仪器分析第十章色谱法导论

仪器分析第十章色谱法导论第1页，共112页，2023年，2月20日，星期三目的要求了解色谱法的分类及特点。熟悉色谱过程及常用术语。掌握色谱法的基本原理。第2页，共112页，2023年，2月20日，星期三第一节概述

色谱法也叫层析法，它是一种高效能的和应用最广的物理或物理化学分离技术，将它用于分析化学并配合适当的检测手段，就成为色谱分析法。第3页，共112页，2023年，2月20日，星期三一、色谱法的起源和发展

俄国植物学家M.Tsweet于1906年首次提出色谱法：在一玻璃管中放入碳酸钙，将含有植物色素（植物叶的提取液）的石油醚倒入管中。第4页，共112页，2023年，2月20日，星期三

此时，玻璃管的上端立即出现几种颜色的混合谱带。然后用纯石油醚冲洗，随着石油醚的加入，谱带不断地向下移动，并逐渐分开成几个不同颜色的谱带，继续冲洗就可分别接得各种颜色的色素，并可分别进行鉴定。色谱法也由此而得名。第5页，共112页，2023年，2月20日，星期三

胡萝卜素叶黄素叶绿素

利用不同物质在流动相与固定相相互作用时的行为差异得到分离(吸附)（2）石油醚

流动相→

相对运动

固定相（吸附剂）

CaCO3系统研究100多种吸附剂，数种淋洗液(1）粗叶绿素+石油醚

第6页，共112页，2023年，2月20日，星期三柱色谱实验装置第7页，共112页，2023年，2月20日，星期三20世纪30年代离子交换色谱建立1931年库恩奥地利化学家胡萝卜素植物色素分离40年代Tiselius吸附色谱与电泳Martin分配色谱、纸色谱和薄层色谱技术50年代MartinSynge气-液色谱法提出塔板理论VanDeemter提出速率理论Golay发明高效毛细管柱气相色谱60年代Horvathe高效液相色谱法建立80年代离子色谱、超临界流体色谱、高效毛细管电泳、场流动分级分离第8页，共112页，2023年，2月20日，星期三

Tiselius,A.W.K.Martin,A.J.P.Synge,R.L.M.

1948年Nobel化学奖1952年Nobel化学奖吸附色谱与电泳分配色谱及塔板理论第9页，共112页，2023年，2月20日，星期三

现在的色谱法早已不局限于色素的分离，其方法也早已得到了极大的发展，但其分离的原理仍然是一样的。我们仍然叫它色谱分析。第10页，共112页，2023年，2月20日，星期三

二、色谱分离基本原理

在色谱法中存在两相，一相是固定不动的，我们把它叫做固定相；另一相则不断流过固定相，我们把它叫做流动相。色谱法的分离原理就是利用待分离的各种组分在两相中的分配系数、吸附能力、亲和能力等不同来进行分离的。使用外力使含有样品的流动相（气体、液体）通过一固定于柱中或平板上并与流动相互不相溶的固定相表面。当流动相中携带的混合物流经固定相时，混合物中的各组分与固定相发生相互作用。第11页，共112页，2023年，2月20日，星期三

由于混合物中各组分在性质和结构上的差异，与固定相之间产生的作用力的大小、强弱不同，随着流动相的移动，混合物在两相间经过反复多次的分配平衡，使得各组分被固定相保留的时间不同，从而按一定次序由固定相中先后流出。与适当的柱后检测方法结合，实现混合物中各组分的分离与检测。

第12页，共112页，2023年，2月20日，星期三

三、色谱法的分类

色谱分析法有很多种类，从不同的角度出发可以有不同的分类方法。㈠按两相状态分类色谱法中，流动相可以是气体，也可以是液体，由此可分为气相色谱法（GC）和液相色谱法（LC）。固定相既可以是固体，也可以是涂在固体上的液体，由此又可将气相色谱法和液相色谱法分为气-液色谱、气-固色谱、液-固色谱、液-液色谱。分类情况如下：第13页，共112页，2023年，2月20日，星期三第14页，共112页，2023年，2月20日，星期三㈡按分离机理分类1.吸附色谱法:

