复旦大学分析化学AII第八章色谱导论

1、2022-3-26第十九章第十九章 色谱分析法色谱分析法第一节第一节 色谱法概述色谱法概述时间时间 t信号信号2022-3-26一一.色谱分析法的特点、分类和作用色谱分析法的特点、分类和作用 1.1.概述概述 俄国植物学家茨维特在俄国植物学家茨维特在19061906年使用的装置：年使用的装置：色谱原型装置，如图。色谱原型装置，如图。 其中的一相固定不动，称为其中的一相固定不动，称为固定相固定相； 另一相是携带试样混合物流过此固定相的流另一相是携带试样混合物流过此固定相的流 体（气体或液体），称为体（气体或液体），称为流动相流动相。2022-3-26 碳酸钙碳酸钙（固定相）（固定相）色素混合液色

2、素混合液石油醚石油醚 (流动相）流动相）1906年，年，Tsweet发现色谱分离现象发现色谱分离现象色谱柱色谱柱色带色带2022-3-26植物色素分离图示植物色素分离图示2022-3-262.2.色谱法分类色谱法分类 色谱色谱气气相相色色谱谱液液相相色色谱谱超超临临界界色色谱谱吸吸附附色色谱谱分分配配色色谱谱离离子子交交换换色色谱谱柱柱色色谱谱平平板板色色谱谱流动相流动相分离机理分离机理固定相形状固定相形状2022-3-262022-3-263.3.色谱法的特点：分离、定性和定量色谱法的特点：分离、定性和定量(1)(1)分离效率高分离效率高: :复杂混合物、同系物、异构体、手性异构体。复杂混合

3、物、同系物、异构体、手性异构体。(2)(2)灵敏度高灵敏度高: :可检测可检测g.gg.g-1-1(10(10-6-6) )ng.gng.g-1-1(10(10-9-9) )级的物质量。级的物质量。(3)(3)分析速度快分析速度快: :在在1 16060分钟内可完成一个试样的分析。分钟内可完成一个试样的分析。(4)(4)应用范围广应用范围广: : 气相色谱：沸点低于气相色谱：沸点低于400400的有机或无机试样的分析。的有机或无机试样的分析。 液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。液相色谱：高沸点、热不稳定、生物试样的分离分析。 不足之处：不足之处： 被分离组分的定性较为困难。被分离

4、组分的定性较为困难。2022-3-26二.色谱的应用实例C16H12N2O 分子式1.1.苏丹红苏丹红I INNOH 结构式苏丹红苏丹红VIVIC24H20N4O OHNNNN红心鸭蛋红心鸭蛋 2022-3-26 属于化工染色剂，主要是用于石油、机油和其属于化工染色剂，主要是用于石油、机油和其他的一些工业中，使其增色、增光。他的一些工业中，使其增色、增光。 苏丹红的化学结构的性质决定了它具有致癌性，苏丹红的化学结构的性质决定了它具有致癌性，对人体的肝肾器官具有明显的毒性作用。对人体的肝肾器官具有明显的毒性作用。 因此，禁止作为食品添加剂因此，禁止作为食品添加剂 !2022-3-262.2.特富

5、龙特富龙 -不粘锅涂层不粘锅涂层 ，保暖内衣，保暖内衣包括聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯及各种共聚物包括聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯及各种共聚物 由于其独特优异的耐热由于其独特优异的耐热(180-260)(180-260)、耐低温、耐低温(-200)(-200)、自润滑性及化学稳定性能等，自润滑性及化学稳定性能等， 被称为被称为“拒腐蚀、永不粘的特富龙拒腐蚀、永不粘的特富龙”。 特富龙制造过程中需要使用关键原料全氟辛酸特富龙制造过程中需要使用关键原料全氟辛酸 F3CCF2CF2CF2CF2CF2CF2COOH 全氟辛酸 全氟辛酸可能对人体健康有害，可能会导致全氟辛酸可能对人体健康有害，可能会导致人类罹患

