7.仪器分析-色谱解析

3、既然色谱分离的依据是组分在两相中的分配 能力差异，因此，两相不限于液-固相，对气体成 分而言，亦可是气-固项或气-液相。
问题
怎样提高色谱柱的理论塔板数n， 从而提高色谱柱的效率？
(5)相对保留值
r 代表峰分开的程度，其不等于1是色谱分离的前提。 r=1 不能分开
（5）分配系数和分配比（容量因子） 分配系数K：一定温度与压力下两相达平衡后，组分 在固定相和流动相浓度的比值
分配比（容量因子）： 一定温度与压力下两相 达平衡后， 组分在固定相和流动相量的比值
固定相重量 流动相重量
塔板理论的四个假设
1、在柱内一小段长度H内，组分可以在两相间迅 速达到平衡。这一小段柱长称为理论塔板高度H。
2、流动相（如载气）进入色谱柱不是连续进行的， 而是脉动式，每次进气为一个塔板体积（ΔVm）。
3、所有组分开始时存在于第0号塔板上，而且试 样沿轴（纵）向扩散可忽略。
4、分配系数在所有塔板上是常数，与组分在某一 塔板上的量无关。
r0
r —— 塔板数
r1
N—— 转移次数
r2
。
设：有A、B两组分，kA = 2
。
kB = 1/2
当N=0 r=0
。
。
A组分在两相分配达平衡后：
。
。
流动相分量=
。
。
固定相分量=
rn
下表列出经过各级转移后组分在每一级塔板中的量：
若抽象成一个规律：
r0
当经过1次转移（N=1）以后：
r1
r2
第0级塔板：r = 0
第七章 色谱分析法
Chromatography
第一节 概述 Introduction
色谱法是一种物理化学分离方法,利用不同物质在 两相（固定相和流动相）中具有 不同的分配系数 （或吸收系 数，渗透性等）,当两相做 相对运动时， 这种物质在两相中反复多次分配,从而使各物质得 到完全的分离。之后，通过检测器得以检测，进 行定性定量分析。
列新的色谱分析方法。
分离对象 --植物色素 色谱柱 --- 玻璃管 固定相 --- 碳酸钙 流动相 --- 石油醚
s
t
二、分类
按流动相分
气相色谱（GC） 液相色谱（LC） 超临界流体色谱（SFC）
按机理分
吸附色谱 分配色谱 离子交换色谱 排阻色谱
二、分类
按固定相在 支持体中的 形状分
柱色谱
纸色谱 平板色谱 薄层色谱
四、分离效能指标
1、选择性（相对保留值r）(重复ppt13)
相对保留值由两组分的热力学性质 决定，与色谱柱的长短粗细无关。
2、峰宽度
3、分离度(分辨率, 色谱峰分离度)
分离度考虑了保留时间和峰宽度，是一个综合指标：
R < 1.0
两峰有部分重叠
R = 1.0
两峰达98%分离，两峰基本分离
R 1.5
两峰达99.7%分离，完全分离的标准）
《中国药典》规定R应大于1.5，用R=1.5作为相邻两组分已完全分离的标志
小结
色谱法研究的核心： 选择最适合的色谱体系和条件、在最
短的时间达到最佳的分离效果。
第二节 色谱理论
一、塔板理论
目的——从理论上得到描述色谱流出曲线 的方程，并通过这一方程各参数来研究影 响分离的因素。
可知：
所以：
或： 根据： 所以：
n 称为色谱柱的理论塔板数。 因为tR是热力学常数，当色谱柱的长度一定，
理论板数目n越大，色谱峰越窄。
neff 与 n 的关系：
小结
1、从理论上得到了描述色谱流出曲线的方程， 通过该方程可以预测具有不同分配系数K的两 种物质在塔板数为n的色谱柱上分离的情况；
2、通过这一方程看出影响柱效率的因素是理论 板数n，其值越大，色谱峰越窄，分离效果越好；
根据色谱峰的保留值，可以进行定性分析； 根据色谱峰的面积或峰高，可以进行定量分析； 根据色谱峰的保留值及其区域宽度，可以评价色
谱柱分离效能； 根据色谱峰两峰间的距离，可以评价固定相（或
流动相）选择是否合适。
2、常用术语
（1）基线
无组分通过色谱柱时，检测器的噪音随时间变化 的曲线。
(2)峰高
一、历史
1906 Tswett 研究植物色素分离，提出色谱法的概 念；
1941 Martin和Synge提出液-液色谱理论； 1952 James和Martin发展了气相色谱； 1956 Van Deemter提出速率理论； 1967 Kirkland等研制高效液相色谱法； 80年代以后 出现毛细管电泳和毛细管电动色谱等一系
(3)峰宽
峰底宽 Wb 峰半宽W1/2
标准偏差
色谱参数示意图
2
0.607h
W1/21/2ht0Wb NhomakorabeatR
（4）保留值 保留时间tR——进样到出现色谱峰的时间 保留体积VR——进样到出现色谱峰时消耗 的流动相体积
死时间t0——流动相流过色谱柱的时间 死体积V0——色谱柱的空隙体积
F——流动相流动线速度
分配系数 K（热力学性质）
K只与固定相和被分离物质的性质有关 K值的差别是分离的先决条件， 差别越大，
分离的可能性越大 K值大的组分后出峰
K与k的关系： （6）分配比(容量因子)k与保留值的关系
色谱基本保留方程
证明：
当组分一半流出色谱柱时
V0Cm VSCS
VRCm
色谱基本保留方程
。
组分的分量 =
。
。
第1级塔板：r = 1
。
。
组分的分量 =
。
。
组分在两级塔板上的量可表示为：
。
rn
由上表可以看出，经N次转移后，组分在各级 塔板上的量符合二相式分布，即
当N = 4时，组分分布在5级塔板上：
以A组分为例，5级塔板上的分量分别是：
任一级塔板上的分量为 ( p'q')N 的展开式对应的
按分离效率分
经典液相色谱 高效液相色谱
微柱色谱 最新进展
毛细管电动色谱
三、基本概念与术语(掌握)
1、色谱流出曲线 （chromatogram）(色谱图) 指样品注入色谱柱后，信号随时间变化的曲线。
色谱流出曲线示意图
0.607h
2
W1/2
1/2h
Wb
色谱流出曲线
根据色谱峰的个数，可以判断样品中所含组分的 最少个数；
一项，可用一个通式表示：
当求 最后一级塔板的组分的量时，r = n，以 作图，即得色谱流出曲线，因此上式称为流出曲 线方程。
C
Cmax
tR
t
对于两个组分A和B，如果k不同，则流出曲线 的形状不同：
由于所获得的流出曲线在N很大时呈正态分布， 因此可将流出曲线方程转化为正态分布方程形式：
将此方程与标准正态分布曲线方程比较：