1、第第9 9章章 色譜分析法概論色譜分析法概論p 色譜法分類色譜法分類p 色譜常用術語色譜常用術語p 色譜分離的基本理論色譜分離的基本理論p 色譜定性和定量的方法色譜定性和定量的方法 色譜分析法（色譜分析法（chromatography，由英文單詞，由英文單詞chroma“色色彩彩”和和graphy“圖譜圖譜”復合而成），它利用試樣中共存組分之復合而成），它利用試樣中共存組分之間的吸附、分配、交換、遷移速率以及其它性能上的差異，間的吸附、分配、交換、遷移速率以及其它性能上的差異，先將它們分離，而后通過檢測器按一定順序進行分析測定。先將它們分離，而后通過檢測器按一定順序進行分析測定。主要包括色譜分

2、析法（氣相色譜、液相色譜、紙色譜、薄層主要包括色譜分析法（氣相色譜、液相色譜、紙色譜、薄層色譜、超臨界流體色譜等）、高效毛細管電泳法及色譜色譜、超臨界流體色譜等）、高效毛細管電泳法及色譜-質譜質譜聯(lián)用法和色譜聯(lián)用法和色譜-光譜、波譜聯(lián)用法等。光譜、波譜聯(lián)用法等。具有高靈敏度、高選擇性、高效能、分析速度快及應用范圍具有高靈敏度、高選擇性、高效能、分析速度快及應用范圍廣等優(yōu)點。廣等優(yōu)點。俄國植物學家俄國植物學家Tswett茨維特在茨維特在1906年使用的裝置：年使用的裝置：色譜原型裝置如圖。色譜法是一種分離技術。色譜原型裝置如圖。色譜法是一種分離技術。1)用石油醚浸取葉片中的色素，然后將浸取液倒入

3、用石油醚浸取葉片中的色素，然后將浸取液倒入一根填充一根填充CaCO3的直立玻璃管的頂端；的直立玻璃管的頂端；2)再加入純石油醚進行淋洗；再加入純石油醚進行淋洗；3)淋洗的結果使玻璃管內植物色素被分離成具有不淋洗的結果使玻璃管內植物色素被分離成具有不同顏色的譜帶。同顏色的譜帶。4)淋洗時間足夠長時，被分離的組分就會隨石油醚淋洗時間足夠長時，被分離的組分就會隨石油醚先后流出柱外。先后流出柱外。玻璃管稱為色譜柱，管內填充物玻璃管稱為色譜柱，管內填充物(CaCO3)是固定不動的，稱為是固定不動的，稱為固定相，淋洗劑（石油醚）是攜帶混合物流過固定相的流體，固定相，淋洗劑（石油醚）是攜帶混合物流過固定相的

4、流體，稱為流動相。稱為流動相。 9.1 9.1 色譜法分類色譜法分類按兩相狀態(tài)流動相是氣體的色譜法稱為氣相色譜(GC)流動相是液體的色譜法稱為液相色譜(LC)常用的氣相色譜流動相有N2，H2，He等氣體常用的液相色譜流動相有H2O，CH3OH等使用超臨界流體作為色譜流動相的，這一類色譜稱為超臨界流體色譜(SFC)常用的超臨界流體有CO2、NH3、CH3 CH2OH、CH3OH等。按操操作作形形式式固定相裝在柱管內的色譜法稱為柱色譜(column chromatography, CC)固定相填充于玻璃或金屬管內叫填充柱(packed column)色譜固定相附著或鍵合在管的內壁上，中心是空的，叫

5、毛細管柱(capillary column)色譜平面色譜（planar chromatography）固定相為濾紙的色譜法稱為紙色譜(paper chromatography, PC)固定相壓成或涂成薄層的色譜法，稱為薄層色譜(thin layer chromatography, TLC)按分離原理1.吸附色譜(adsorption chromatography)利用固體吸附劑（固定相）表面對各組分吸附能力強弱的不同進進行分離2.分配色譜(partition chromatography)利用固定液對各組分的溶解能力（分配系數）不同進行分離3.離子交換色譜(ion exchange chrom

6、atography，IEC)利用離子交換劑（固定相）對各組分的親和力不同進行分離4.空間排阻色譜(size exclusion chromatography，SEC)利用某些凝膠（固定相）對分子大小、形狀不同的組分所產生的 阻滯作用不同而進行分離9.2 9.2 色譜常用術語色譜常用術語1.色譜過程：色譜過程：色譜過程是物質分子在相色譜過程是物質分子在相對運動的兩相間分配對運動的兩相間分配“平平衡衡”的過程。的過程。混合物中，若各個組分被混合物中，若各個組分被流動相攜帶移動的速率不流動相攜帶移動的速率不相等，則形成差速遷移而相等，則形成差速遷移而被分離。被分離。2.色譜圖：色譜圖：色譜分析時，混

