仪器分析7色谱概论

1.色谱法分类2.色谱的基本概念3.色谱分离的基本理论4.色谱定性和定量的方法主要内容目前一页\总数一百零一页\编于二十二点概述色谱分析法简称色谱法，也称层析法,是一种物理的或物理化学的分离分析方法。利用试样中共存组分之间的吸附、分配、交换、迁移速率以及其它性能上的差异，先将它们分离，而后通过检测器按一定顺序进行分析测定。色谱法已广泛应用于各个领域，成为多组分混合物的最重要的分离分析方法。具有高灵敏度、高选择性、高效能、分析速度快及应用范围广等优点。目前二页\总数一百零一页\编于二十二点概述最早的色谱是在1903年，由俄国植物学家茨维特(Tswett)所创造。他在研究叶子的组成时，用碳酸钙作固定相，把叶子的乙醚提取物加入到固定相中，用石油醚不断洗脱，由此而把提取物中复杂的化学成分分离开来，并命名其“色谱”。其中：玻璃管-----色谱柱碳酸钙-----固定相石油醚-----流动相目前三页\总数一百零一页\编于二十二点概述目前四页\总数一百零一页\编于二十二点概述如今，色谱法不仅用于有色物质的分离，而且大量用于无色物质的分离。所以色谱法已经失去原来的含义。但是，现在仍沿用色谱法这个名称。所以说，色谱法具有分离及分析两种功能。它是分析混合物最有力的手段。目前五页\总数一百零一页\编于二十二点按流动相的状态分为：(1)气相色谱(GC)：流动相为气体（称为载气）；(2)液相色谱(LC)：流动相为液体；(3)超临界色谱(SFC)：流动相为超临界流体；按固定相的不同：(1)气相色谱分为：气固色谱（GSC）和气液色谱（GLC）；(2)液相色谱分为：液固色谱（LSC）和液液色谱（LLC）；1.色谱法分类1.1按两相状态不同分类：目前六页\总数一百零一页\编于二十二点1.色谱法分类气相色谱液相色谱超临界色谱目前七页\总数一百零一页\编于二十二点柱色谱法：固定相装在管柱内的色谱法平面色谱法：（1）纸色谱法

（2）薄层色谱法(thinlayerchromatography)

1.色谱法分类1.2按操作形式不同分类：目前八页\总数一百零一页\编于二十二点1.色谱法分类薄层色谱柱色谱纸色谱目前九页\总数一百零一页\编于二十二点1.色谱法分类1.3按分离原理不同分类：吸附色谱法：利用被分离组分对固定相表面吸附中心吸附能力的差别而实现分离的。分配色谱法：利用被分离组分在固定相与流动相中的分配系数的差别而实现分离的。离子交换色谱法：不同离子与固定相相反电荷间的作用力大小不同。体积排阻色谱法：固定相孔径不同，把样品组分按分子大小分开。目前十页\总数一百零一页\编于二十二点1.色谱法分类亲和色谱法：利用固定相上连接与待分离的物质有一定结合能力的分子，并且它们的结合是可逆的，根据结合性的差异实现分离的色谱方法。化学键和色谱法：采用化学键合相作固定相的液相色谱法。目前十一页\总数一百零一页\编于二十二点1.色谱法分类毛细管电泳法：是以弹性石英毛细管为分离通道，以高压直流电场为驱动力，依据样品中各组分之间淌度和分配行为上的差异而实现分离的电泳分离分析方法。毛细管电色谱法：利用电渗流或电渗流结合压力流来推动流动相的一种液相色谱法。兼具毛细管电泳及高效液相色谱的双重分离机理，既可分离带电物质也可分离中性物质。目前十二页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念2.1色谱过程色谱过程是物质分子在相对运动的两相间分配“平衡”的过程。混合物中，若各个组分被流动相携带移动的速率不相等，则形成差速迁移而被分离。目前十三页\总数一百零一页\编于二十二点2.2色谱行为参数组分的色谱保留特性是由组分在色谱系统中的热力学性质所决定的。

