1、色譜法基本理論4-1色譜流出曲線及相關術語4-2 色譜基本理論4-3分離度及色譜分離方程4-4 色譜法的定性與定量方法4-1 色譜流出曲線及相關術語色譜流出曲線（色譜圖）以氣相色譜為例色譜流出曲線進樣基線（噪音）h/峰高（定量）A/峰面積（定量）保留值進樣空氣峰組分峰重要定性指標柱溫/相區域寬度用于衡量柱效及反映色譜操作條件下的動力學因素實際色譜峰是不對稱的，通常是拖尾峰，也存在前伸峰從色譜流出曲線上可以得到什么信息？根據色譜峰個數可以判斷樣品中所含組分的最小個數根據色譜峰的保留值可以進行定性分析根據色譜峰高或者峰面積可以進行定量分析根據色譜峰保留值和區域寬度可評價色譜柱分離效率可以通過兩個色

2、譜峰的距離評價固定相（流動相）的選擇是否合適4-2 色譜基本理論完全分離的條件：兩組份峰間距足夠遠由各組份在兩相間的分配系數決定，即色譜過程的熱力學性質決定。每個組份峰寬足夠小由組份在色譜柱中的傳質和擴散決定，即色譜過程動力學性質決定。因此研究、解釋色譜分離行為應從熱力學和動力學兩方面進行。色譜過程熱力學色譜分離的熱力學本質樣品中各組份在兩相中進行了不同程度的作用。作用表現形式：范德華力、靜電引力等作用體現形式分配系數、分配比描述樣品與兩相作用的參數（1）分配系數（ Distribution constant，K）:描述組份在固定相和流動相間的分配過程或吸附-脫附過程的參數。組分一定時， 只與

3、兩相和溫度有關!描述樣品與兩相作用的參數（2）分配比（Retention factor or capacity factor/k）容量因子反映了組分在柱中的遷移速率，又稱保留因子；液相色譜中常用k表示K 與 k 的關系填充柱：=635毛細管柱： =60600越大，越容易分離， =1，分離不能實現熱力學提出了分離的基本條件色譜過程動力學在滿足熱力學分離基本條件的情況下，如何從動力學角度優化分離條件，從而實現分離？塔板理論速率理論塔板理論（Plate theory）（1）詹姆斯/馬丁（1941）小室1小室2小室3小室4小室1小室2小室3小室4四點假設的樣品經數次平衡后的結果階段1階段2階段3階段4

4、階段5小室1小室2小室3小室4小室50 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 塔板序號溶質/gk=and的二組經多次分配后的結果17次基本分離 5次 9次 17次塔板數n理論塔板數理論板高有效塔板數有效板高有關塔板數的說明說明柱效時，必須注明該柱效是針對何種物質、固定液種類及其含量、流動相種類及流速、操作條件等；應定期對柱效進行評價，以防柱效下降、延長柱壽命塔板理論（Plate theory）（2）貢獻用熱力學的觀點闡明了溶質在色譜柱中的分配平衡和分離過程解釋了流出曲線的形狀及濃度極大值的位置提出了計算和評價柱效的參數不足不能解釋造成譜帶擴張的原因

5、和影響板高的各種因素不能說明同一溶質為什么在不同的流速下，可以測得不同的理論塔板數速率理論吸收了塔板理論中的板高H概念，考慮了組分在兩相間的擴散和傳質過程從動力學角度很好地解釋了影響板高（柱效）的各種因素！（以GC為例講述）Van Deemter/ 1956H：單位柱長色譜峰形展寬的程度A：渦流擴散項B：分子擴散項系數C：傳質阻力項系數渦流擴散項A（多途路徑項）減小A的途徑：使用粒度小并且均勻的柱料并均勻填充毛細管柱？分子擴散項B/U（縱向擴散項）柱料均勻 柱溫Dg ；柱壓Dg 流動相分子量，Dg u, （B/u）LC中Dm 較小，B項可勿略球狀顆粒低溫短柱大分子量流動相適當增加流速傳質阻力項

6、CU物質系統由于濃度不均勻而發生的物質遷移過程，稱為傳質。影響這個過程進行速度的阻力稱為傳質阻力。因傳質阻力的存在，使分配不能“瞬間”達至平衡，因此產生峰形展寬。流動相傳質阻力系數固定相傳質阻力系數氣液色譜傳質阻力項小粒度填充物+小分子量載氣降低固定液含量（但是k也減小）；采用比表面積大的載體（吸附，導致峰脫尾）；提高柱溫（增大Dl，但是減小k）流動相氣液界面固定液組分分子ClCg液液色譜傳質阻力項smCm：小粒度大孔固定相、增加組分在固定相和流動相中的擴散系數DCs：與氣液色譜中的表述相同流動相線速對板高的影響板高Hcm固定相粒度大小對板高的影響粒度越細，板高越小，受線速度影響亦小4-3 分

