第三章_仪器分析法导论

3. 区域宽度
用来衡量色谱峰宽度的参数，有三种
表示方法：
（1）峰底宽(Wb)：色谱峰两边转折点所 画切线与基线相交截距；拐点位于0.607h
处。
（ 2 ）半峰宽 (W 1/2 ) ：色谱峰高一半处的 宽度 ；
（3）标准偏差()：拐点间距离的一半，
即0.607倍峰高处色谱峰宽度的一半。 Wb=4 ，W1/2 =2.354
14-2-4 分配系数和容量因子
1. 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、挥发的过 程叫做分配过程。在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的浓 度（单位：g/mL）比，称为分配系数，用 K 表示，即：
组分在固定相中的浓度 cs K 组分在流动相中的浓度 cm
该组分的保留时间越长。
3. 分配比可以由实验测得。
从色谱流出曲线上，得到信息是：
（l）根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组份的最少个数． （2）根据色谱峰的保留值(或位置），可以进行定性分析．
（3）根据色谱峰下的面积或峰高，可以进行定量分析．
（4）色谱峰的保留值及其区域宽度，是评价色谱柱分离效能的依
3.色谱法的特点
（1）分离效率高 复杂混合物，有机同系物、异构体。手性异构体。 （2） 灵敏度高 可以检测出 μ g.g-1(10-6) 级甚至 ng.g-1(10-12) 级的物 质量 （3） 分析速度快 一般在几分钟或几十分钟内可以完成一个试样的分 析 （4） 样品用量少 (5)可用于定性和定量
合，实现混合物中各组分的分离与检测。
2. 按固定相的固定方式分类 柱色谱 固定相装于柱内的色谱法 纸色谱 平板色谱 固定相呈平板状的色谱法 薄层色谱
3. 按分离过程的机制分类
吸附色谱：利用吸附剂表面对不同组分的物理吸附性能差异
分配色谱：利用不同组分在两相分配系数不同
离子交换色谱：利用离子交换原理 排阻色谱：利用多孔性物质对不同大小分子的排阻作用
2.利用相对保留值α定性
α指组分与基准物的t’R的比值，它仅与柱温和固定液性质有关，与其他操作 条件无关。因此比保留值定性更方便、可靠。基准物：选取易得到纯品的，而 且与被分析组分保留值相近的物质，如：正丁烷、正戊烷、环己烷、苯、对二 甲苯、环己醇、环己酮等。 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，可以用来进行定 性鉴定。
B = 2νDm
ν ：弯曲因子，反映固定相颗粒的几何形状对分子扩散的阻碍情况，ν<1。 Dm：组分分子在气相中的扩散系数（cm2· s-1）
(1) 存在着浓度差，产生纵向扩散; (2) 扩散导致色谱峰变宽，H↑(n↓)，分离变差;
(3) 分子扩散项与流速有关，流速↓，滞留时间↑，扩散↑;
(4) 扩散系数：Dg ∝(M载气)-1/2 ； M载气↑，B值↓。
断进行着的分配过程。 色谱法的实质是分离，它是根据混合物各组分在互不相溶的两相 — 固定相与流动相中吸附能力、分配系数或其它亲和作用性能的差异作为 分离依据的。当混合物各组分随流动相通过固定相时，在流动相与固定 相之间进行反复多次分配，使吸附性能或分配系数有微小差别的物质， 在移动速度上产生较大差别，从而得到分离。与适当的柱后检测方法结
3.加入已知物增加峰高法 若未知样品较复杂，可将纯物质加入到试样中，观察各组分色谱峰的相对 变化。 注意：当进样量很低时，若峰不重合，峰中出现转折，或半峰宽变宽，则 一般可肯定试样中不含有与所加已知纯物质相同的化合物。
5. 用经验规律和文献值
定性
当没有待测组分纯标准样品时，可用文献值定 性，或
用气相色谱中的经验规律定性。
K除了与温度、压力有关外，还和组分的性质、固定相和流动相的性质有关。 分配系数是色谱分离的依据。不同组分的分配系数的差异，是实现色谱分离的 先决条件，分配系数相差越大，越容易实现分离。 例：组分A、B在某气液色谱柱上K分别为495，467，哪个先出峰？
2.容量因子(capacity factor) k’ 在实际工作中，也常用分配比来表征色谱分配平衡过程。分配比是 指，在一定温度下，组分在两相间分配达到平衡时的质量比：
3. 传质阻力项— Cu
组分在固相和液相两相间进行反复分配时，遇到阻力。 传质阻力包括固相传质阻力Cg和液相传质阻力CL ，液相传
质阻力大于固相传质阻力。
即： C =（Cg + CL）
范第姆特方程，也叫速率方程，对色谱分 离条件的选则具有指导意义。它可说明，填 充均匀程度、填充物粒度、流动相种类及流 速、固定液膜厚度对柱效的影响。
据．
（5）色谱峰两峰间的距离，是评价固定相(和流动相)选择是否合适 的依据．
14-3-2 速率理论（rate theory）- 影响柱效的因素
1956年，荷兰学者Van Deemter等在研究气液色谱时，提出了色谱 过程的动力学理论-速率理论。
B H A Cu u
A：涡流扩散项； B：分子扩散系数； C：传质阻力项系数；
（2）外标法
外标法也称为标准曲线法。
特点及要求：
外标法不使用校正因子，准确性较高；
操作条件变化对结果准确性影响较大； 对进样量的准确性控制要求较高，适用于大批量试样的快速分析。
（3）内标法
内标法是将一定量的纯物质作为内标物加入到准确称量的试样中，根据试样 和内标物的质量以及被测组分和内标物的峰面积求出被测组分的含量。
mi f i' Ai ' ; ms f s AS
f i' Ai mi m s ' f s AS
f i ' Ai ms ' mi f s AS ms f i ' Ai wi 100% 100% ' 100% m m m f s AS
k’Vm Vs
K

