例：乙酸正丁酯在阿皮松L柱上的流出曲线如下图所示。由图中测得柱上的流出曲线如下图所示。由图中测得59二二 定量分析定量分析定量基础定量基础或或二二 定量分析定量基础或定量分析定量基础或601 1、响应信号的测量、响应信号的测量（1 1）对称形峰面积的测量）对称形峰面积的测量 峰高乘以半峰宽法峰高乘以半峰宽法 A=1.065 h W1/2（2）不）不对称形峰面积的测量对称形峰面积的测量峰高乘以平均峰宽法峰高乘以平均峰宽法A=1/2 h（W0.15+W0.85）（3）自动电学积分仪）自动电学积分仪（4 4）用峰高表示峰面积）用峰高表示峰面积在痕量分析中，峰高法的准确度较高。峰面积法适用于各在痕量分析中，峰高法的准确度较高。峰面积法适用于各种形状的峰，精度较好。种形状的峰，精度较好。峰面积的大小不易受操作条件如柱温、流动相的流速、进峰面积的大小不易受操作条件如柱温、流动相的流速、进样速度等的影响，故适于作定量分析的参数。样速度等的影响，故适于作定量分析的参数。1、响应信号的测量、响应信号的测量612 2、校正因子、校正因子 （1 1）绝对校正因子）绝对校正因子 受仪器及操作条件影响很大，使用受到限制。受仪器及操作条件影响很大，使用受到限制。（2 2）相对校正因子）相对校正因子定义：定义：i：组分组分S：标准物质：标准物质 相对校正因子可以把各个组分的峰面积分别换算成与其质量相等的标准物的峰面积，则比较相对校正因子可以把各个组分的峰面积分别换算成与其质量相等的标准物的峰面积，则比较标准统一起来。标准统一起来。m:g,mol,Vf:fm,fM,fV2、校正因子、校正因子 i：组分：组分 相对 相对62（3）相对校正因子的表示方法）相对校正因子的表示方法组分和标准物质都是以质量表示的，称为组分和标准物质都是以质量表示的，称为相对质量校相对质量校正因子正因子；若以摩尔为单位，称；若以摩尔为单位，称相对摩尔校正因子相对摩尔校正因子；若以；若以体积为单位，称体积为单位，称相对体积校正因子相对体积校正因子；相对校正因子的相对校正因子的倒数倒数还可定义为还可定义为相对响应值相对响应值S（S=1/i）。通常所指的校正因子都是相对校正因子。通常所指的校正因子都是相对校正因子。（4）相对校正因子的测定方法）相对校正因子的测定方法常用标准物质，对热导池检测器是苯，对氢焰检测器常用标准物质，对热导池检测器是苯，对氢焰检测器是下庚烷。是下庚烷。（3）相对校正因子的表示方法）相对校正因子的表示方法633 常用的几种定量分析方法常用的几种定量分析方法(1)归一化法归一化法 试样中所有组分的含量之和按试样中所有组分的含量之和按100%计算计算试样中所有组分均须出峰试样中所有组分均须出峰要求要求简便，不用称量；操作条件如进样量、载气流速等变化时对简便，不用称量；操作条件如进样量、载气流速等变化时对结果的影响较小。结果的影响较小。优点优点当各组分的当各组分的fisA相近时，可简化公式为相近时，可简化公式为3 常用的几种定量分析方法常用的几种定量分析方法(1)归一化法试样中所有组分均须出归一化法试样中所有组分均须出64组分组分乙苯乙苯对二甲苯对二甲苯间二甲苯间二甲苯邻二甲苯邻二甲苯峰面积峰面积12075140105fiA0.971.000.960.98校正因子归一化定量校正因子归一化定量结果结果27.017.531.324.1峰面积直接归一化定峰面积直接归一化定量结果量结果27.217.131.823.9C8芳烃异构体归一化定量分析芳烃异构体归一化定量分析组分乙苯对二甲苯间二甲苯邻二甲苯峰面积组分乙苯对二甲苯间二甲苯邻二甲苯峰面积1207514010565(2)外标法外标法(校准曲线法校准曲线法)或或 不使用校正因子不使用校正因子 需准确控制进样量、需准确控制进样量、载气流速等载气流速等操作条件操作条件 适合测定大批量样品适合测定大批量样品(2)外标法外标法(校准曲线法校准曲线法)或或 不使用校正因子不使用校正因子 需准确控制进样需准确控制进样66(3)内标法内标法对内标物的要求：对内标物的要求：（a）试样中不含有该物质；）试样中不含有该物质；（b）与被测组分性质比较接近；）与被测组分性质比较接近；（c）不与试样发生化学反应；）不与试样发生化学反应；（d）出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。）出峰位置应位于被测组分附近，且无组分峰影响。进样量不必准确，测定结果准确度高进样量不必准确，测定结果准确度高优点优点增加了一个内标物质，给分离造成一定困难。增加了一个内标物质，给分离造成一定困难。缺点缺点(3)内标法内标法 对内标物的要求：进样量不必准对内标物的要求：进样量不必准67在实际工作中，一般以内标物作为基准，即在实际工作中，一般以内标物作为基准，即则则在实际工作中，一般以内标物作为基准，即则在实际工作中，一般以内标物作为基准，即则68例例:测定二甲苯氧化母液中乙苯和二甲苯含量，采用内标法。称取试样测定二甲苯氧化母液中乙苯和二甲苯含量，采用内标法。称取试样1500mg，加入内标物壬烷，加入内标物壬烷150mg，混合均匀后进样，测得如下数据：，混合均匀后进样，测得如下数据：组分组分壬烷壬烷乙苯乙苯对二对二甲苯甲苯间二间二甲苯甲苯邻二邻二甲苯甲苯峰面积峰面积校正因子校正因子981.02700.97951.001200.95800.98计算样品中乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯的含量。计算样品中乙苯、对二甲苯、间二甲苯、邻二甲苯的含量。例例:测定二甲苯氧化母液中乙苯和二甲苯含量，采用内标法。称取测定二甲苯氧化母液中乙苯和二甲苯含量，采用内标法。称取69解：解：解：解：70例例1：有一根有一根lm长的柱子，分离组分长的柱子，分离组分1和和2得到如下色谱图。图中横坐标得到如下色谱图。图中横坐标l为为记录笔走纸距离。若欲得到记录笔走纸距离。若欲得到R=1.2的分离度，有效塔板数应为多少？色谱柱的分离度，有效塔板数应为多少？色谱柱要加到多长？要加到多长？例例1：有一根：有一根 l m长的柱子，分离组分长的柱子，分离组分1和和2得到如下色谱图。得到如下色谱图。71解法解法1R=1.2,1)解法 解法1R=1.2,1)722)2)73解法解法21)同解法同解法12)解法 解法21)同解法同解法12)74