7、離度及色譜分離方程（1）塔板理論和速率理論都難以描述難分離物質對的實際分離程度：即柱效為多大時，相鄰兩組份能夠被完全分離?色譜分離中的四種情況如圖所示：n較高，較大，完全分離n較高，較小，基本分離n較小，較大，分離不好n、均小，無法分離分離度（1）難分離物質對的分離度大小受色譜過程中兩種因素的綜合影響：保留值之差色譜過程的熱力學因素區域寬度色譜過程的動力學因素分離度表達式： 分離度（2）保留時間 t/min互含4%互含0.3%不能分離響應信號完全分離之標準4-3 分離度及色譜分離方程（2）R的定義并未反映影響分離度的各種因素，既未與影響其大小的因素：柱效n、選擇因子和保留因子k聯系起來.色譜分

8、離方程對于難分離物質，可以合理的認為W1=W2=W、k2=k1=k分離度與柱效的關系增加柱長，可提高分離度，但延長了分析時間，因此降低板高，提高柱效，才是提高分離度的好方法。分離度與選擇因子的關系當=1時，R=0，無法分離兩組分；增大，是改善分離度的有效手段GC通過選擇合適的固定相和降低柱溫來增大LC通過改變固定/流動相的性質和組成，可有效增大對一個復雜混合物的分離條件的選擇，主要是提高最難分離物質對的值分離度與容量因子k的關系考慮分離度和分析時間，容量因子一般控制在210為宜對于GC，增加固定液的用量或提高柱溫，選擇合適的k值。對于LC，改變流動相的組成，有效的控制k值分離度與分析時間的關系

9、可見，分析時間與R，k、H/u等參數有關，R增加1倍，分析時間則是原來的4倍。實際工作中，即要能獲得有效的分離，又要在較短時間內完成分析。例：在一定條件下，兩個組分的調整保留時間分別為85 s和100 s，計算達到完全分離時所需的有效塔板數；若填充柱的有效塔板高度為0.1 cm，柱長是多少？解：例：用一根柱長為1 m的色譜柱分離A、B兩種物質，其保留時間分別為和15.4 min，對應的峰底寬分別為1.07 min和1.16 min（死時間為4.2 min），試計算： 物質A的理論塔板數 分離度R 選擇性因子 完全分離所需的柱長 完全分離所需的時間解：4-4 色譜法定性及定量定性用已知純物質對照

10、定性相對保留值r2,1根據經驗公式定性保留指數（Kovats）定性與其它方法結合定量歸一化法外標法內標法用已知純物質對照定性醇溶液定性色譜圖A：甲醇B：乙醇C：正丙醇D：正丁醇E：正戊醇也可以通過在樣品中加入標準物，看試樣中哪個峰增加來確定根據經驗公式定性碳數規律：在一定溫度下，同系物的調整保留時間tr的對數與分子中碳數n成正比： 知道兩種或以上同系物的調整保留值便可求出常數A和C。未知物的碳數則可從色譜圖查出tr后，以上式求出。沸點規律：同族具相同碳數的異構物，其調整保留時間tr的對數與分子中沸點n成正比相對保留值r2,1相對保留值r21僅與柱溫和固定液性質有關。在色譜手冊中都列有各種物質在

11、不同固定液上的保留數據，可以用來進行定性鑒定。在樣品和標準中分別加入同一種基準物s，將樣品的ri,s和標準物的ri,s相比較來確定樣品中是否含有 i 組分，可消除兩次進樣引起的誤差。保留指數（Kovats）定性重現性最佳，固定液和柱溫一定時，定性不需要標準物GC專有與其它方法（如MS）結合綠麥隆? 莠去津?44685896132138158172215200104質荷比6080100120140160180200220波長 (nm)峰質譜分析 （MS）峰光譜分析（UV）峰面積的測量方法對稱形峰面積的測量峰高乘半峰寬法不對稱峰面積的測量峰高乘平均峰寬法自動積分儀法剪紙稱重法定量校正因子絕對校正因子相對校正因子TCD：苯FID：正庚烷常用的定量計算方法歸一化（NORM）：全部組分都出峰外標法（ESTD） ：分析條件和進樣量必須重現內標法（ISTD） ：內標物是樣品中不存在的組分，其保留時間和定量校正因子應該與待測物盡可能接近，且完全分離。同系物幾種定量方法的比較 方法項目歸一化法內標法外標法計算公式由工作曲線直接查得稱重配樣不需要需要不需要進樣量不需