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关于色谱法的基础知识

时间:2025-11-04      阅读:149


色谱法的基本术语

检测色谱分离后组分的响应信号对时间作图得到的曲线称为色谱图。

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基线:在一定色谱条件下,仅有流动相通过检测器系统时所产生的信号的曲线,称为基线,如图中ot线。实验条件稳定时,

基线是一条平行于横轴的线;基线反映仪器(主要是检测器)的噪声随时间的变化。

峰高:色谱峰顶点与基线之间的垂直距离,以h表示,如图AB’线。区域宽度:色谱峰的区域宽度直接与分离效率有关。

描述色谱峰宽的方法有三种:标准偏差σ、峰宽W、半峰宽W1/2。

标准偏差(σ):σ为正态分布曲线上两拐点间距离之半,σ值的大小表示组分离开色谱柱的分散程度。σ值越大,流出的

组分越分散,分离效果变差;反之,流出组分集中,分离效果好。

峰宽W:通过色谱峰两侧的拐点作切线,在基线上的截距称为峰宽,或称基线宽度,也可用W表示,如图IJ 的距离

。根据正态分布的原理 ,可证得峰宽和标准差的关系是W=4σ。

半峰宽W1/2:峰高一半处的峰宽称为半峰宽,如图 GH 的距离。W1/2=2.355σ,W=1.699W1/2。

W1/2、W都是由σ派生而来的,除用它们衡量柱效外,还用于计算峰面积。半峰宽测量较方便,常用。


色谱法涉及到的计算公式

1、保留值

保留值是用来描述样品组分在色谱柱中保留程度的参数,并作为色谱定性的指标。

其表示方法有:

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2、相对保留值

相对保留值又称分离因子、分配系数比或相对容量因子,即在一定色谱条件下,被测组分的调整保留时间(体积)与标准物

的调整保留时间(体积)之比。

采用相对保留值是为了消除某些操作条件,如流速和固定液流失等,对保留值的影响。相对保留值中标准物可以是被测样

品中的某一组分,也可以是人为加入的某一化合物。

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3、保留指数

保留指数为待测物质i在某固定液X上的保留指数,选取两个正构烷烃作为基准物质,其中一个的碳数为N,另一个为N+n,

它们的调整保留时间分别为t’R(N)和 t’R(N+n),使待测物质i的调整保留时间t’R(i)恰好于两者之间,即t’R(N)

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4、容量因子(k)

在平衡状态下,组分在固定相(s)与流动相(m)中的质量之比,称为容量因子。公式如下:

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5、分配系数(K)

在平衡状态下,组分在固定相(s)与流动相(m)中的浓度之比,称为分配系数。公式如下:

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色谱法的基本理论

一、塔板理论

1、提出——热力学理论始于马丁(Martin)和(Synge)提出的塔板模型。

分馏塔:在塔板上多次气液平衡,按沸点不同而分离。

色谱柱:组分在两相间的多次分配平衡,按分配系数不同而分离。

2、假设

(1)色谱柱内存在许多塔板,组分在塔板间隔(即塔板高度)内可以很快达到分配平衡。

(2)流动相进入色谱柱,不是连续的而是脉动式的,即每次通过为一个塔板体积。

(3)样品加在每个塔板上,样品沿色谱柱轴方向的扩散可以忽略。

(4)在所有塔板上分配系数相等,与组分的量无关。即分配系数在各塔坂上是常数。

3、原理

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若有单位质量,即m=1(例1mg或1μg)的某组分加到第0号塔板上,分配平衡后,由于k=1,即ns=nm故nm=ns=0.5。
当一个板体积(lΔV)的载气以脉动形式进入0号板时,就将气相中含有nm部分组分的载气顶到1号板上,此时0号板液相

中ns部分组分及1号板气相中的nm部分组分,将各自在两相间重新分配。故0号板上所含组分总量为0.5,其中气液两相各

为0.25而1号板上所含总量同样为0.5.气液相亦各为0.25。以后每当一个新的板体积载气以脉动式进入色谱柱时,上述过程

就重复一次(见下表)。

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4、色谱流出曲线方程

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5、色谱柱效参数

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在tR一定时,W或W1/2越小(即峰越窄),理论板数n越大, 理论板高越小,柱的分离效率越高。有效理论塔板neff也同此理。

因此,理论塔板数是评价柱效能的指标。

二、速率理论

  1956年荷兰学者VanDeemter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,导出了Van Deemter方程。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。
  后来Giddings和Snyder等人在VanDeemter方程(后称气相色谱速率方程)的基础上,根据液体与气体的性质差异,

提出了液相色谱速率方程(即Giddings方程)。

1、Van Deemter方程

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2、 Giddings方程

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