分配色谱中，热力学性质主要为分配系数和容量因子。2.色谱的基本概念目前十四页\总数一百零一页\编于二十二点在分配色谱中，固定相与流动相中的溶质分子处于动态平衡时，组分在两相间达到分配平衡，该组分在固定相(s)中的浓度与在流动相(m)中的浓度之比为一个常数，称为分配系数，常表示为K，即（1）分配系数2.色谱的基本概念由物质的热力学性质决定，给定条件下，是组分的特征值。

K在不同的分离机制中分别称为吸附系数、分配系数、交换常数、渗透系数目前十五页\总数一百零一页\编于二十二点容量因子又称为分配比，即在平衡状态下，组分在固定相与流动相中的物质的量之比。若用Vs和Vm分别表示色谱柱中固定相和流动相的体积，则（2）容量因子2.色谱的基本概念衡量色谱柱对组分保留能力的重要参数。目前十六页\总数一百零一页\编于二十二点

R`被分析物在色谱体系流动相中的分数，即迁移速度与流动相速度的比值。2.色谱的基本概念（3）保留因子目前十七页\总数一百零一页\编于二十二点吸附色谱法吸附力主要是范德华力，有时也可能形成氢键或化学键。吸附法的关键是选择吸附剂和展开剂。基本特点：无选择性、可逆吸附、快速。基本规律：“相似者易于吸附”三要素：吸附剂、溶质(被分离物)、溶剂。基本原理：吸附与解吸附的往复循环。物理吸附过程：吸附——解吸附——再吸附—再解析——直至分离2.色谱的基本概念2.3基础型色谱分离机制目前十八页\总数一百零一页\编于二十二点分配色谱法正相分配色谱：流动相极性小于固定相极性。极性小的组分先流出，极性大的组分后流出。用于分离极性及中等极性物质。反相分配色谱：流动相极性大于固定相极性。极性大的组分先流出，极性小的组分后流出。应用广泛，用于分离非极性至中等极性物质。K差异越大，色谱分离效果越理想。2.色谱的基本概念目前十九页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念目前二十页\总数一百零一页\编于二十二点离子交换色谱法带电基团通过静电相互作用与带相反电荷的离子结合。如果流动相中存在其他带相反电荷的离子，按照质量作用定律，这些离子将与结合在固定相上的反离子进行交换。阴离子交换剂：固定相基团带正电荷，其可与流动相交换离子为阴离子；阳离子交换剂：固定相基团带负电荷，可与流动相交换的离子是阳离子。2.色谱的基本概念目前二十一页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念目前二十二页\总数一百零一页\编于二十二点固定相为化学惰性多孔物质——凝胶，凝胶具有一定大小的孔穴，体积大的分子不能渗透到孔穴中去而被排阻，较早的淋洗出来；中等体积的分子部分渗透；小分子可完全渗透入内，最后洗出色谱柱。这样，样品分子基本按其分子大小先后排阻，从柱中流出。排阻色谱法2.色谱的基本概念目前二十三页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念目前二十四页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念2.4常用术语色谱分析时，混合物中各组分经色谱柱分离后，随流动相依次流出色谱柱，经检测器把各组分的浓度信号转变成电信号，然后用记录仪将组分的信号记录下来。色谱图：组分在检测器上产生的信号强度对时间t所作的图，由于它记录了各组分流出色谱柱的情况所以又叫色谱流出曲线。1.色谱图目前二十五页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念目前二十六页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念（1）基线在一定色谱条件下，仅有流动相通过检测器系统时所产生的信号的曲线，称为基线。基线反映仪器（主要是检测器）的噪声随时间的变化。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，S/N大的、稳定的基线为水平直线。（2）峰高色谱峰顶点与基线之间的垂直距离为峰高，以h表示。其大小可以用纸的高度(mm)，电信号的大小(mV或mA)表示。2.色谱峰参数目前二十七页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念（3）峰宽色谱峰的宽度直接和分离效率有关。描述色谱峰峰宽的方法有三种方法。