利用吸附剂（固定相一般是固体）表面对不同组分吸附能力的差别进行分离的方法。2.分配色谱法:

利用不同组分在两相间的分配系数(或溶解度)的差别进行分离的方法。3.离子交换色谱:

利用溶液中不同离子与离子交换剂间的交换能力的不同而进行分离的方法。4.尺寸排阻色谱法:利用多孔性物质对不同大小的分子的排阻作用进行分离的方法。第15页，共112页，2023年，2月20日，星期三㈢按操作形式分类1.柱色谱法固定相装在色谱柱内的色谱法。按色谱柱的特点可分为填充柱色谱和毛细管柱色谱。纸色谱法薄层色谱法薄膜色谱法2.平面色谱法第16页，共112页，2023年，2月20日，星期三(1)纸色谱法:

利用滤纸作载体，吸附在纸上的水作固定相，样品点在滤纸一端，用流动相展开进行分离的色谱方法。(2)薄层色谱法:

将固体吸附剂在玻璃板或塑料板上制成薄层作固定相，采用与纸色谱类似的操作进行分离的色谱方法。(3)薄膜色谱法:

将分子固定相制成薄膜，采用与纸色谱类似的操作方法。第17页，共112页，2023年，2月20日，星期三第18页，共112页，2023年，2月20日，星期三图示色谱法简单分类第19页，共112页，2023年，2月20日，星期三色谱法气相色谱法液相色谱法填充柱色谱法毛细管色谱法柱色谱法平面色谱法超临界流体色谱法逆流分配色谱法经典液相柱色谱法高效液相色谱法薄层色谱法纸色谱法第20页，共112页，2023年，2月20日，星期三回忆1.分光光度法对多组分定量分析的方法分类（解线性方程组3种、双波长分光光度法、导数光谱法）2.色谱的起源3.色谱的分离原理4.色谱法的分类①液相柱色谱的分类②气相色谱的分类③平面色谱的分类第21页，共112页，2023年，2月20日，星期三第二节色谱流出曲线（色谱图）及有关概念

一、色谱法分离的过程分离过程（以分离A、B两组分为例）为：

第22页，共112页，2023年，2月20日，星期三混合组分的分离过程及检测器对各组分在不同阶段的响应第23页，共112页，2023年，2月20日，星期三第24页，共112页，2023年，2月20日，星期三二、色谱流出曲线

从流动相带着组分进入色谱柱起就用检测器检测流出柱后的流出物,并用记录器记录信号随时间变化的曲线，此曲线就叫色谱流出曲线，当待测组分流出色谱柱时，检测器就可检测到其组分的浓度，在流出曲线上表现为峰状，叫色谱峰。第25页，共112页，2023年，2月20日，星期三

如图所示为一色谱流出曲线：第26页，共112页，2023年，2月20日，星期三三、基本概念1.基线:在实验条件下，色谱柱后仅有纯流动相进入检测器时的流出曲线称为基线。基线在稳定的条件下应是一条水平的直线。它的平直与否可反应出实验条件的稳定情况。2.峰高（h）和峰面积(A):色谱峰顶点与基线的距离叫峰高。色谱峰与峰底基线所围成区域的面积叫峰面积。第27页，共112页，2023年，2月20日，星期三

3.保留值死时间保留时间保留时间调整保留时间

保留值死体积保留体积保留体积调整保留体积相对保留值第28页，共112页，2023年，2月20日，星期三(1)保留时间a.

死时间(TM)：不与固定相作用的物质从进样到出现峰极大值时的时间，它与色谱柱的空隙体积成正比。由于该物质不与固定相作用，因此，其流速与流动相的流速相近。根据tM可求出流动相平均流速u。

u＝柱长/死时间＝L/tM

b.

保留时间tR：试样从进样到出现峰极大值时的时间。它包括组分随流动相通过柱子的时间tM

和组分在固定相中滞留的时间。第29页，共112页，2023年，2月20日，星期三c.

调整保留时间tR′

：某组分的保留时间扣除死时间后的保留时间，它是组分在固定相中的滞留时间。即

tR′

＝tR－tM

保留时间为色谱定性依据。但同一组分的保留时间与流速有关，因此有时需用保留体积来表示保留值。

第30页，共112页，2023年，2月20日，星期三

(2)保留体积

a.

