襄樊学院：《分析化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第七章 色谱分析法（7.3）色谱理论基础

第七章 一、气相色谱流出 曲线 色谱分析法二、容量因子与分 配系数 三、塔板理论 第三节 四、速率理论 色谱理论基础 五、分离度 下页 2021221

2021/2/21 第七章 色谱分析法 第三节 色谱理论基础 一、气相色谱流出 曲线 二、容量因子与分 配系数 三、塔板理论 四、速率理论 五、分离度

、气相色谱流出曲线 1.基线 信 1 1/2 号进 无试样通过检测器时 072 检测到的信号即为基线 流出时间 2.保留值 (动画) (1)时间表示的保留值 保留时间():组分从进样到柱后出现浓度极 大值时所需的时间 死时间(t):不与固定相作用的气体(如空气 )的保留时间 调整保留时间(l′):′=- 2021/221

2021/2/21 一、气相色谱流出曲线 1.基线 无试样通过检测器时， 检测到的信号即为基线。 2.保留值 （1）时间表示的保留值 保留时间（tR）：组分从进样到柱后出现浓度极 大值时所需的时间 死时间（tM）：不与固定相作用的气体（如空气 ）的保留时间。 调整保留时间（tR＇）：tR ＇= tR－tM （动画）

(2)用体积表示的保留值 保留体积(R):VR=×F0 (F为色谱柱出口处的载气流量, 单位:mL/min。) 死体积():WM=M×Fo 调整保留体积(VR′):VR′=VR-VM tR Yu 进 峰 Wb聊 流出时间 2021/221

2021/2/21 （2）用体积表示的保留值 保留体积（VR）：VR = tR×F0 （ F0为色谱柱出口处的载气流量， 单位：m L / min。） 死体积（VM）： VM = tM ×F0 调整保留体积（VR＇）： V R ＇ = VR －VM

3.相对保留值21 组分2与组分1调整保留值之比: 21=tr2/triVr2/V ri 相对保留值只与柱温和固定相性质有关, 与其他色谱操作条件无关,它表示了固定相 对这两种组分的选择性 Yi 皇 +Wb 流出时间 2021/221

2021/2/21 3. 相对保留值r21 组分2与组分1调整保留值之比： r21 = t’R2 / t’R1 = V’R2 / V’ R1 相对保留值只与柱温和固定相性质有关， 与其他色谱操作条件无关，它表示了固定相 对这两种组分的选择性

4.区域宽度 用来衡量色谱峰宽度的参数,問 有三种表示方法: 流出时间 (1)标准偏差(O 即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半 (2)半峰宽(Y12) 色谱峰高一半处的宽度Y12=2.354σ (3)峰底宽(Wb): Wb=4σ 2021/221

2021/2/21 4. 区域宽度 用来衡量色谱峰宽度的参数， 有三种表示方法： （1）标准偏差()： 即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。 （2）半峰宽(Y1/2)： 色谱峰高一半处的宽度Y1/2 =2.354  （3）峰底宽(Wb)： Wb=4 

、容量因子与分配系数 分配系数K:组分在两相间的浓度比; 容量因子k:平衡时,组分在各相中总的质量比; k=M/M M为组分在固定相中的质量,M为组分在流动相中的质量。 容量因子k与分配系数K的关系为 式中B为相比。 。K 填充柱相比:6~35; CmVm B毛细管柱的相比:50~1500 容量因子越大,保留时间越长。 可由保留时间计算出容量因子,两者有以下关系: k=RM tR 2021/221

2021/2/21 二、容量因子与分配系数 分配系数K：组分在两相间的浓度比； 容量因子k：平衡时，组分在各相中总的质量比； k =MS / Mm MS为组分在固定相中的质量，Mm为组分在流动相中的质量。 容量因子k与分配系数K的关系为： 式中β为相比。 填充柱相比：6～35； 毛细管柱的相比：50～1500 M R M R M t t t t t k ' = − =  K V V c c V V M V V M M M k m S m s m m S S S S m S = = =  = 容量因子越大，保留时间越长。 可由保留时间计算出容量因子，两者有以下关系：

塔板理论一柱分离效能指标 色谱柱长:L, 虚拟的塔板间距离:H, 色谱柱的理论塔板数:n, 则三者的关系为: n=L/H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为: n=5.54()2 =16(R)2 1/2 W 2021/221

2021/2/21 三、塔板理论-柱分离效能指标 色谱柱长：L， 虚拟的塔板间距离：H， 色谱柱的理论塔板数：n， 则三者的关系为： n = L / H 理论塔板数与色谱参数之间的关系为： 2 2 1 2 5.54( ) 16( ) / b R R W t Y t n = =

有效塔板数和有效塔板高度 单位柱长的塔板数越多,表明柱效越高。 用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。 组分在t时间内不参与柱内分配。需引入有效塔 板数和有效塔板高度: n=5.54(R)2 =16( 1/2 有效=5.54()2=16( R)2 2 H 有效 有效 2021/221

2021/2/21 有效塔板数和有效塔板高度 • 单位柱长的塔板数越多，表明柱效越高。 • 用不同物质计算可得到不同的理论塔板数。 • 组分在tM时间内不参与柱内分配。需引入有效塔 板数和有效塔板高度： 2 2 1 2 5.54( ) 16( ) / b R R W t Y t n = = 有效 有效 有效 n L H W t Y t n b R R = = = 2 ' 2 1/ 2 ' 5.54( ) 16( )

塔板理论的特点和不足: (1)当色谱柱长度一定时,塔板数n越大(塔板高度H 越小),被测组分在柱内被分配的次数越多,柱效能则越高 ,所得色谱峰越窄。 (2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同,用有效 塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时,应指明 测定物质。 (3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果,当两组 分的分配系数K相同时,无论该色谱柱的塔板数多大,都 无法分离。 (4)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下 柱效不同的实验结果,也无法指出影响柱效的因素及提高 柱效的途径。 2021/221

2021/2/21 塔板理论的特点和不足： (1)当色谱柱长度一定时，塔板数 n 越大(塔板高度 H 越小)，被测组分在柱内被分配的次数越多，柱效能则越高 ，所得色谱峰越窄。 (2)不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用有效 塔板数和有效塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应指明 测定物质。 (3)柱效不能表示被分离组分的实际分离效果，当两组 分的分配系数 K 相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都 无法分离。 (4)塔板理论无法解释同一色谱柱在不同的载气流速下 柱效不同的实验结果，也无法指出影响柱效的因素及提高 柱效的途径

四、速率理论影响柱效的因素 速率方程(也称范弟姆特方程式): H=A+B/u+C·u H:理论塔板高度,l:载气的线速度(cm/s 减小A、B、C三项可提高柱效; 存在着最佳流速; A、B、C三项各与哪些因素有关? 2021/221

2021/2/21 四、 速率理论-影响柱效的因素 速率方程（也称范.弟姆特方程式）: H = A + B/u + C·u H：理论塔板高度，u：载气的线速度(cm/s) 减小A、B、C三项可提高柱效； 存在着最佳流速； A、B、C三项各与哪些因素有关？