6、癌症或影响生育功能人类罹患癌症或影响生育功能. . 2022-3-263.二噁英 -环境污染的主凶之一二噁英类是一类剧毒物质，其急性毒性相当于氰化钾的1000倍。可引起皮肤痤疮、头痛、失聪、忧郁、失眠等症，并可能导致染色体损伤、心力衰竭、癌症等。其最大危险是具有不可逆的致畸、致癌、致突变(“三致”)毒性。 难以自然降解 ！来源：来源： 2022-3-26三三. .色谱分离过程色谱分离过程 流动相携带混合物流经固定相，各组分与固定相发生流动相携带混合物流经固定相，各组分与固定相发生相相互作用互作用。由于各组分的性质和结构差异，与固定相的作用力。由于各组分的性质和结构差异，与固定相的作用力强弱不同

7、，随着流动相移动，混合物在两相间反复多次分配强弱不同，随着流动相移动，混合物在两相间反复多次分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序从固定相中流出。序从固定相中流出。 与适当的柱后检测方与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。组分的分离与检测。 两相及两相的相对运两相及两相的相对运动构成了色谱法的基础动构成了色谱法的基础2022-3-26固体固体固定相固定相: 多孔性的固体吸附剂颗粒。多孔性的固体吸附剂颗粒。 固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力的不同。固体吸附剂对试样中各组分的吸附能力

8、的不同。分离机理分离机理: 吸附与脱附的不断重复过程；吸附与脱附的不断重复过程；液体固定相液体固定相: 由担体和固定液所组成。由担体和固定液所组成。 固定液对试样中各组分的溶解和解析能力的不同。固定液对试样中各组分的溶解和解析能力的不同。分离机理：分离机理：气液气液(液液液液)两相间的反复多次分配过程。两相间的反复多次分配过程。两者的分离机理不同。两者的分离机理不同。色谱分离过程是在色谱柱内完成的。色谱分离过程是在色谱柱内完成的。固定相是固体（气固、液固色谱）固定相是固体（气固、液固色谱）固定相是液体（气液、液液色谱）固定相是液体（气液、液液色谱）2022-3-261. 1. 气相色谱分离过程

9、气相色谱分离过程当试样由载气携带进入色谱柱当试样由载气携带进入色谱柱 与固定相接触时，被固定相溶解与固定相接触时，被固定相溶解或吸附或吸附; ;随着载气的不断通入，被溶解随着载气的不断通入，被溶解或吸附的组分又从固定相中挥发或吸附的组分又从固定相中挥发或脱附或脱附; ;挥发或脱附下的组分随着载气挥发或脱附下的组分随着载气向前移动时又再次被固定相溶解向前移动时又再次被固定相溶解或吸附或吸附; ;随着载气的流动，溶解、挥发随着载气的流动，溶解、挥发，或吸附、脱附的过程反复地进，或吸附、脱附的过程反复地进行。行。返回返回2022-3-26组分在任一塔板上的分数，可由二次项展开式的系数计算：组分在任一

10、塔板上的分数，可由二次项展开式的系数计算：N44322344432234432234 (p+q) N4p+qp +4p q+6p q +4pq +q14641p+qp +p q+p q +pq +q1616161616 0.0625p +0.25p q+0.375p q +0.25pq +0.063q二项式：， 时，（） 每一项的分数为：（） 2022-3-262. 2. 分配系数分配系数（ partion factor） K 组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、组分在固定相和流动相间发生的吸附、脱附，或溶解、挥发的过程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间挥发的过程叫做分配过程

11、。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓度（单位：分配达到平衡时的浓度（单位：g / mLg / mL）比，称为分配系比，称为分配系数，用数，用k kd d 表示，即：表示，即：分配系数是色谱分离的依据。分配系数是色谱分离的依据。sdmCk =C组分在固定相中的浓度组分在流动相中的浓度2022-3-26分配系数分配系数 K 的讨论的讨论 一定温度下，组分的分配系数一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；越大，出峰越慢；试样一定时，试样一定时，K主要取决于固定相性质；主要取决于固定相性质；每个组份在各种固定相上的分配系数每个组份在各种固定相上的分配系数K不同；不同；选择适宜的固定相可改