死体积VM：色谱柱管内固定相颗粒间空隙、色谱仪管路和连接头间空隙和检测器间隙的总和。忽略后两项可得到：

VM＝tM·FCFC—流动相流速第31页，共112页，2023年，2月20日，星期三其中，Fc为柱出口的流动相流速（mL/min)，其值为：FCO-检测器出口流速；Tr-室温；Tc-柱温；p0-大气压；pw-室温时水蒸汽压。第32页，共112页，2023年，2月20日，星期三

b.

保留体积VR：指从进样到待测物在柱后出现浓度极大点时所通过的流动相的体积。VR′＝VR－VM＝tR′·FCVR＝tR·FCc.调整保留体积VR′：某组分的保留体积扣除死体积后的体积。第33页，共112页，2023年，2月20日，星期三(3)相对保留值

相对保留值r2,1：组分2的调整保留值与组分1的调整保留值之比。r2,1

仅随温度及固定相变化。第34页，共112页，2023年，2月20日，星期三注意：r2,1只与柱温和固定相性质有关，而与柱内径、柱长L、填充情况及流动相流速无关，因此，在色谱分析中，尤其是GC中广泛用于定性的依据！具体做法：固定一个色谱峰为标准s，然后再求其它峰i

对标准峰的相对保留值，此时以

表示：>1,又称选择因子。第35页，共112页，2023年，2月20日，星期三4.

色谱峰区域宽度色谱峰的区域宽度是色谱流出曲线的重要参数之一，可用于衡量色谱柱的柱效及反映色谱操作条件下的动力学因素。宽度越窄，其效率越高，分离的效果也越好。第36页，共112页，2023年，2月20日，星期三

区域宽度通常有三种表示方法：(1)标准偏差：峰高0.607倍处峰宽的一半。(2)半峰宽W1/2：峰高一半处的峰宽。

W1/2

=2.355(3)基线宽度W：色谱峰两侧拐点上切线与基线的交点间的距离。

W=4＝1.699W1/2第37页，共112页，2023年，2月20日，星期三5.拖尾因子:

又称对称因子，用于衡量色谱峰的对称性。计算公式:

T＝W0.05h

/2AT应在0.95～1.05之间。第38页，共112页，2023年，2月20日，星期三续前对称因子:T＝W0.05h/2A正常峰（对称）非正常峰

前沿峰

拖尾峰色谱峰——T在0.95~1.05之间——T小于0.95——T大于1.05第39页，共112页，2023年，2月20日，星期三

色谱流出曲线的意义：（1）色谱峰数=样品中单组分的最少个数；（2）色谱保留值——定性依据；（3）色谱峰高或面积—定量依据；（4）色谱保留值或区域宽度——色谱柱分离效能评价指标；（5）色谱峰间距——固定相或流动相选择是否合适的依据。第40页，共112页，2023年，2月20日，星期三

第三节色谱法基本理论

色谱分析的目的是将样品中各组分彼此分离,组分要达到完全分离，两峰间的距离必须足够远,两峰间的距离是由组分在两相间的分配系数决定的，即与色谱过程的热力学性质有关。但当两峰间虽有一定距离，如果每个峰都很宽，以致彼此重叠，还是不能分开。这些峰的宽或窄是由组分在色谱柱中传质和扩散行为决定的，即与色谱过程的动力学性质有关。因此，要从热力学和动力学两方面来研究色谱行为。

第41页，共112页，2023年，2月20日，星期三

一、分配系数和保留因子与保留时间的关系(1)分配系数(K)：分配色谱的分离过程经常用样品分子在两相间的分配来描述，而描述这种分配的参数称为分配系数。它是描述分配过程的重要参数。第42页，共112页，2023年，2月20日，星期三分配系数是指在一定温度和压力下，组分在固定相和流动相之间分配达平衡时的浓度之比值，即

K只与固定相和温度有关，与两相体积、柱管特性和所用仪器无关。第43页，共112页，2023年，2月20日，星期三分配系数K的讨论

样品一定时，K主要取决于固定相性质，一定温度下，组分的分配系数K越大，出峰越慢；而组分的K=0时，即不被固定相保留，最先流出。每个组分在各种固定相上的分配系数K是不同的；选择适宜的固定相可改善分离效果；第44页，共112页，2023年，2月20日，星期三