1）标准偏差(σ)：为峰高0.607倍处的色谱峰宽度的一半。σ值的大小表示组分流出的分散程度。

2）峰底宽(W)：通过色谱峰两侧的拐点作切线，在基线上的截距称为峰宽，或称基线宽度，以W或Y表示。W=43）半峰宽(W1/2或Y1/2)：峰高一半处的峰宽称为半峰宽

W1/2=2.355，W=1.699W1/2。目前二十八页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念（4）峰面积色峰面积指峰高与保留时间的积分值，为色谱峰与峰底之间的面积，代表相对含量比较准确。

1）对称色谱峰：

A=1.065hW1/2

2）非对称色谱峰：目前二十九页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念（5）拖尾因子

又称为对称因子，用于衡量色谱峰的对称性。

W0.05为0.05倍峰高处的峰宽，A和B分别为在该处的色谱峰前沿与后沿和色谱峰定点至基线的垂线之间的距离。目前三十页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念3.保留值在固定相中溶解性能越好，或与固定相的吸附性越强的组分，在柱中的滞留时间越长，或者说将组分带出色谱柱所需的流动相体积越大。所以保留值可以用保留时间或相应的保留体积来描述。色谱峰的位置用所对应组分峰的保留值表示，它反映了该组分迁移的速度，是该组分定性的依据。目前三十一页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念（1）死时间惰性组分从进样至出现浓度极大点时的时间。反映了流动相流过色谱系统所需的时间，因此也称为流动相保留时间。（2）保留时间被分离样品组分从进样开始到柱后出现该组分浓度极大值时的时间，也即从进样开始到出现某组分色谱峰的顶点时为止所经历的时间，称为此组分的保留时间，常以分（min）为时间单位。目前三十二页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念（3）调整保留时间是指扣除死时间后的组分保留时间。也称折合保留时间。表达式为：在实验条件（温度、固定相等）一定时，t'R只决定于组分的性质，因此，t'R（或tR）可用于定性。目前三十三页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念（4）死体积不被保留的组分通过色谱柱所消耗的流动相的体积，可由死时间确定：死体积本意是指色谱柱中未被固定相占据的空隙体积，也即色谱柱内流动相的体积。但在实际测量时，它包括了柱外死体积（色谱仪中的管路和连接头间的空间以及进样系统和检测器的空间）。当柱外体积很小时，可以忽略不计。表达式为：目前三十四页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念（5）保留体积组分从进样至出现浓度极大点时所耗用流动相的体积，表达式为：（6）调整保留体积指扣除死体积后的组分保留体积，表达式为：目前三十五页\总数一百零一页\编于二十二点（7）相对保留值在相同操作条件下，某组份2的调整保留值与组份1的调整保留值之比，称为相对保留值：2.色谱的基本概念由于相对保留值只与柱温及固定相的性质有关，而与柱径、柱长、填充情况及流动相流速无关，因此，它是色谱法中，特别是气相色谱法中，广泛使用的定性数据。必须注意，相对保留值绝对不是两个组份保留时间或保留体积之比。目前三十六页\总数一百零一页\编于二十二点4.选择因子

又称分配系数比、分离因子，在色谱分离中滞留能力大的与滞留能力小的组分的调整保留值之比，可用符号α表示。作为衡量固定相选择性的指标。2.色谱的基本概念式中t2′为后出峰的调整保留时间，所以这时α总是大于1的。目前三十七页\总数一百零一页\编于二十二点5.分离度

多组分物质分离的好坏可以用分离度R来衡量。一般两个组分在色谱图上必须要分开有足够的距离，两色谱峰互不重叠（tR要有足够差别），峰形较窄，才可以认为是彼此分开。2.色谱的基本概念目前三十八页\总数一百零一页\编于二十二点