7、合物中各組分色譜分析時，混合物中各組分經色譜柱分離后，隨流動相依經色譜柱分離后，隨流動相依次流出色譜柱，經檢測器把各次流出色譜柱，經檢測器把各組分的濃度信號轉變成電信號組分的濃度信號轉變成電信號，然后用記錄儀將組分的信號，然后用記錄儀將組分的信號記錄下來。記錄下來。色譜圖色譜圖( chromatogram)就是組分在檢測器上產生的信號強度就是組分在檢測器上產生的信號強度對時間對時間t所作的圖，由于它記錄了各組分流出色譜柱的情況所所作的圖，由于它記錄了各組分流出色譜柱的情況所以又叫色譜流出曲線。以又叫色譜流出曲線。1）基線）基線在一定色譜條件下，僅有流動相通過檢測器在一定色譜條件下，僅有流動相通

8、過檢測器系統(tǒng)時所產生的信號的曲線，稱為基線系統(tǒng)時所產生的信號的曲線，稱為基線(base line)。基線反映儀器（主要是檢測器）的噪。基線反映儀器（主要是檢測器）的噪聲隨時間的變化。聲隨時間的變化。2）峰高）峰高色譜峰頂點與基線之間的垂直距離為峰高色譜峰頂點與基線之間的垂直距離為峰高（peak height），以），以h表示。其大小可以用紙表示。其大小可以用紙的高度的高度(mm)，電信號的大小，電信號的大小(mV或或mA)表示。表示。3）峰寬）峰寬色譜峰的寬度直接和分離效率有關。描述色譜峰峰寬的方法有三種方法。色譜峰的寬度直接和分離效率有關。描述色譜峰峰寬的方法有三種方法。 （1）標準偏差）標

9、準偏差()：為峰高：為峰高0.607倍處的色譜峰寬度的一半。倍處的色譜峰寬度的一半。值的大小值的大小表示組分流出的分散程度。表示組分流出的分散程度。 （2）峰底寬）峰底寬(peak width，W)：通過色譜峰兩側的拐點作切線，在基線：通過色譜峰兩側的拐點作切線，在基線上的截距稱為峰寬，或稱基線寬度，以上的截距稱為峰寬，或稱基線寬度，以W或或Y表示。表示。 （3）半峰寬）半峰寬(peak width at half height，W1/2或或Y1/2)：峰高一半處的峰：峰高一半處的峰寬稱為半峰寬。寬稱為半峰寬。3.色譜保留值：色譜保留值： 色譜保留值是色譜定性分析的依據，它體現了各待測組分在色

10、譜柱（色譜保留值是色譜定性分析的依據，它體現了各待測組分在色譜柱（或板）上的滯留情況。或板）上的滯留情況。 在固定相中溶解性能越好，或與固定相的吸附性越強的組分，在柱中在固定相中溶解性能越好，或與固定相的吸附性越強的組分，在柱中的滯留時間越長，或者說將組分帶出色譜柱所需的流動相體積越大。所以的滯留時間越長，或者說將組分帶出色譜柱所需的流動相體積越大。所以保留值可以用保留值可以用保留時間保留時間或相應的或相應的保留體積保留體積來描述。來描述。 1)死時間死時間(dead time, to ) 2)保留時間保留時間(retention time, tR ) 3)調整保留時間調整保留時間(adjus

11、ted retention time, tR) 4.死體積死體積(dead volume, Vo) 5.保留體積保留體積(retention volume, VR) 6.調整保留體積調整保留體積(adjusted retention volume, VR) 9.3 9.3 色譜分離的基本理論色譜分離的基本理論色譜分離中，決定相鄰組分分離好壞的因素有兩個：色譜分離中，決定相鄰組分分離好壞的因素有兩個：一是兩組分的保留值之差一是兩組分的保留值之差即組分在色譜柱內遷移速率的差異，它決定于兩組分與固定即組分在色譜柱內遷移速率的差異，它決定于兩組分與固定相、流動相之間相互作用的差異；相、流動相之間相互作