12、善分离效果；选择适宜的固定相可改善分离效果；试样中的各组分具有不同的试样中的各组分具有不同的K值是分离的基础；值是分离的基础；某组分的某组分的K = 0时，即不被固定相保留，最先流出。时，即不被固定相保留，最先流出。sdmCk =C组分在固定相中的浓度组分在流动相中的浓度2022-3-262022-3-263.3.分配比分配比( (partion radio)-容量因子和容量比容量因子和容量比 通常通常也用分配比来表征色谱分配平衡过程。它是指在也用分配比来表征色谱分配平衡过程。它是指在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的质量比：一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的质量比： 1. 分配系

13、数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质分配系数与分配比都是与组分及固定相的热力学性质有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。有关的常数，随分离柱温度、柱压的改变而变化。 2.分配系数与分配比都是衡量色谱柱对组分保留能力的分配系数与分配比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。参数，数值越大，该组分的保留时间越长。 3. 分配比可以由实验测得。分配比可以由实验测得。smnk=n组分在固定相中的质量组分在流动相中的质量2022-3-26smsssddmmmsmsmmsnk=nCVVk=k=;CVV nn VV V /V组分在固定相中的质量组分在流动相中的质量其中：

14、 、为组分在固定相和流动相中的质量；、为固定相和流动相的体积；为；称相比，是色谱柱的参数之一。 在实际工作中，在实际工作中，kk可由组分的调整保留时间和可由组分的调整保留时间和死时间的比值得到。死时间的比值得到。R0tk=t2022-3-26基线基线 ot没有试样流出时的曲线。没有试样流出时的曲线。死时间死时间 死体积死体积 =tMF0保留时间保留时间 保留体积保留体积 =tRF0 校正保留体积校正保留体积 =tRFC调整保留时间调整保留时间 = tR tM 调整保留体积调整保留体积 = VR VM = tR F0 净保留时间净保留时间 tN= 净保留体积净保留体积 = = tR F0= tR

15、 FC 柱出口处流动相的体积流速柱出口处流动相的体积流速（通常用校正体积流速）（通常用校正体积流速）柱内平均体积流速柱内平均体积流速四、色谱流出曲线与术语四、色谱流出曲线与术语2022-3-26柱内平均体积流速柱内平均体积流速 FC ?可用皂膜流量计在柱后测得流速可用皂膜流量计在柱后测得流速F（视体积流速）（视体积流速）进行进行 F 室室 温和大气压力下载气流速温和大气压力下载气流速F0 柱柱温和大气压力下载气流速温和大气压力下载气流速F皂膜流量计测得的流速皂膜流量计测得的流速Tc柱温、柱温、Tr室温室温Pw室温下水的饱室温下水的饱 和蒸气压；和蒸气压；P0柱后大气压；柱后大气压；Pi柱前压柱

16、前压2022-3-26比保留体积比保留体积-Vg( (与测量条件无关与测量条件无关） 指单位质量固定液由柱温换算到摄氏零度时的净保指单位质量固定液由柱温换算到摄氏零度时的净保留体积留体积V VN N。NRCgLCLC2i00wCRM3LC0ri0VtF273.5273.5V =WTWTp /p-1p -pTt -t273.53=FWTpT2p /p-1 Vg Vg校正了柱温、柱压力、蒸汽压和固定液质量，因此校正了柱温、柱压力、蒸汽压和固定液质量，因此VgVg值仅与值仅与固定液的性质有关，便于不同实验室、不同仪器上测得的保留值进固定液的性质有关，便于不同实验室、不同仪器上测得的保留值进行比较。行