分离度(resolution，R)是衡量两个相邻色谱峰的分离程度的指标，定义为相邻两色谱峰的保留值之差与两峰宽度平均值之比，即：

式中：tR1、tR2为相邻两个组分的保留时间，Wl、W2为对应的峰宽。通过测量保留时间和峰宽即可求算相邻峰的分离度。2.色谱的基本概念目前三十九页\总数一百零一页\编于二十二点

分离度R值越大，表明相邻两组分分离越好。两组分保留值的差别，主要决定于固定相的热力学性质；色谱峰的宽窄反映了色谱过程的动力学因素，柱效的高低。2.色谱的基本概念目前四十页\总数一百零一页\编于二十二点完全分离R≥1.52.色谱的基本概念R=1.5R=0.8R=1.0响应信号保留时间t/minR=0.8：两峰的分离程度可达89%；R=1.0：分离程度98%；R=1.5：达99.7%（相邻两峰完全分离的标准）目前四十一页\总数一百零一页\编于二十二点2.色谱的基本概念6.色谱曲线的意义：色谱峰数=样品中单组份的最少个数；色谱保留值——定性依据；色谱峰高或面积——定量依据；色谱保留值或区域宽度——色谱柱分离效能评价指标；色谱峰间距——固定相或流动相选择是否合适的依据。目前四十二页\总数一百零一页\编于二十二点例：一个气相色谱柱，已知固定相的保留体积Vs=14.1mL，载气流速为43.75mL/min。分离一个含有ABC三组分的样品，测得组分的保留时间分别为A=1.41min，B=2.67min，C=4.18min，空气为0.24min。试计算：（1）死体积（假定检测器及柱接头等体积忽略不计）；（2）各组分的调整保留时间。解

（1）已知Fo=43.75mL/min，在忽略检测器及柱接头等体积的情况下,则死体积Vo=to×Fo=0.24×43.75=10.5mL。

(2)由可分别计算出三组分的调整保留时间：2.色谱的基本概念目前四十三页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论色谱分离中，决定相邻组分分离好坏的因素有两个：一是两组分的保留值之差，即组分在色谱柱内迁移速率的差异，它决定于两组分与固定相、流动相之间相互作用的差异；二是两组分的峰宽，它反映了组分区带在移动过程中的扩张程度，很大程度上取决于色谱的分离条件。3.1两组分分离的必要条件目前四十四页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论3.2等温线

物质在固定相与流动相之间的分布情况因温度的影响而不同。等温线则是在恒温下，测定平衡状态时物质在固定相和流动相中的浓度而绘出的曲线，它反映两相中物质浓度变化的规律。目前四十五页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论等温线一般有三种类型

线性等温线凸型等温线凹型等温线目前四十六页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论线性等温线物质在固定相中的浓度Cs与其在流动相中的浓度Cm成正比。K值在一定范围内保持不变，其大小与物质浓度无关。组分的迁移速度相同，这种吸附情况可以得到对称的色谱峰。

