2. 色谱分析法的分类
●按流动相与固定相状态分类 流动相为气体 流动相为液体
高效液相色谱仪
●按操作形式分类
柱 色 谱：
●按分离原理分类
3.色谱图及色谱峰参数
BA
●色谱图
信号（浓度）－时间曲线 由基线和若干色谱峰组成。
●色谱峰参数
(一）保留值－定性
1) 死时间t0
u L
柱长
t0
流动相 平均线速度
Question
是否柱效能越高，色谱分离的效果就越好？
Question
载体粒度由60目改变为100目，若其它条件不变， H－u曲线有何变化
同一根色谱柱，分别用H2、N2作载气，测出H-u 曲线如下，判断A、B分别代表哪种流动相，并解 释原因
4、分离度（R）－全面评价两组分色谱分离的效果 选择性
(二）峰高与峰面积－定量
8）峰高（h） 9）峰面积（A）
（三）区域宽度－柱效
10）峰底宽度Y
自色谱峰上升沿和下降沿拐点所作切线在基线上的截距
11）半峰宽Y1/2 Y=1.70 Y1/2 。
Question 利用色谱曲线可以解决的问题？
定性（保留值） 定量（峰面积） 评价色谱柱好坏
二、色谱分析法理论基础
柱内谱带构型 相应的响应信号
气相色谱的分子扩散远大于液相色谱
3）C u─传质阻力项：C = （Cm+ Cs）
Cm
组分分子
流动相 固液界面
固定相
Cs
Cm：流动相传质阻力
Cm
0.01k ,2 (1 k, )2
•
d
2 p
Dg
固定相颗粒越小，载气扩散系数越大（分子量越小）
气相传质阻力越小
Cs ：固定相传质阻力
最佳线速: u最佳＝(B/C)1/2 ＝(0.65/0.003)1/2＝14.7cm/s
最小板高:
H最小＝A+2(BC)1/2 ＝0.08+2(0.65×0.003)1/2＝0.17cm
例：某一气相色谱柱，速率方程式中A、B、C的值分 别是0.15cm，0.36 cm2.s-1,和4.3×10-2 s，计算最佳流 速和最小塔板高度。
k ms mm
组分在固定相中的质量 组分在流动相中的质量
分配系数K与分配比k的关系
K
cs cm
ms mm
/ Vs / Vm
Vm Vs
K与k都是与组分及两相热力学性质有关的常数。
K与k都是衡量色谱柱对组分保留能力的参数，数
值越大，该组分的保留时间越长。
相对保留值与分配系数及分配比的关系
21
,
范弟姆特方程
H A B Cu u 流动相
线速度
范.弟姆特方程式物理意义
1）A─涡流扩散项：
固定相颗粒（dp）越小，填充越均匀（ λ越小）
A越小，H越小，柱效越高，色谱峰越窄。
固定相颗粒大小对板高的影响
• 板高, H(cm)
2）B/u─分子扩散项
流动相
γ：弯曲因子； Dg：组分在流动相中
的扩散系数
优选分离分析法导论
在互不相溶两相间，混合物被流动相携带流过固定相，因各组
分在两相间分配平衡的差异，各组分随流动相移动的速度有差 异，经过一段距离的移动之后，混合物中各组分被一一分离。
Agilent 6820 气相色谱仪
现代色谱分析，将分离和分析（检测）过程集成。 对于混合物的分析检测，具独特优势。
R tR2 tR1 1 2 (Y2 Y1 )
柱效能
R=1.5 完全分离
5、色谱分离基本方程式
R
n2
4
•
(
1)
•
( 1
2
)
2
分离度与n 、α及κ的关系
( 1)
n增加到原来的3倍，R增加到原来的1.7倍
从1.01增加到1.1，R增加到原来的9倍
κ增加，R也增加，但效果不及α明显
结论
Cs
2k , 3(1 k, )2
•
d
2 f
Ds
固定液粘度及液膜厚度越小
液相传质阻力越小
4) 流动相线速度对板高的影响 H A B Cu u
例：已知一色谱柱在某温度下的速率方程的 A=0.08cm; B=0.65cm2/s; C=0.003s, 求最佳线速度u和 最小塔板高H.
解:
H=A+B/u+Cu
色谱柱对1、2的选择性越好。
2、扩散和传质（动力学过程）
1、 2
部分重叠 组分在柱内的扩散及传质，使分配平衡不能瞬间完成， 从而使色谱峰扩展、柱效下降。
3、柱效能－评价分离效能
峰越窄，柱效能越高
●塔板理论－衡量柱效先提出
谱
的色谱热力学平衡理论。
柱
视
为 精 馏
t R (2) , t R (1)
,
V
R (2)
,
V R (1)
K2 K1
2 1
k可直接从色谱图上获得
tR t0(1 ) VR V0(1 )
Question 两组分能分离的必要条件是什么？
K2/K1≠1（α21≠1）
α21＝1，峰距为0 色谱柱对1、2有相同的选择性 α21≠1，α21越大，峰距越远
2）保留时间tR
3）调整保留时间
t
' R
t'R t R t0
4）死体积V0 Vm t0 Fc
5）保留体积VR VR tR Fc
6）调整保留体积
V’ R
t’ R
Fc
7)相比 Vm Vs
7）相对保留值r2,1
tt VV 2,1
,
R (2)
,
R (1)
,
R (2)
,
R (1)
组分保留时间为何不同？ 色谱峰为何变宽？
1、分配平衡（热力学过程）
每一次分配达平衡时，A、B在柱内的位置会有一微小差 异。只要分配次数足够多，就可以将分配系数有微小差 别的组分一一分离
●分配系数K
当组分在两相间分配达平衡时
K cs cm
组分在固定相中的浓度 组分在流动相中的浓度
●分配比κ
当组分在两相间分配达平衡时
2
16
tR Y
' 2
有效板高
L Heff neff
不同物质在同一色谱柱上的分配系数不同，用 塔板数和塔板高度作为衡量柱效能的指标时，应 指明测定物质。
Question 塔板理论的特点与不足
能够评价色谱柱柱效能， 不能解释影响柱效能的因素
●速率理论－影响柱效能的因素 范第姆特首先提出的色谱分离动力学理论
选择合适的固定相(流动相)以增加
是改善分离度最有效的方法
色谱柱长度一定时，塔板数越多， 分配平衡次数越多，柱效越高
塔
n
理
5.54
tR Y1/2
2
16
tR Y
2
论
塔 板
HL
色谱柱长度
高
n 理论塔板数
度
柱效能 指标
L一定时，n 越大(H 越小)，被测
组分在柱内被分配的次数越多， 柱效能越高，所得色谱峰越窄。
有效塔板数
neff
5.54Yt R1/2'