12、用的差異；二是兩組分的峰寬二是兩組分的峰寬它反映了組分區(qū)帶在移動過程中的擴張程度，很大程度上取它反映了組分區(qū)帶在移動過程中的擴張程度，很大程度上取決于色譜的分離條件。決于色譜的分離條件。 組分的色譜保留特性是由組分在色譜系統(tǒng)中的熱力學性質所決定的組分的色譜保留特性是由組分在色譜系統(tǒng)中的熱力學性質所決定的。對于分配色譜而言，該熱力學性質即為分配系數和容量因子。對于分配色譜而言，該熱力學性質即為分配系數和容量因子。1.分配系數（分配系數（partition coefficient, K）在分配色譜中，固定相與流動相中的溶質分子處于動態(tài)平衡時，組分在在分配色譜中，固定相與流動相中的溶質分子處于動態(tài)平

13、衡時，組分在兩相間達到分配平衡，該組分在固定相兩相間達到分配平衡，該組分在固定相(S)中的濃度與在流動相中的濃度與在流動相(m)中的濃中的濃度之比為一個常數，稱為分配系數，常表示為度之比為一個常數，稱為分配系數，常表示為K，即，即9.3.1決定組分保留值的因素決定組分保留值的因素smCKC2.容量因子容量因子( capacity factor，常寫作，常寫作k)又稱為分配比，即在平衡狀態(tài)下，又稱為分配比，即在平衡狀態(tài)下，組分在固定相與流動相中的物質的量之比。若用組分在固定相與流動相中的物質的量之比。若用Vs和和Vm分別表示色譜柱分別表示色譜柱中固定相和流動相的體積，則有中固定相和流動相的體積，

14、則有()sssmmmmssmc VVVKKcVVVnkn3.相對保留值相對保留值(relative retention value，r)又稱為選擇性因子（又稱為選擇性因子（selectivity factor, ），在相同操作條件下，后出），在相同操作條件下，后出峰的組分峰的組分2與先出峰的組分與先出峰的組分1的調整保留值之比：的調整保留值之比：稱為兩相的相比。不能被固定相保留的組分，如稱為兩相的相比。不能被固定相保留的組分，如GC中的空氣、甲烷等，中的空氣、甲烷等，ns=0，所以所以k=0，它們實際測得的保留時間即為柱子的死時間，它們實際測得的保留時間即為柱子的死時間to。k值相當于組分被值

15、相當于組分被固定相滯留的時間和流動相通過系統(tǒng)所需時間的比值，即固定相滯留的時間和流動相通過系統(tǒng)所需時間的比值，即 00000000(1)(1)RRRsRmRttVVtVkkVkKVttVVttt或(2)(2)22(1)(1)11RRRRtVkKrtVkK 【例例9-1】 一個氣相色譜柱，已知固定相的保留體積一個氣相色譜柱，已知固定相的保留體積Vs=14.1mL，載氣流，載氣流速為速為43.75mL/min。分離一個含有。分離一個含有ABC三組分的樣品，測得組分的保留時三組分的樣品，測得組分的保留時間分別為間分別為A=1.41min，B=2.67min，C=4.18min，空氣為，空氣為0.24

16、min。試計算。試計算：（：（1）死體積（假定檢測器及柱接頭等體積忽略不計）；（）死體積（假定檢測器及柱接頭等體積忽略不計）；（2）各組分的）各組分的調整保留時間和分配系數；（調整保留時間和分配系數；（3）相鄰兩組分的相對保留值）相鄰兩組分的相對保留值r。解解 （1）已知）已知Fo=43.75mL/min，在忽略檢測器及柱接頭等體積的情況，在忽略檢測器及柱接頭等體積的情況下下,則死體積則死體積Vo=toFo=0.2443.75=10.5mL。 (2) 由可分別計算出三組分的調整保留時間：由可分別計算出三組分的調整保留時間：1.410.241.17minARt 2.670.242.43minBR

17、t 4.180.243.94minCRt ，smVkVKmmRsosVVtKVtVk1.1710.53.630.2414.1ARmAostVKtV2.4310.57.540.2414.1BRmBostVKtV3.9410.512.20.2414.1CRmCostVKtV21KrK7.5412.22.08,1.623.637.54CBABBCABKKrrKK 組分譜帶在色譜柱內移動時，不可避免地會逐步組分譜帶在色譜柱內移動時，不可避免地會逐步擴張，對相鄰組分的分離帶來不利影響。組分譜帶的擴張，對相鄰組分的分離帶來不利影響。組分譜帶的寬度反映了色譜柱作為一個分離器件的效能，即柱效寬度反映了色譜柱作