目前四十七页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论凸型等温线

K随物质浓度增加而逐渐减小。由于物质在两相中的迁移速度不同。与固定相结合较牢的K值大，结合较弱的K值小，分先后流出色谱。其对应的色谱峰拖尾，是色谱中较常见的类型。目前四十八页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论凹型等温线其K随物质浓度增加而逐渐增加。低浓度时不易被保留，到一定浓度后保留能力增强，其对应的色谱峰为前沿峰，是色谱中较少见的类型。目前四十九页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论塔板理论把色谱柱与分馏塔做了一个类比，将色谱的分离过程比作为蒸馏过程。把色谱柱比作一个分馏塔，假设柱内有n个塔板，每个塔板高度称为理论塔板高度，用H表示，在每个塔板内，试样各组分在两相中分配并达到平衡，最后，挥发度大的组分和挥发度小的组分彼此分离，挥发度大的最先从塔顶（即柱后）逸出。3.3塔板理论目前五十页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论基本假设：1）色谱柱是由一系列连续、等距的水平塔板组成。在柱子的每层塔板内部，组分能够在流动相和固定相两相中很快地达到平衡。2）流动相通过色谱柱时呈间歇式前进运动状态，每次前进一个塔板体积。3）样品和流动相同时加在0号塔板上，且样品垂直于前进方向的扩散（即纵向扩散）可以忽略。4）分配系数在各塔板上是常数。目前五十一页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论塔板理论的假设实际上是把组分在两相间的连续转移过程，分解为间歇地在单个塔板中的分配平衡过程。也就是用分离过程的分解动作来说明色谱过程。2.质量分配与转移目前五十二页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论根据上述假设并结合实例进行考察，发现组分在色谱柱内分离转移次数N不多（一般不大于20次）时，组分在色谱柱内各板上的量或浓度符合二项式分布，因此，可用二项式定理来计算组分在色谱柱内各板上的量或浓度，绘制的曲线为二项式分布曲线：目前五十三页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论3.流出曲线方程虽然以上假设与实际色谱过程不符，如色谱过程是一个动态过程，很难达到分配平衡；组分沿色谱柱轴方向的扩散是不可避免的。但是塔板理论导出了色谱流出曲线方程，成功地解释了流出曲线的形状、浓度极大点的位置，能够评价色谱柱柱效。目前五十四页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论当N大于50时，则不能用二项式定理来计算组分在色谱柱内各板上的量或浓度，但可由二项式定理，再经适当的数学推导得出流出曲线方程。此时，流出曲线趋于正态分布曲线。目前五十五页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论塔板方程式，也称为流出曲线方程根据塔板理论，流出曲线可用下述正态分布方程来描述：由方程可知，当t=tR时，浓度C有极大值Cmax就是色谱峰的峰高。C为任意时间t时组分的浓度，σ为标准差，tR为保留时间，C0为组分的总量（峰面积A）目前五十六页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论①当实验条件一定时（即σ一定），峰高h与组分的量C0（进样量）成正比，所以正常峰的峰高可用于定量分析。

②当进样量一定时，σ越小（柱效越高），峰高越高，因此提高柱效能提高分析的灵敏度。目前五十七页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论塔板理论中，将每层塔板的高度称为理论塔板高度，用H表示。若设色谱柱的柱长为L，理论塔板数为n，则：4.柱效方程目前五十八页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论理论塔板数n与色谱峰峰宽的实验参数有以下关系：在tR一定时，色谱峰越窄，即W或Wl/2越小，则理论塔板数n越大、理论塔板高度H越小，柱的分离效率也就越高。因此，一般把理论塔板数n和理论塔板高度H称为柱效指标。目前五十九页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论若扣除死时间的影响，用tR’代替tR计算出的理论塔板数称为有效塔板数（n有效），所得的理论塔板高度称为有效塔板高度（H有效）。目前六十页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论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。

塔板理论的特点和不足目前六十一页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论塔板理论是半经验性理论，在解释流出曲线的形状、浓度极大点的位置以及评价柱效高低等方面是有效的。但塔板理论存在一定的局限性，除了其基本假设和事实不完全相符外，它无法解释谱带扩张的原因，也无法解释色谱过程与流动相流速、柱内分子扩散、传质过程及色谱操作参数等动力学因素的关系。3.4速率理论目前六十二页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论