17、比较。2022-3-263. 3. 相对保留值相对保留值r21 组分组分2与组分与组分1调整保留值之比：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相对保留值只与柱温和固定相性质有关，与其和固定相性质有关，与其他色谱操作条件无关，它他色谱操作条件无关，它表示了固定相对这两种组表示了固定相对这两种组分的选择性。分的选择性。2022-3-264.4.保留指数保留指数(retention index(retention index；I Ix x) ) 又称又称KovatsKovats指数，定义式如下：指数，定义式如下：R(x)R(n)xR(n 1

18、)R(n)lglg=100n+lglgttIttR(n 1)R(x)R(n)tttI Ix-x-待测组分的保留指数待测组分的保留指数n n与与n+1-n+1-正构烷烃对的碳原子数正构烷烃对的碳原子数保留指数也仅是柱温和固定液的函数，与实验条件无关。保留指数也仅是柱温和固定液的函数，与实验条件无关。2022-3-26 5.5.区域宽度区域宽度衡量色谱峰宽度的参数，衡量色谱峰宽度的参数，有三种表示方法：有三种表示方法：（1 1）标准偏差）标准偏差( ( ) )： 即即0.6070.607倍峰高处色谱峰宽度的一半，峰宽既为倍峰高处色谱峰宽度的一半，峰宽既为2 2 。（2 2）半峰宽）半峰宽( (Y

19、Y1/21/2) )： 色谱峰高一半处的宽度色谱峰高一半处的宽度 Y Y1/21/2 =2.354 =2.354 （3 3）峰底宽）峰底宽( (W Wb b) )： W Wb b=4=4 2022-3-26 a. a. 色谱峰个数色谱峰个数 判断试样中所含组分的最少数判断试样中所含组分的最少数 b. b. 色谱保留值色谱保留值 定性定性 c. c. 色谱峰面积或峰高色谱峰面积或峰高 定量定量 A A = = K CK C d. d. 保留值与区域宽度保留值与区域宽度 评价柱分离效能依据评价柱分离效能依据 e. e. 两峰间距两峰间距 评价两组分能否分离评价两组分能否分离 5.5.色谱图的信息色

20、谱图的信息2022-3-26第二节第二节 色谱理论基础色谱理论基础一、塔板理论一、塔板理论Plate theory二、二、速率理论速率理论Rate theory三、三、分离度分离度Resolution Chromatograph theory 2022-3-26塔板理论的假设：塔板理论的假设： (1) 在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅在每一个平衡过程间隔内，平衡可以迅 速达到；速达到； (2) (2) 将载气看作成脉动（间歇）过程；将载气看作成脉动（间歇）过程； (3) (3) 流动相不可压缩；流动相不可压缩； ( (4) 4) 试样沿色谱柱方向的扩散可忽略；试样沿色谱柱方向的扩散可忽略；

21、( (5) 5) 每次分配的分配系数相同。每次分配的分配系数相同。一一. .塔板理论塔板理论- - -柱分离效能指标柱分离效能指标1.1.塔板理论塔板理论（plate theory）半经验理论；半经验理论； 将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续将色谱分离过程比拟作蒸馏过程，将连续的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复的色谱分离过程分割成多次的平衡过程的重复 （类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）；（类似于蒸馏塔塔板上的平衡过程）；塔板分离塔板分离2022-3-26 色谱柱长：色谱柱长：L， 虚拟的塔板间距离：虚拟的塔板间距离：H， 色谱柱的理论塔板数：色谱柱的理论塔板数：n，则三者的关系为：则三者

22、的关系为： n = L / H理论塔板数与色谱参数之间的关系为：理论塔板数与色谱参数之间的关系为：222116545)()(./bRRWtYtn保留时间包含死时间，在死时间内不参与分配保留时间包含死时间，在死时间内不参与分配! !2022-3-262.2.有效塔板数和有效塔板高度有效塔板数和有效塔板高度需引入有效塔板数和有效塔板高度：需引入有效塔板数和有效塔板高度：222/1)(16)(54. 5bRRWtYtn 理理有效有效有效有效有效有效nLHWtYtnbRR 222/1)(16)(54. 52022-3-262RRRRRmaxRV -Vnmnc=exp - (1);2V2 VmVnVcV