当分配次数足够多时，就能将具有不同K的组分分开。所以，我们可以认为，色谱法是利用不同的物质具有不同的K而进行分离的。而K的不同则是由于各组分在固定相中的溶解度（对气-液色谱）或吸附能力（对气-固色谱）不同而造成的。

第45页，共112页，2023年，2月20日，星期三(2)保留因子(容量因子）（k)：在一定温度和压力下，组分在两相间的分配达平衡时，分配在固定相和流动相中的质量比，称为容量因子。它反映了组分在柱中的迁移速率。又称保留因子。也叫分配比或容量比。其中Vm

为流动相体积，Vs为固定相体积第46页，共112页，2023年，2月20日，星期三

保留因子k的求算：

K也等于组分在固定相中停留的时间与在流动相中停留时间之比，即

k＝(tR－tM)/tM＝tR′/tMtR

＝tM(1＋k)因此，k可通过实验测得。k可表示出组分在柱中停留时间的长短。K越大，停留时间也就越长。

第47页，共112页，2023年，2月20日，星期三称为相比率,它也是反映色谱柱柱型特点的参数。对填充柱:=6～

35；对毛细管柱:=60～600。(3)K与k的关系：第48页，共112页，2023年，2月20日，星期三(4)选择因子：色谱柱对A、B两组分的选择因子定义如下：A为先流出的组分，B为后流出的组分。第49页，共112页，2023年，2月20日，星期三

注意：K或k反映的是某一组分在两相间的分配；而是反映两组分间的分离情况！当两组分K或k

相同时，=1

时，两组分不能分开；当两组分K或k相差越大时，越大，分离得越好。也就是说，两组分在两相间的分配系数不同，是色谱分离的先决条件。和k

是计算色谱柱分离效能的重要参数！第50页，共112页，2023年，2月20日，星期三二、保留因子与保留比(R′)的关系样品分子在流动相中停留的时间分数，以R′表示:R′＝1,溶质不能进入固定相，全部随流动相前移；R′＝0,溶质全部在固定相，不随流动相前移。R′在0~1之间，它可以衡量溶质被保留的情况。第51页，共112页，2023年，2月20日，星期三

第52页，共112页，2023年，2月20日，星期三三、色谱分离的前提条件第53页，共112页，2023年，2月20日，星期三回忆1.基线2.保留值的分类3.色谱的分离原理（就是利用待分离的各种组分在两相中的分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离的。）4.选择因子α、拖尾因子T、保留因子k、分离度R5.色谱流出曲线的意义6.分配系数、保留因子及它们之间的关系7.选择因子与调整保留时间、分配系数、保留因子之间的关系8.保留因子k与保留比R’、保留时间之间的关系第54页，共112页，2023年，2月20日，星期三

一、塔板理论塔板理论是描述色谱柱中组分在两相间的分配状况及评价色谱柱的分离效能的一种半经验式的理论。它成功地解释了色谱流出曲线呈正态分布。

第55页，共112页，2023年，2月20日，星期三1.塔板理论假定：（1）塔板之间不连续；（2）塔板之间无分子扩散；（3）组分在各塔板内两相间的分配瞬间达至平衡，达一次平衡所需柱长为理论塔板高度H；（4）某组分在所有塔板上的分配系数相同；（5）流动相以不连续方式加入，即以一个一个的塔板体积加入。

第56页，共112页，2023年，2月20日，星期三精馏塔第57页，共112页，2023年，2月20日，星期三

(一）色谱分离过程：塔板理论是把色谱柱假想为一个精馏塔，塔内存在许多塔板，组分在每个塔板的气相和液相间进行分配，达成一次分配平衡。然后随着流动相按一个塔板、一个塔板的方式向前移动。经过多次分配平衡后，分配系数小的组分，先离开精馏塔（色谱柱），分配系数大的组分后离开精馏塔（色谱柱），从而使分配系数不同的组分彼此得到分离。