Martin最先指出，气相色谱过程中溶质分子的纵向扩散是引起色谱区带扩张的主要因素。1956年，荷兰学者VanDeemter等在塔板理论基础上，研究了影响塔板高度H的因素，通过色谱实验证实，在低流速时增加流速，峰变锐，即柱效增加；当超过一定流速时峰变钝，柱效降低。用塔板高度H对载气流速u作图为二次曲线，曲线最低点对应的塔板高度最小，柱效最高，此时的流速称为最佳流速（u最佳），由此导出了速率方程式（或称范第姆特方程）：1.VanDeemter涡流扩散项纵向扩散项传质阻抗项目前六十三页\总数一百零一页\编于二十二点式中：H为塔板高度（cm）；A，B，C为与填充色谱柱有关的实验参数。A、B/u和Cu三项是对塔板高度的具体影响因素，分别称为涡流扩散项、分子扩散项和传质阻力项，由公式可知，只有这三项较小的情况下，H才可能小，峰形才可能变窄，柱效才会提高；u为载气线速度。u可近似计算为：3.色谱分离的基本理论目前六十四页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论1）涡流扩散项－A

A=2λdp

dp：固定相的平均颗粒直径；λ：固定相的填充不均匀因子

固定相颗粒越小dp↓，填充的越均匀，A↓，H↓，柱效n↑。表现在涡流扩散所引起的色谱峰变宽现象减轻，色谱峰较窄。目前六十五页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论目前六十六页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论2）分子扩散项—B/u

B=2γ

Dγ

：弯曲因子，填充柱色谱，γ<

1。D：试样组分分子在气相中的扩散系数（cm2·s-1）。由于柱中存在着浓度差，产生纵向扩散：

a.扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差。

b.分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑

c.扩散系数：D∝；Mr↑，B值↓目前六十七页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论目前六十八页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论3）传质阻力项—Cu

流动相的流速越快，传质阻力项Cu就越大，C称为传质阻力系数，为固定相传质阻力系数(Cs)和流动相传质阻力系数(Cm)之和，即C=Cs+Cm。

Cm是指组分分子从流动相移向固定相表面进行两相之间的质量交换时所受到的阻力。

Cs指组分分子由流动相进入固定相后，扩散到固定相内部，达到分配平衡后，又回到界面，再逸出，被流动相带走这一过程中所受到的阻力。目前六十九页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论

由于传质阻力的存在，组分不能在两相间瞬间达到平衡，结果使一些分子随流动相较快向前移动，另一些分子稍滞后，从而导致色谱峰变宽。目前七十页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论目前七十一页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论Cg：气相传质阻力系数k：容量因子df：液膜厚度D1：组份在液相中扩散系数Cl：液相传质阻力系数对于气-液色谱k：容量因子dp：固定相颗粒直径Dg：组分在气相中的扩散系数目前七十二页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论4）载气流速与柱效-最佳流速将相关参数代入上式，得从速率理论简化式可以看出，A、B、Cg、C1各项系数与流速无关。唯一的变数为u。以板高按双曲线关系随线变化，曲线的最低称为最佳点，与此点对应的线速称为最佳线速（uopt），与此点对应的板高称为最小板高（Hmin）。μopt及Hmin可由速率方程求得。目前七十三页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论载气流速高时：传质阻力项是影响柱效的主要因素，流速，柱效,右图曲线的右边。H-u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流速的一阶导数有一极小值。以塔板高度H对应载气流速u作图，曲线最低点的流速即为最佳流速。载气流速低时：分子扩散项成为影响柱效的主要因素，流速，柱效，右图曲线的坐边。目前七十四页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论色谱柱填充均匀性、固定相粒度、载气种类、载气流速、柱温和固定相的液膜厚度对柱效、峰扩张均有影响。颗粒直径——A和Cu载气流速和种类——B/u和Cu固定相的液膜厚度——Cu柱温——B/u和Cu目前七十五页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论毛细管色谱速率理论方程2.Golay方程目前七十六页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论与填充柱比较，没有涡流扩散项，纵向扩散项中的弯曲因子等于1。传质阻力项的气相传质阻力项是较为重要的，而对于高效薄液膜毛细管的液相传质项的斜率是很小的。目前七十七页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论3.Giddings方程动态的流动相中的传质阻力系数Cm静态的流动相中的传质阻力系数Csm