18、為一個分離器件的效能，即柱效（column efficiency）。如何定量地描述柱效，柱效又）。如何定量地描述柱效，柱效又與哪些因素有關，需要從色譜理論上解釋。與哪些因素有關，需要從色譜理論上解釋。 通過色譜實驗證明，在兩組分的分離過程中，分通過色譜實驗證明，在兩組分的分離過程中，分離效果和峰寬度及出峰時間相關。能夠解釋這一現象離效果和峰寬度及出峰時間相關。能夠解釋這一現象的理論首推塔板理論。的理論首推塔板理論。9.3.2譜帶擴張與柱效譜帶擴張與柱效1.塔板理論塔板理論基本假設：基本假設：（1）色譜柱是由一系列連續(xù)、等距的水平塔板組）色譜柱是由一系列連續(xù)、等距的水平塔板組成。在柱子的每層塔板

19、內部，組分能夠在流動相和成。在柱子的每層塔板內部，組分能夠在流動相和固定相兩相中很快地達到平衡。固定相兩相中很快地達到平衡。（2）流動相通過色譜柱時呈間歇式前進運動狀態(tài)，）流動相通過色譜柱時呈間歇式前進運動狀態(tài)，每次前進一個塔板體積。每次前進一個塔板體積。（3）樣品和流動相同時加在第）樣品和流動相同時加在第1個塔板上，且樣品個塔板上，且樣品垂直于前進方向的擴散（即縱向擴散）可以忽略。垂直于前進方向的擴散（即縱向擴散）可以忽略。（4）分配系數在各塔板上是常數。）分配系數在各塔板上是常數。這些假設實際上是把組分在兩相間的連續(xù)轉移過程，這些假設實際上是把組分在兩相間的連續(xù)轉移過程，分解為間歇地在單個

20、塔板中的分配平衡過程。也就分解為間歇地在單個塔板中的分配平衡過程。也就是用分離過程的分解動作來說明色譜過程。是用分離過程的分解動作來說明色譜過程。理論塔板數理論塔板數n與色譜峰峰寬的實驗參數有以下關系：與色譜峰峰寬的實驗參數有以下關系：塔板理論中，將每層塔板的高度稱為理論塔板高度塔板理論中，將每層塔板的高度稱為理論塔板高度(height equivalent to a theoretical plate)，用，用H表示。若設色譜柱的柱長表示。若設色譜柱的柱長為為L，理論塔板數（，理論塔板數（number of theoretical plates）為）為n，則：，則：HLn 在在tR一定時，色

21、譜峰越窄，即一定時，色譜峰越窄，即W或或W l/2越小，則理論塔板數越小，則理論塔板數n越大、理論塔板高度越大、理論塔板高度H越小，柱的分離效率也就越高。因此，越小，柱的分離效率也就越高。因此，一般把理論塔板數一般把理論塔板數n和理論塔板高度和理論塔板高度H稱為柱效指標。稱為柱效指標。2)(16WtnR21 25.54()RtnW若扣除死時間的影響，用若扣除死時間的影響，用tR代替代替tR計算出的理論塔板計算出的理論塔板數稱為有效塔板數（數稱為有效塔板數（n有效有效），所得的理論塔板高度），所得的理論塔板高度稱為有效塔板高度（稱為有效塔板高度（H有效有效）。）。221/25.54()16()R

22、RbttnYWLHn有效有效有效例例9-2】 已知氣相色譜柱長已知氣相色譜柱長2.0m，固定相為白色硅藻土上涂漬的，固定相為白色硅藻土上涂漬的5%OV-17，柱溫柱溫125，載氣（，載氣（N2）流速為）流速為30mL/min，記錄紙速為，記錄紙速為2.0cm/min。測定。測定萘的保留時間為萘的保留時間為2.35min，半峰寬為，半峰寬為0.20cm，求理論塔板數和理論塔板高度。，求理論塔板數和理論塔板高度。若用甲烷測得死時間為若用甲烷測得死時間為0.20min，求有效塔板數和有效塔板高度。，求有效塔板數和有效塔板高度。 解：解： 利用公式，將半峰寬單位換算成時間利用公式，將半峰寬單位換算成時