23、Vnmc= (2);2 Vnmc=2色谱流出曲线方程为：为组分的进样量；为组分的保留体积； 为塔板数；为柱后流出的组分浓度为 时，通过柱的流动相体积；当 ，即柱内通过的流动相体积为组分的保留体积时，柱后流出的组分浓度最大，有在半高峰处的浓度21/2RRmax22max1/2RR1/2Wnexp - (3);22VV1c=c, (2)32cWtn=exp2 n=5.54()c22VW因为与（ ）相比，则： ，2022-3-26(1).(1).n n 是人为概念，不同方法、是人为概念，不同方法、不同物质不同物质测得值相差很大，但它建立了测得值相差很大，但它建立了色谱柱好坏的标准色谱柱好坏的标准。(

24、2).(2).n n既决定于组分和两相的性质，还与操作条件有关。比较柱效能时既决定于组分和两相的性质，还与操作条件有关。比较柱效能时必须指明组份、固定相及含量、柱温、流动相及速度、进样量等；必须指明组份、固定相及含量、柱温、流动相及速度、进样量等；(3).(3).不同组份在同一柱上，不同组份在同一柱上，k k值大的，值大的，n n值较大；值较大；( (4).4).色谱柱长度一定时，塔板数越大色谱柱长度一定时，塔板数越大( (塔板高度塔板高度H H 越小越小) )，被测组分在柱，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；内被分配的次数越多，柱效能则越高，所得色谱峰越窄；( (

25、5).5).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 K相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离；相同时，无论该色谱柱的塔板数多大，都无法分离；(6).(6).不对称色谱峰，不对称色谱峰，n n计算的误差较大计算的误差较大; ;峰愈近正态分布，误差愈小；峰愈近正态分布，误差愈小；(7).(7).检测器响应与浓度应有线性响应，否则检测器响应与浓度应有线性响应，否则n n值不真实；值不真实；(8).(8).计算计算n n时，保留值与峰宽应有相同单位；时，保留值与峰宽应有相同单位；3.3.几个对塔板数的理解问几个对塔板数的

26、理解问题题柱效柱效2022-3-26成功：成功： a. a. 解释色谱流出曲线形状（呈正态分布）解释色谱流出曲线形状（呈正态分布） b. b. 浓度极大点位置浓度极大点位置 c. c. 评价柱效应能高低的塔板数计算评价柱效应能高低的塔板数计算不足：不足： a. a. 不能说明板高的影响因素不能说明板高的影响因素 b. b. 色谱宽变宽原因色谱宽变宽原因 c. c. 不能解释不同流速的不能解释不同流速的 H H 值不同值不同假定与实际不相符引起假定与实际不相符引起 4.4.对塔板理论评价对塔板理论评价2022-3-26二二. . 速率理论速率理论- -影响柱效的因素影响柱效的因素1. 1. 速率

27、方程（也称范速率方程（也称范. .弟姆特方程式）弟姆特方程式） H = A + B/u + Cu H：理论塔板高度，：理论塔板高度， u：载气的线速度：载气的线速度(cm/s) 减小减小A、B/u、C.u三项可提高柱效；三项可提高柱效； A、B、C三项各与哪些因素有关？三项各与哪些因素有关？速率理论认为色谱分离是一个连续、非平衡的流动过程。速率理论认为色谱分离是一个连续、非平衡的流动过程。2022-3-26A涡流扩散项，涡流扩散项，即多径项即多径项 A = 2dp dp：固定相的平均颗粒直径固定相的平均颗粒直径：固定相的填充不均匀因子固定相的填充不均匀因子 固定相颗粒越小固定相颗粒越小dp，填