第58页，共112页，2023年，2月20日，星期三分离过程如下图所示第59页，共112页，2023年，2月20日，星期三第60页，共112页，2023年，2月20日，星期三

(二)二项式分布先用液-液萃取过程来说明塔板理论。假设:取11个漏斗，编号从0,1,2…,固定相→VmL水流动相→VmL氯仿溶质→1.0gI2

分配系数K=1

第61页，共112页，2023年，2月20日，星期三

n=0n=1

N为0时碘的分配情况Sm第62页，共112页，2023年，2月20日，星期三

n=0n=1n=2

N为1时碘的分配情况SSSmm第63页，共112页，2023年，2月20日，星期三

n=0n=1n=2n=3

N为2时碘的分配情况SSSSmmm第64页，共112页，2023年，2月20日，星期三n012345678910…...I211/21/41/81/161/321/641/1281/2561/5121/1024……萃取次数与分液漏斗中碘的含量:K=1第65页，共112页，2023年，2月20日，星期三

上述步骤重复11次，转换10次(N=10)每个漏斗中的I2含量见下表:n0（10）1（9）2（8）3（7）4（6）5（5）678910I2%0.1141221252112410.1第66页，共112页，2023年，2月20日，星期三

因此可知，该萃取过程相当于下层(流动相)向右流动，上层(固定相)虽然不动，但相当于相对地向左移动，溶质在逆向流动的两相中分配，故称为逆流分配或反流分布。在逆流分配中若用:q→流动相中溶质含量(百分数表示)p→固定相中溶质含量(百分数表示)N→转移次数在各漏斗中溶质含量的分布符合二项式的展开式:第67页，共112页，2023年，2月20日，星期三例:求I2经3次转移后，各漏斗中溶质含量(K=1):解:根据二项式分布公式:漏斗号0123以上计算出是四项数，正好是第0、1、2、3号漏斗中上下二层溶质的百分数之和。第68页，共112页，2023年，2月20日，星期三

当塔板数为5时的情况，出现的峰形不对称，这是由于塔板数太少的原因。当塔板数大于50时，峰形就是对称的。在实际色谱柱中，n值很大（约为106～109

）。所以色谱峰一般为正态分布。第69页，共112页，2023年，2月20日，星期三

Cmax即流出曲线上的峰高，也可用hmax表示。将hmax及W1/2

=2.355σ代入上式得第70页，共112页，2023年，2月20日，星期三（三）柱效能指标：对于一个色谱柱来说，其分离能力（叫柱效能）的大小主要与塔板的数目有关，塔板数越多，柱效能越高。色谱柱的塔板数可以用理论塔板数和有效塔板数来表示。第71页，共112页，2023年，2月20日，星期三式中：tR为某组分的保留时间；

W1/2为某组分色谱峰的半宽度；

W为色谱峰的峰底宽度。柱的理论塔板数与峰宽和保留时间有关。保留时间越大，峰越窄，理论塔板数就越多。柱效能也就越高。1．理论塔板数n：对于一个柱子来说，其理论塔板数可由下式计算：第72页，共112页，2023年，2月20日，星期三

对于一个柱长固定为L的柱子，其理论塔板高度H为:

每一个塔板的高度，即组分在柱内每达成一次分配平衡所需要的柱长叫理论塔板高度。它越小，也表示柱效能越高。第73页，共112页，2023年，2月20日，星期三2．有效塔板数n有效：在计算理论塔板数的式子中使用的是保留时间，它包括了死时间，它与组分在柱内的分配无关，因此不能真正反映色谱柱的柱效。为此，引入了有效塔板数的概念。同理有效塔板高度为：第74页，共112页，2023年，2月20日，星期三例:在2m5%阿皮松红色硅烷化担体柱上，柱温100℃，记录纸速为2cm/min，测得苯的保留时间为1.5min，W1/2=0.2cm，求理论塔板数及塔板高度。第75页，共112页，2023年，2月20日，星期三3.塔板理论的特点：(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)塔板理论无法指出影响柱效的因素及提高柱效的途径。第76页，共112页，2023年，2月20日，星期三回忆1.色谱的分离原理2.基线；保留值的分类3.色谱的分离原理（就是利用待分离的各种组分在两相中的分配系数、吸附能力等亲和能力的不同来进行分离的。）4.选择因子α、拖尾因子T、保留因子k、分离度R5.色谱流出曲线的意义6.分配系数、保留因子及它们之间的关系7.选择因子与调整保留时间、分配系数、保留因子之间的关系8.保留因子k与保留比R’、保留时间之间的关系第77页，共112页，2023年，2月20日，星期三9.踏板理论的假设10.踏板理论的优点与缺点11.踏板理论中组分转移过程符合的规律12.色谱流出曲线方程中峰面积与半峰宽及峰高的关系13.塔板数、踏板高度与标准偏差、峰面积、半峰宽及保留时间的关系14.有效塔板数、有效踏板高度与标准偏差、峰面积、半峰宽及调整保留时间的关系第78页，共112页，2023年，2月20日，星期三三．速率理论——范娣姆特方程式：