23、間min，得，得21 25.54()RtnW22.35minn=5.54() =30590.20cm2.0cm/minL2000mmH=0.65(mm)n3059扣除死時間的影響，扣除死時間的影響， 21 25.54()RtnW有效22Ro1 2t -t2.35min-0.20minn=5.54() =5.54 () =25610.20cmW2.0cm/min有效L2000mmH=0.78(mm)n2561有效有效2.速率理論速率理論Martin最先指出，氣相色譜過程中溶質分子的縱向擴散是引最先指出，氣相色譜過程中溶質分子的縱向擴散是引起色譜區(qū)帶擴張的主要因素。起色譜區(qū)帶擴張的主要因素。195

24、6年，荷蘭學者年，荷蘭學者Van Deemter等在塔板理論基礎上，研究了影響塔板高度等在塔板理論基礎上，研究了影響塔板高度H的因素，通過色的因素，通過色譜實驗證實，在低流速時增加流速，峰變銳，即柱效增加；譜實驗證實，在低流速時增加流速，峰變銳，即柱效增加；當超過一定流速時峰變鈍，柱效降低。用塔板高度當超過一定流速時峰變鈍，柱效降低。用塔板高度H對載氣流對載氣流速速u作圖為二次曲線，曲線最低點對應的塔板高度最小，柱效作圖為二次曲線，曲線最低點對應的塔板高度最小，柱效最高，此時的流速稱為最佳流速（最高，此時的流速稱為最佳流速（u最佳），由此導出了速率最佳），由此導出了速率方程式（或稱范第姆特方程

25、）：方程式（或稱范第姆特方程）：BHACuu式中：式中：H為塔板高度（為塔板高度（cm）；）；A，B，C為與填充色譜柱有關為與填充色譜柱有關的實驗參數。的實驗參數。A、B/u和和Cu三項是對塔板高度的具體影響因三項是對塔板高度的具體影響因素，分別稱為渦流擴散項、分子擴散項和傳質阻力項，由公素，分別稱為渦流擴散項、分子擴散項和傳質阻力項，由公式可知，只有這三項較小的情況下，式可知，只有這三項較小的情況下，H才可能小，峰形才可才可能小，峰形才可能變窄，柱效才會提高；能變窄，柱效才會提高；u為載氣線速度。為載氣線速度。 BHACuu1)渦流擴散渦流擴散(eddy diffusion)項項 A A =

26、 2dp dp：固定相的平均顆粒直徑；：固定相的平均顆粒直徑；：固定相的填充不均勻因子：固定相的填充不均勻因子固定相顆粒越小固定相顆粒越小dp，填充的越均勻，填充的越均勻，A，H，柱效，柱效n。表。表現在渦流擴散所引起的色譜峰變寬現象減輕，色譜峰較窄。現在渦流擴散所引起的色譜峰變寬現象減輕，色譜峰較窄。2)分子擴散分子擴散 (longitudinal diffusion) 項項B/u B = 2 D ：彎曲因子，填充柱色譜，彎曲因子，填充柱色譜， 1。D：試樣組分分子在氣相中的擴散系數（：試樣組分分子在氣相中的擴散系數（cm2s-1）。由于柱中存在著濃度）。由于柱中存在著濃度差，產生縱向擴散：

27、差，產生縱向擴散： a. 擴散導致色譜峰變寬，擴散導致色譜峰變寬，H(n)，分離變差。，分離變差。 b. 分子擴散項與流速有關，流速分子擴散項與流速有關，流速，滯留時間，滯留時間，擴散，擴散 c. 擴散系數：擴散系數：D ； Mr，B值值1rM3)傳質阻力傳質阻力(mass transfer)項項 Cu流動相的流速越快，傳質阻力項流動相的流速越快，傳質阻力項Cu就越大，就越大，C稱為傳質阻力系數，為固定稱為傳質阻力系數，為固定相傳質阻力系數相傳質阻力系數(Cs)和流動相傳質阻力系數和流動相傳質阻力系數(Cm)之和，即之和，即C=Cs+Cm。Cm是指組分分子從流動相移向固定相表面進行兩相之間的質

28、量交換時所是指組分分子從流動相移向固定相表面進行兩相之間的質量交換時所受到的阻力。受到的阻力。Cs指組分分子由流動相進入固定相后，擴散到固定相內部，達到分配平指組分分子由流動相進入固定相后，擴散到固定相內部，達到分配平衡后，又回到界面，再逸出，被流動相帶走這一過程中所受到的阻力。衡后，又回到界面，再逸出，被流動相帶走這一過程中所受到的阻力。4)4)載氣流速與柱效載氣流速與柱效- -最佳流速最佳流速載氣流速高時：載氣流速高時：傳質阻力項是影響柱效的主要因素，傳質阻力項是影響柱效的主要因素，流速流速 ，柱效，柱效 ,右圖曲線的右邊。右圖曲線的右邊。H - u曲線與最佳流速：曲線與最佳流速： 由于流