28、充的越均匀，填充的越均匀，A，H，柱效，柱效n。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。峰较窄。H = A + B/u + Cu 填充物不规则性，使路径填充物不规则性，使路径不同，不同，对空心柱对空心柱 A = 0A = 0 要使要使H H小小 怎么办？怎么办？2022-3-26B/u 分子扩散项，分子扩散项，即纵向扩散即纵向扩散 H = A + B/u + Cu1，扩散时的路径弯曲即扩散受阻系数，扩散时的路径弯曲即扩散受阻系数 Dm :0.011cm2/ss Ds: 10-410-5 Dm， GC 中此项不计中此项不计要要B，Dm

29、 ( 组份分子量组份分子量柱温柱温柱压柱压载气分子量载气分子量)要要u 即停留时间短即停留时间短 注意注意:与与是有区别的是有区别的, 填充物均匀填充物均匀,而而不一定不一定msmmssB=B + B = 2D + 2 D k流动相流动相固定相固定相弯曲因子弯曲因子扩散系数扩散系数分配比分配比2022-3-26CuCu项项传质阻力项传质阻力项浓度不均匀而发生的质量迁移过程，表现为两相中的扩浓度不均匀而发生的质量迁移过程，表现为两相中的扩散过程及溶解、平衡、转移过程。散过程及溶解、平衡、转移过程。流动相传质阻力系数流动相传质阻力系数C= Cm + Cs固定相传质阻力系数固定相传质阻力系数总传质阻

30、力系数总传质阻力系数2022-3-26理想状态理想状态瞬间平衡瞬间平衡有有 CL=KCG平衡常数若平衡常数若K=1则柱则柱x 距离有等浓度距离有等浓度 实际情况实际情况 气相在运动平衡需要时间气相在运动平衡需要时间（传质阻力存在）（传质阻力存在）A点：点： CLKCG B点：点： CLKCGCu项项传质阻力项传质阻力项传质阻力使峰变宽传质阻力使峰变宽AB2022-3-26构成因子构成因子-固定相形状固定相形状固定相液膜厚度固定相液膜厚度-扩散距离扩散距离分配比分配比与容量因子有关的系数与容量因子有关的系数微孔中滞留流动相微孔中滞留流动相对传质阻力的贡献对传质阻力的贡献流动相因流动对流动相因流动

31、对传质阻力的贡献传质阻力的贡献 C= Cm + Cs固定相颗粒直径固定相颗粒直径2022-3-262.2.载气流速与柱效载气流速与柱效最佳流速最佳流速载气流速高时：载气流速高时： 传质阻力项是影响柱效的传质阻力项是影响柱效的主要因素，主要因素，流速流速 ，柱效，柱效 。载气流速低时：载气流速低时： 分子扩散项成为影响柱效分子扩散项成为影响柱效的主要因素，的主要因素，流速流速 , ,柱效柱效 。H - u曲线与最佳流速：曲线与最佳流速： 由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影由于流速对这两项完全相反的作用，流速对柱效的总影响使得存在着一个最佳流速值，即速率方程式中塔板高度对响使得存在着

32、一个最佳流速值，即速率方程式中塔板高度对流速的一阶导数有一极小值。流速的一阶导数有一极小值。 以塔板高度以塔板高度H对应载气流速对应载气流速u作图，曲线最低点的流速即作图，曲线最低点的流速即为为最佳流速最佳流速。2022-3-26期终考试安排期终考试安排时间时间: 6月月26日下午日下午1:00-3:00地点地点: 3101室室答疑时间、地点：答疑时间、地点： 6月月23、24日，化学西楼日，化学西楼428室室2022-3-26速率理论的成功之处速率理论的成功之处 较好地描述色谱过程；较好地描述色谱过程；明确了速率理论方程中个参数的物理意义；明确了速率理论方程中个参数的物理意义；解释影响塔板高