塔板理论是一个半经验性的理论。它定性的给出了板高的概念，但不能指出影响板高的因素。速率理论就是在塔板理论的基础上，给出了影响塔板高度的因素：

第79页，共112页，2023年，2月20日，星期三

u为流动相线速度；A，B，C为常数，其中:A—分别表示涡流扩散系数；

B—分子扩散系数；

C—传质阻力系数（包括气相和液相传质阻力系数)即:C=Cg＋Cl

该式从动力学角度很好地解释了影响板高（柱效）的各种因素！任何减少方程右边三项数值的方法，都可降低H，从而提高柱效。第80页，共112页，2023年，2月20日，星期三1.涡流扩散项(A)

在填充柱中，由于受到固定相颗粒的阻碍，组分在迁移过程中随流动相不断改变方向，形成紊乱的“涡流”：从图中可见，因填充物颗粒大小及填充的不均匀性——同一组分运行路线长短不同——流出时间不同——峰形展宽。展宽程度以A表示：A=2dp其中dp—填充物平均直径；—填充不规则因子。

可见，使用细粒的固定相并填充均匀可减小A，提高柱效。对于空心毛细管柱，无涡流扩散，即A=0。流动方向第81页，共112页，2023年，2月20日，星期三第82页，共112页，2023年，2月20日，星期三2.分子扩散项(B/u)

分子纵向扩散是由于浓度梯度引起的。当样品被注入色谱柱时，它呈“塞子”状分布。随着流动相的推进,“塞子”因浓度梯度而向前后自发地扩散,使谱峰展宽。其大小为B=2D—称为弯曲因子，它表示固定相几何形状对自由分子扩散的阻碍情况;=1(空心柱)；＜1(填充柱)；硅藻土柱:=0.5~0.7D—组分在流动相中的扩散系数。流动相为气体或液体时，分别以Dg或Dm表示；第83页，共112页，2023年，2月20日，星期三

讨论：分子量大的组分，Dg小，即B小；Dg

随柱温升高而增加；即B增大；流动相分子量大，Dg小，即B小；

u增加，组分停留时间短，纵向扩散小；（B/u）

对于液相色谱，因Dm

较小(Mm较大)，B项可勿略。减小分子扩散措施:球状颗粒;大分子量流动相；适当增加流速；短柱；低温。第84页，共112页，2023年，2月20日，星期三3.传质阻力项(Cu)

物质系统由于浓度不均匀而发生的物质迁移过程，称为传质。影响这个过程进行速度的阻力，叫传质阻力。

因传质阻力的存在，使分配不能“瞬间”达至平衡，因此产生峰形展宽。气相色谱和液相色谱二者传质过程不完全相同。分别作讨论。（1）气液色谱：传质阻力项C包括气相传质阻力系数Cg和液相传质阻力系数Cl。第85页，共112页，2023年，2月20日，星期三流动相固液界面固定液组分分子ClCg第86页，共112页，2023年，2月20日，星期三讨论：

减小填充颗粒直径dp；采用分子量小的流动相，会使Dg增加；减小液膜厚度df，Cl下降。但此时k又减小。因此，当保持固定液含量不变时，可通过增加固定液载体的比表面来降低df。但比表面过大又会因吸附过强使峰拖尾。增加柱温，可增加Dl，但k值也减小，为保持合适Cl值，应控制柱温。第87页，共112页，2023年，2月20日，星期三（2）液-液色谱：C=Cm＋Csm＋Cs式中:Cm