29、速對這兩項完全相反的作用，流速對柱效的總影響使得存在著一由于流速對這兩項完全相反的作用，流速對柱效的總影響使得存在著一個最佳流速值，即速率方程式中塔板高度對流速的一階導數有一極小值。個最佳流速值，即速率方程式中塔板高度對流速的一階導數有一極小值。以塔板高度以塔板高度H對應載氣流速對應載氣流速u作圖，曲線最低點的流速即為最佳流速。作圖，曲線最低點的流速即為最佳流速。載氣流速低時：載氣流速低時： 分子擴散項成為影響柱效的主要因素分子擴散項成為影響柱效的主要因素，流速，流速 ，柱效，柱效 ，右圖曲線的坐邊。，右圖曲線的坐邊。22BBBC=0CCdHuduuu 最佳2HABCBCABC最小其中其中A、

30、B、C的數值可以通過在一定色譜條件下測得三種不同的數值可以通過在一定色譜條件下測得三種不同流速對應的流速對應的H值，建立一個三元一次方程求得，進而求出值，建立一個三元一次方程求得，進而求出H最小最小和和u最小最小9.3.3分離度分離度多組分物質分離的好壞可以用分離度多組分物質分離的好壞可以用分離度R來衡量。一般兩個組分在色譜圖來衡量。一般兩個組分在色譜圖上必須要分開有足夠的距離，兩色譜峰互不重疊（上必須要分開有足夠的距離，兩色譜峰互不重疊（tR要有足夠差別），要有足夠差別），峰形較窄，才可以認為是彼此分開。峰形較窄，才可以認為是彼此分開。 1.分離度分離度(resolution，R)是衡量兩個

31、相鄰色譜峰的分離程度的指標，定義為相鄰兩色譜峰的保留是衡量兩個相鄰色譜峰的分離程度的指標，定義為相鄰兩色譜峰的保留值之差與兩峰寬度平均值之比，即：值之差與兩峰寬度平均值之比，即：2121() 2RRttRWW式中：式中：tR1、tR2為相鄰兩個組分的保留時間，為相鄰兩個組分的保留時間，Wl、W2為對應的峰寬。通過為對應的峰寬。通過測量保留時間和峰寬即可求算相鄰峰的分離度。測量保留時間和峰寬即可求算相鄰峰的分離度。2.影響分離度的因素影響分離度的因素將分離度（將分離度（R）與柱效、選擇性聯(lián)系起來，可推出色譜分離）與柱效、選擇性聯(lián)系起來，可推出色譜分離的基本方程式。對于難分離的物質對，它們的保留值

32、相差很的基本方程式。對于難分離的物質對，它們的保留值相差很小，可以認為小，可以認為W1=W2=W，k1 k2 k，可推出，可推出:11414nkn rrRrkr有效22222116()()116()1krnRrkrnRr 有效 首先相對保留值首先相對保留值r對于相鄰組分的分離度有對于相鄰組分的分離度有重要的影響。例如，當重要的影響。例如，當r由由1.10下降到下降到1.05或或1.02時，要保證時，要保證R=1.5的分離效果，的分離效果，n需要相需要相應增加應增加3.64倍與倍與21.5倍。由于兩組分的倍。由于兩組分的r值與值與固定相、流動相的性質直接相關，說明根據固定相、流動相的性質直接相關

33、，說明根據難分離物質對的化學性質，合理選擇固定相難分離物質對的化學性質，合理選擇固定相和流動相，增大和流動相，增大r值，對于提高難分離物質值，對于提高難分離物質對的分離度可起到事半功倍的作用。對的分離度可起到事半功倍的作用。其次分離度其次分離度R與理論塔板數與理論塔板數n的平方成正比。的平方成正比。增加柱長增加柱長L固然能增加理論塔板數固然能增加理論塔板數n，但柱，但柱子過長，分離時間延長，柱阻也增加，峰子過長，分離時間延長，柱阻也增加，峰變寬，不利于分離。在不改變塔板高度變寬，不利于分離。在不改變塔板高度(H)的條件下，可得到分離度與柱長的關系為的條件下，可得到分離度與柱長的關系為:2121