k’2
k’ 1
cs cm

t R2 t M
t R1 t M
Rs
K2
K1
分离度
塔板数 板高 保留 ( 分析 ) 时间
Rs
2 ( t R2 t R1 ) W b1 W b2
n 1 k’ ( )( ) 4 1 k’
n 16 (
tR 2 ) Wb
14-5 色谱法重要关系式小结
参数
死时间 ( 迁移时间 与分配组分 保留时间，组分 ) ，不参 1 和 2 1 t
M
符号
测定或计算
色谱图 色谱图
t R1 ， t R2
' tR1
调整保留时间，组分
t 'R1 t R 1 t M
色谱图
直接 测 量 直接 测 量 填 充 制 备 记录
峰宽，组分
柱长 流速
s u： 流 动 相 平 均 线 速 度 （ cm·
-1
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？
）
1. 涡流扩散项－A
A = 2λdp
dp：载体颗粒的平均直径
λ：填充不均匀因子（与载体颗粒大小、分布、填 充均匀性等有关）
2. 分子扩散项 B / u （纵向扩散项）
HEWLET PACKAR T D 5972A Mass Selective Detecto r
1.0 DEG/MI N
HEWLETT PACKARD
5890
Sample
Gas Chromatograph (GC) Mass Spectrometer (MS)
B
A C D A B C D
D C B A
2 n 16 Rs (
1
) (
2
1 k’ 2 ) k’
H L n
3 16 R 2 H 2 (1 k ) tr ) ( 1 u k2
14-6 色谱定性和定量分析
13-7-1 定性分析
1.利用纯物质定性的方法 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中的位置。不适用于不同仪器上获得的数据之间的对比。
Sample
Separation
Identification
13-7-2 定量分析
定量分析依据：操作条件一定时，被测组分的质量（或浓度）与检 测器给出的响应信号成正比，即
mi f i Ai或mi f i hi
定量分析要解决三个问题：
准确测量检测器的响应信号 — 峰面积或峰高；
准确求得比例常数 — 校正因子； 正确选择合适的定量计算方法，将测得的峰面积或峰高换算为 组分的百分含量。
4. 峰面积 A
峰与基线延长线所包面积，A=1.065hW1/2
14-2-3 保留值
1. 用时间表示的保留值
（1）死时间（tM） 不被固定相保留的组分，从进样
到出现峰极大值所需要的时间。实际 是流动相流经色谱柱所需时间，或组 分在流动相中消耗的时间。
对气相色谱， tM 指从进样到空气
峰（对热导检测器）或甲烷峰（对氢 火焰检测器）最高点所经过的时间。
1 和 2
Wb 1， W b2
L
Fc Vm， Vs cm， cs
流 ( 固 ) 定相体积
流 ( 固 ) 定相浓度
分析 和 制 备 记录
参数 线速
流动相体积
符号
测定或计算
u L/ t M
V m t MF c
k’ ( t R t M ) / t M
K

k’ KV Vm
sБайду номын сангаас
容量因子 分配系数 选择因子
6.双柱、多柱定性
对复杂样品，组分较多，在一根柱上可能出现两组分有相同的保留值，若使 用双柱或多柱，则原来在一根柱上出现相同保留值的组分，在另一柱上就可能 出现不同的保留值，从而实现定性。