→组分在流动相中的传质阻抗系数

Csm

→组分在静态流动相中的传质阻抗系数

Cs→组分在固定相中的传质阻抗系数所谓静态传质阻抗是分子进入固定相深孔中的静态流动相中，相对晚回到流动相，而引起的峰扩张。流动相Csm第88页，共112页，2023年，2月20日，星期三

讨论：流动相传质阻力包括两方面:（1）流动相中的传质阻力Cm。与填充物大小dp、扩散系数(Dm)、微孔大小及其数量等有关。

降低流动相传质阻力的方法有：细颗粒固定相、增加组分在固定相和流动相中的扩散系数D、适当降低线速度、短柱。（2）固定相传质阻力Cs。与液膜厚度df、保留因子k和扩散系数Ds等有关。

降低固定相传质阻力的方法有：与气-液色谱中液相传质阻力的表述相同。第89页，共112页，2023年，2月20日，星期三小结1.影响涡流扩散系数大小的因素（细或无）2.影响分子扩散项系数大小的因素（球状颗粒、大分子量、适当增加流速、短柱、低温）3.影响传质阻力项系数大小的因素（a:气液色谱:小颗粒、小分子量、增加柱温;b:液液色谱）总而言之：小颗粒、适当大小分子量的流动相、适宜的柱温第90页，共112页，2023年，2月20日，星期三(4)流速u

由方程H=A+B/u+Cu知道：当u一定时，仅在A、B、C较小时，H较小，柱效较高；反之则柱效较低，色谱峰将展宽。以u对H作图，可得H-u曲线（如图），从该曲线得到：第91页，共112页，2023年，2月20日，星期三板高，H(cm)HminA+B/u+CuCuCsuAB/u第92页，共112页，2023年，2月20日，星期三

涡流扩散项A与流速u无关；低流速区(u小)，B/u大，分子扩散项占主导，此时选择分子量大的气体如N2和Ar为载气，可减小扩散，提高柱效；高流速区(u大)，Cu大，传质阻力项占主导，此时选择分子量小的气体如H2和He为载气，可增加扩散系数，提高柱效；

LC的Hmin和uopt均比GC的小一个数量级，即在LC中，较低流速可获得较大的柱效。

曲线的最低点对应最佳线速(

)下的最小板高()；第93页，共112页，2023年，2月20日，星期三(5)固定相颗粒大小对板高的影响

实验表明，颗粒越细，板高越小，受线速影响越小。这是在HPLC分析中采用细颗粒作固定相的理论根据！但颗粒细导致柱流速慢，当采用高压技术，才能实现HPLC的分析要求。第94页，共112页，2023年，2月20日，星期三板高,H(cm)第95页，共112页，2023年，2月20日，星期三三、分离度(Resolution,R)同时反映色谱柱效能和选择性的一个综合指标。也称总分离效能指标或分辨率。指相邻两组分保留时间之差与两组分基线宽度平均值的比值，即:用此式可直接从色谱流出曲线上求出分离度R。注意单位统一.tR2－tR1w2w1第96页，共112页，2023年，2月20日，星期三色谱分离中的四种典型情况:①分离效果差，柱效低，选择性（）低②完全分离，柱效高，峰窄，选择性（）低；③完全分离，选择性（）增加，柱效低，峰宽④完全分离，柱效高，选择性（）好第97页，共112页，2023年，2月20日，星期三R=1.5R=0.75R=1.0响应信号保留时间t,min第98页，共112页，2023年，2月20日，星期三四、色谱分离方程

R的定义未与影响其大小的因素：柱效n、选择因子和保留因子k联系起来。对于相邻的难分离组分,由于它们的分配系数K相差小，可合理假设k1k2=k，W1W2=W。因此可导出R与n、和

k

的关系：(a)→柱效项(b)→柱选择项(c)→容量因子项第99页，共112页，2023年，2月20日，星期三有关色谱方程的讨论：(1)分离度R与柱效的关系分离度R与理论塔板数n有关，即R受热力学性质的影响。对具一定相对保留值