34、2()R RL L最后增大容量因子最后增大容量因子k值能改善分離情況，但同時分離時間將增長。值能改善分離情況，但同時分離時間將增長。 k值超值超過過10以后，再增大對分離度的影響不顯著，但對分離時間的影響依然明顯。以后，再增大對分離度的影響不顯著，但對分離時間的影響依然明顯。所以，所以， k值一般取值一般取210。 【例例9-5】 在一定條件下，兩個組分的調整保留時間分別為在一定條件下，兩個組分的調整保留時間分別為85秒和秒和100秒，秒，要達到完全分離，即要達到完全分離，即R=1.5。計算需要多少塊有效塔板。若填充柱的塔。計算需要多少塊有效塔板。若填充柱的塔板高度為板高度為0.1 cm，柱長

35、是多少？，柱長是多少？21trt1001.1885r 解：解： 由由2216()1rnRr有效221.1816 1.5()15471.18 1n有效LnH有效有效15470.1154.7155Lcmcmcm有效9.49.4色譜定性和定量的方法色譜定性和定量的方法9.4.1 色譜定性方法色譜定性方法1.保留值對比定性保留值對比定性1）已知物對照法）已知物對照法 同一種物質在同一根色譜柱上，在相同一種物質在同一根色譜柱上，在相同的操作條件下保留值相同。適用于同的操作條件下保留值相同。適用于有對照品的已知組分的鑒定。先將試有對照品的已知組分的鑒定。先將試樣注入色譜柱，記錄色譜圖。再將適樣注入色譜柱，

36、記錄色譜圖。再將適量的已知對照物質加入試樣中，按相量的已知對照物質加入試樣中，按相同方法測定。對比加入對照物前后的同方法測定。對比加入對照物前后的色譜圖，若加入后某色譜峰相對增高，色譜圖，若加入后某色譜峰相對增高，則該色譜組分與對照物質可能為同一則該色譜組分與對照物質可能為同一物質。物質。2)利用保留指數定性利用保留指數定性 又稱又稱KovatsKovats指數（指數（），是一種重現性較好的定性參數。），是一種重現性較好的定性參數。測定方法：測定方法：將正構烷烴作為標準，規(guī)定其保留指數為分子中碳原子個數將正構烷烴作為標準，規(guī)定其保留指數為分子中碳原子個數乘以乘以100100（如正己烷的保留指數

37、為（如正己烷的保留指數為600600）。）。其它物質的保留指數（其它物質的保留指數（I IX X）是通過選定兩個相鄰的正構烷烴）是通過選定兩個相鄰的正構烷烴，其分別具有，其分別具有Z Z和和Z Z1 1個碳原子。被測物質個碳原子。被測物質X X的調整保留時間的調整保留時間應在相鄰兩個正構烷烴的調整保留值之間如圖所示：應在相鄰兩個正構烷烴的調整保留值之間如圖所示：保留指數計算方法保留指數計算方法( )( )(11)()( )()lglg100lglgR iR zR zR ZiR zRR ZtttttIZtt【例例9-7】 乙酸正定酯在阿匹松乙酸正定酯在阿匹松L柱上，柱溫柱上，柱溫100時，以記錄

38、紙長度代表時，以記錄紙長度代表調整保留時間。正庚烷的調整保留時間為調整保留時間。正庚烷的調整保留時間為174.0s，正辛烷的調整保留時間，正辛烷的調整保留時間為為373.4s，乙酸丁酯的調整保留時間為，乙酸丁酯的調整保留時間為310.0s，求乙酸丁酯的保留指數，求乙酸丁酯的保留指數I。解解 ：依題意可知，：依題意可知，XZ=174.0mm，XZ+1=373.4mm，Xi=310.0mm 1lglg100lglgiZZZXXIZXXlg310.0lg174.01007775.6lg373.4lg174.0I2.利用化學反應定性利用化學反應定性把由色譜柱流出的待鑒定組分通入官能團分類試劑中，觀察是

39、否發(fā)生反應把由色譜柱流出的待鑒定組分通入官能團分類試劑中，觀察是否發(fā)生反應（顯色或產生沉淀），可判斷該組分的官能團或類別。例如，要鑒定組分（顯色或產生沉淀），可判斷該組分的官能團或類別。例如，要鑒定組分是否為醛、酮，可將該色譜餾分通入是否為醛、酮，可將該色譜餾分通入2,4-二硝基苯肼試劑中，如產生橙色沉二硝基苯肼試劑中，如產生橙色沉淀，則說明組分為淀，則說明組分為18碳原子的醛或酮。碳原子的醛或酮。3.與其他儀器聯(lián)用定性與其他儀器聯(lián)用定性目前常用目前常用“在線在線”(on-line)聯(lián)用方式，用毛細管色譜柱與傅里葉紅外儀聯(lián)用聯(lián)用方式，用毛細管色譜柱與傅里葉紅外儀聯(lián)用(GC-FTIR)或與質譜聯(lián)