33、度的各种因素：解释影响塔板高度的各种因素： 填充均匀度填充均匀度 颗粒大小颗粒大小 流动相流速流动相流速 类型类型 固定相厚度固定相厚度 2022-3-26三三. .分离度分离度 塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分塔板理论和速率理论都难以描述难分离物质对的实际分离程度。即柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。离程度。即柱效为多大时，相邻两组份能够被完全分离。 色谱分离中的四种情况的讨论：色谱分离中的四种情况的讨论：柱效较高，柱效较高，K(分配系数分配系数)较大较大,完全分离；完全分离；柱效较高，柱效较高， K不是很大，峰较窄，基本上完全分离；不是很大，峰较窄，基本上完全分离；柱

34、效较低，柱效较低， K较大较大, 但分离的不好；但分离的不好；柱效柱效较较低，低， K小，小，分离效果更差。分离效果更差。2022-3-26分离度的表达式分离度的表达式：)(.)()()(/)(/)()()()()()(121221121212699122YYttWWttRRRbbRR分离度大小是色谱两因素的综合影响：分离度大小是色谱两因素的综合影响： 保留值之差保留值之差色谱过程的热力学因素；色谱过程的热力学因素； 区域宽度区域宽度色谱过程的动力学因素。色谱过程的动力学因素。2022-3-26令令Wb(2)=Wb(1)=Wb（相邻两峰的峰底宽近似相等相邻两峰的峰底宽近似相等），），引入相对引

35、入相对保留值和塔板数，可导出下式：保留值和塔板数，可导出下式：161112212121121221211212有效nrrWtttrWtttWttWWttRbbbbbRRRRRRRRRR)()()()()()()()()()()()()()()()(有效有效HrrRLrrRn221212221212116116)()(组分2的有效塔板数2Rbtn16()W有效2022-3-2622222121212122R2102121222/16() =16R 1/ -1tk /k k= 16R tk /k -1k /k =-116R R=()-14k-1k = () , R=()()1+k41+krr rn

36、Rrr rnnnnnnQQ有效有效有效有效有效令，则：又所以：动力学因素动力学因素热力学因素热力学因素容量因素容量因素R是容量因子是容量因子k2、 分离系数分离系数 （即相（即相对保留值对保留值2,1 ）和）和 柱效能柱效能 n的的 函数函数组分2的有效塔板数组分2的分配比2022-3-26或推导如下：或推导如下：2R22b2bR2R202R2R1121b2b2R2R121R22t1n1=16()= (1)WW4t t=t (1+k ) (2)2(t-t) R= (3)(W +W )WW(1)(2)(3),n(t-t)(k -k )nR=, 4t4(1+k )R=nQ假设，将式和代入到式整理得

37、：则：R2R12112R22221222(t-t)(k -k )(1-k /k )nnn=4t4(1+k )4(1/k +1)k /k =k1-1/-1R=()=()()41/k +141+knn令，则：2022-3-26R=0.8：两峰的分离程度可达：两峰的分离程度可达89%；R=1： 分离程度分离程度98%；R=1.5：达：达99.7%（相邻两峰完全分离的标准）。（相邻两峰完全分离的标准）。浓度浓度1/2=1/1时时2022-3-26 提高提高R R的方法的方法: :A. A. 使使k k 则则k k2/2/(1+(1+k k 2) 2) R R 太大太大 a. a. 延长分析时间；延长分

38、析时间；b. b. 造成检测困难造成检测困难 K K 一般在一般在 2 27 7 k k1010分离度提高不明显分离度提高不明显 k k2 2淋洗时间会出现极小值淋洗时间会出现极小值使使n n则则R R。分离改善、峰变窄有利提高分析灵敏度但增加柱。分离改善、峰变窄有利提高分析灵敏度但增加柱 长使长使n n, , 延长分析时间。延长分析时间。 设法使设法使H H，才是增加，才是增加R R 的最好办法的最好办法C. C. 使使 则（则（ 1 1）/ / R R 2 2 时时 短时间内组分会完全分离短时间内组分会完全分离 接近接近1 1 时时 延长时间才能完全分离延长时间才能完全分离 ( (=1.0