固定相传质阻力系数Cs目前七十八页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论3.5色谱分离方程式（1）分离度方程

R

的定义并未反映影响分离度的各种因素：

柱效n选择因子保留因子k

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（neff）、和k的关系:目前七十九页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论

对具一定相对保留值的物质对，分离度R与理论塔板数n的平方成正比。1）分离度R与柱效n的关系因此可通过增加柱长提高分离度。然而，分析时间也相应增加，且峰变宽，不利于分离。为提高柱效，用减小塔板高度H的方法比增加柱长更有效。（2）改善分离度的措施目前八十页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论例:

已知物质A和B在一根30.00cm长的柱上的保留时间分别为16.40min和17.63min。不被保留组分通过该柱的时间为1.30min。峰底矿杜分别为1.11min和1.21min。试计算：（1）柱的分离度（2）达到R=1.5所需柱长解目前八十一页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论代表两个溶质在色谱条件下的分离选择性。若＝1，两组分不可能分离；

略大于l，就可能实现分离。

越大，柱选择性越好，对分离有利。2）分离度R与保留因子的关系目前八十二页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论例如，当由1.10下降到1.05或1.02时，要保证R=1.5的分离效果，n需要相应增加3.64倍与21.5倍。由于两组分的值与固定相、流动相的性质直接相关，说明根据难分离物质对的化学性质，合理选择固定相和流动相，增大值，对于提高难分离物质对的分离度可起到事半功倍的作用。目前八十三页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论3）分离度R与分配比k的关系

最后增大容量因子k值能改善分离情况，但同时分离时间将增长。k值超过10以后，再增大对分离度的影响不显著，但对分离时间的影响依然明显。所以，k值一般取2~10。目前八十四页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论目前八十五页\总数一百零一页\编于二十二点3.色谱分离的基本理论例:

在一定条件下，两个组分的调整保留时间分别为85秒和100秒，要达到完全分离，即R=1.5。计算需要多少块有效塔板。若填充柱的塔板高度为0.1cm，柱长是多少？解：由目前八十六页\总数一百零一页\编于二十二点4.色谱定性和定量的方法4.1定量分析法被测组分的色谱峰面积或峰高与待测组分的浓度成正比是色谱法定量的依据。现今的色谱仪色谱数据处理系统在记录色谱图的同时，可存储、打印出各种参数和数据处理的结果，如峰高、峰面积、保留时间等。

目前八十七页\总数一百零一页\编于二十二点4.色谱定性和定量的方法（1）定量校正因子相同量的不同组分在同一检测器中的响应值并不同，即相同量的不同组分产生不同值的峰高或峰面积，而且同一组分在不同的检测器上也会有不同的响应值。为使色谱峰的峰面积或峰高与组分含量间建立起确定的数量关系，就需要知道二者之间的比例系数，该比例系数就是定量校正因子fi’。目前八十八页\总数一百零一页\编于二十二点4.色谱定性和定量的方法绝对校正因子在相同色谱条件下，某一组分产生的色谱响应值（峰面积A或峰高h），与这一组分的质量m成正比：

f`为该组分在检测器上的响应斜率，是一个比例常数，称为该组分的绝对校正因子。其物理含义是单位峰面积或单位峰高所代表的组分的量（质量、物质的量或体积）。目前八十九页\总数一百零一页\编于二十二点4.色谱定性和定量的方法

由于各化合物的绝对校正因子不易测定，它随实验条件而变化，不同实验室之间所测得的绝对校正因子往往不具有可比性，因而很少使用。实际工作中普遍采用相对校正因子。相对校正因子目前九十页\总数一百零一页\编于二十二点4.色谱定性和定量的方法相对校正因子定义为某组分i与所选定的基准物质s的绝对校正因子之比，以f表示，即:在实