40、用或與質譜聯(lián)用(GC-MS)。這些聯(lián)用儀器和技術已完全成熟，成。這些聯(lián)用儀器和技術已完全成熟，成為現代儀器分析的重要工具。其中毛細管氣相色譜與質譜聯(lián)用已成為藥物為現代儀器分析的重要工具。其中毛細管氣相色譜與質譜聯(lián)用已成為藥物分析的重要手段，如揮發(fā)油的成分分析、部分治療藥物的鑒別和定量、違分析的重要手段，如揮發(fā)油的成分分析、部分治療藥物的鑒別和定量、違禁藥物的檢測、藥物代謝動力學的研究等。禁藥物的檢測、藥物代謝動力學的研究等。SampleSampleGas Chromatograph (GC)Gas Chromatograph (GC)Mass Spectrometer (MS)Separati

41、onIdentification mfAmfh或9.4.2 定量分析法定量分析法 被測組分的色譜峰面積或峰高與待測組分的濃度成正比是色譜法定量的依被測組分的色譜峰面積或峰高與待測組分的濃度成正比是色譜法定量的依據。現今的色譜儀色譜數據處理系統(tǒng)在記錄色譜圖的同時，可存儲、打印出據。現今的色譜儀色譜數據處理系統(tǒng)在記錄色譜圖的同時，可存儲、打印出各種參數和數據處理的結果，如峰高、峰面積、保留時間等。各種參數和數據處理的結果，如峰高、峰面積、保留時間等。 1.定量校正因子定量校正因子相同量的不同組分在同一檢測器中的響應值并不同，即相同量的不同組分產相同量的不同組分在同一檢測器中的響應值并不同，即相同量

42、的不同組分產生不同值的峰高或峰面積，而且同一組分在不同的檢測器上也會有不同的響生不同值的峰高或峰面積，而且同一組分在不同的檢測器上也會有不同的響應值。為使色譜峰的峰面積或峰高與組分含量間建立起確定的數量關系，就應值。為使色譜峰的峰面積或峰高與組分含量間建立起確定的數量關系，就需要知道二者之間的比例系數，該比例系數就是定量校正因子需要知道二者之間的比例系數，該比例系數就是定量校正因子f 。在相同色。在相同色譜條件下，某一組分產生的色譜響應值（峰面積譜條件下，某一組分產生的色譜響應值（峰面積A或峰高或峰高h），與這一組分的），與這一組分的質量質量m成正比：成正比：f 為該組分在檢測器上的響應斜率，

43、是一個比例常數，稱為該組分的絕對校為該組分在檢測器上的響應斜率，是一個比例常數，稱為該組分的絕對校正因子。其物理含義是單位峰面積或單位峰高所代表的組分的量（質量、物正因子。其物理含義是單位峰面積或單位峰高所代表的組分的量（質量、物質的量或體積）。質的量或體積）。 由于各化合物的絕對校正因子不易測定，它隨實驗條件而變化，不同實驗室由于各化合物的絕對校正因子不易測定，它隨實驗條件而變化，不同實驗室之間所測得的絕對校正因子往往不具有可比性，因而很少使用。實際工作中之間所測得的絕對校正因子往往不具有可比性，因而很少使用。實際工作中普遍采用相對校正因子，它定義為某組分普遍采用相對校正因子，它定義為某組分

44、i與所選定的基準物質與所選定的基準物質s的絕對校正的絕對校正因子之比，以因子之比，以 f 表示，即表示，即:在實踐中，相對校正因子往往簡稱為校正因子。在實踐中，相對校正因子往往簡稱為校正因子。iisisiissisifm Amhfffm Am h 或 【例例9-8】 測定以苯為基準物質的甲苯、乙苯、鄰二甲苯的峰高的校正測定以苯為基準物質的甲苯、乙苯、鄰二甲苯的峰高的校正因子，實驗數據如下：因子，實驗數據如下：苯苯甲甲 苯苯乙乙 苯苯鄰二甲苯鄰二甲苯質量質量/g0.59670.54780.61200.6680峰高峰高/mm180.184.445.249.0iisisissmhh mfmhmh180.1 0.59671.00180.1 0.5967siish mfhm苯180.1 0.54781.9