39、11.01分离时间是分离时间是=1.11.1时的时的8484倍倍) ) = =1 1时时 无法分离无法分离 一定，一定，R R正比于正比于n n有效有效, ,即分离度直接与即分离度直接与n n有效有效有关，说明有关，说明n n有效有效 更能正确地代表柱效能。更能正确地代表柱效能。-1k R=()()41+kn2022-3-26一、色谱定性分析一、色谱定性分析qualitative analysis in chromatograph二、色谱定量分析二、色谱定量分析quantitative analysis in chromatograph 第三节第三节色谱定性、定量分析色谱定性、定量分析qual

40、itative and quantitative analysis in chromatograph2022-3-26一一. .色谱定性鉴定方法色谱定性鉴定方法1.1.利用纯物质定性的方法利用纯物质定性的方法 利用保留值定性利用保留值定性：通过对比试样中具有与纯物质相同保通过对比试样中具有与纯物质相同保留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图留值的色谱峰，来确定试样中是否含有该物质及在色谱图中的位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。中的位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。 利用加入法定性利用加入法定性：将纯物质加入到试样中，观察各组分将纯物质加入到试样中，观察各组分

41、色谱峰的相对变化。色谱峰的相对变化。2022-3-26 2.利用文献保留值定性 利用相对保留值利用相对保留值r r2121定性定性 相对保留值相对保留值r r2121仅与柱温和固定液性质有关。在色谱手仅与柱温和固定液性质有关。在色谱手册中都列有各种物质在不同固定液上的保留数据，可以用册中都列有各种物质在不同固定液上的保留数据，可以用来进行定性鉴定。来进行定性鉴定。2022-3-26二二. .色谱定量分析方法色谱定量分析方法1. 1. 峰面积的测量峰面积的测量 （1）峰高）峰高（h）乘半峰宽乘半峰宽（Y 1/2）法：法：近似将色谱峰当作等腰三角形。此法算出的面积是实际峰面积的0.94倍： A =

42、 1.064 hY1/2 （2）峰高乘平均峰宽法：）峰高乘平均峰宽法：当峰形不对称时，可在峰高0.15和0.85处分别测定峰宽，由下式计算峰面积： A = h（Y 0.15 + Y 0.85 ）/ 2 （3）峰高乘保留时间法：）峰高乘保留时间法：在一定操作条件下，同系物的半峰宽与保留时间成正比，对于难于测量半峰宽的窄峰、重叠峰（未完全重叠），可用此法测定峰面积： A = hbtR （4）自动积分和微机处理法）自动积分和微机处理法2022-3-262. 定量校正因子 试样中各组分质量与其色谱峰面积成正比，即：试样中各组分质量与其色谱峰面积成正比，即： m i = fi Ai 绝对校正因子绝对校正

43、因子：比例系数f i ，单位面积对应的物质量： f i =m i / Ai相对校正因子相对校正因子f i ：即组分的绝对校正因子与标准物质的绝对校正因子(f s =m s / As)之比。 当mi、mS以摩尔为单位时，所得相对校正因子称为相对摩尔校正因子（f M）,用表示；当mi、mS用质量单位时, 以（f W）,表示。ississiisiiAAmmAmAmfff /2022-3-263.常用的几种定量方法 （1 1）归一化法：归一化法： 特点及要求：特点及要求： 归一化法简便、准确；归一化法简便、准确；进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；进样量的准确性和操作条件的变动对测定结果影响不大；仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。仅适用于试样中所有组分全出峰的情况。100)(100%121 niiiiiniiAfAfmmmmc2022-3-26 （2 2）外标法外标法外标法也称为标准曲线法。外标法也称为标准曲线法。特点及要求：特点及要